Warum ist Wasser “ das universelle ” Lösungsmittel?

Um direkt zu sagen, woher der Satz kommt:

Wasser wird als „universell“ bezeichnet Lösungsmittel „, weil es mehr Substanzen löst als jede andere Flüssigkeit. – USGS

Was sind ideale Eigenschaften des Lösungsmittels?

Die Stärke eines Lösungsmittels kann auf die Stärke seiner intermolekularen Kräfte wie London-Kräfte, Dipol-Dipol-Kräfte, ioneninduzierten Dipol und Wasserstoffbrücken zurückgeführt werden. Dies sind Anziehungs- und Abstoßungskräfte. Solvatation tritt auf, wenn ein Molekül von dem Lösungsmittel umgeben ist. Wenn also starke intermolekulare Kräfte vorhanden sind, tritt eine stärkere Solvatisierung auf.

Die Wasserstoffbindung

Wasser nutzt die Wasserstoffbindung, einen Typ der intermolekularen Kraft, die auftritt, wenn Wasserstoff von den elektronegativen Atomen Stickstoff, Sauerstoff oder Fluor angezogen wird. Wasserstoffbrückenbindung ist die stärkste intermolekulare Kraft.

Hydrophobie

Wasser ist großartig Lösungsmittel für hydrophile Moleküle, aber hydrophobe Moleküle werden per Definition nicht leicht durch Wasser gestört. Dies macht eine klare Ausnahme von der Idee „Universal Solvent“. Ich habe keine Literatur gelesen, die behauptet, es sei tatsächlich das beste Lösungsmittel, aber es funktioniert in vielen chemischen Situationen gut.

TL; DR: Wasser ist unglaublich einfach zu beschaffen und zu verarbeiten.

In vollem Umfang

Wasser ist ein gutes Lösungsmittel für polare Verbindungen ^{[Zitieren erforderlich]} , und die Gründe dafür werden von John Snow ziemlich gut dargelegt , aber das ist nicht wirklich das, was es zum universellen Lösungsmittel macht.

Stattdessen macht es eine Reihe anderer, zufälliger Eigenschaften zu einer beliebten Wahl:

Verfügbarkeit

Es gibt eine Menge Wasser, die buchstäblich vom Himmel fällt. Dies bedeutet, dass es für die meisten Anwendungen der Fall ist das absolut billigste verfügbare Lösungsmittel.

Reaktivität

Wasser ist ein ziemlich stabiles Molekül. Es wird erwartet, dass nur wenige Dinge, die Sie in Wasser auflösen können, signifikant damit reagieren. Es wird selbst in Dampfform nicht leicht verbrennen oder verbrennen, und seine hohe Wärmekapazität und Prävalenz (siehe oben) bedeutet, dass es die meisten möglichen außer Kontrolle geratenen Reaktionen, wie z. B. Brände, effektiv auslöschen kann (es gibt Zeiten, in denen Wasser zu a hinzugefügt wird) Feuer ist eine schlechte Idee, besonders vielleicht in einem Labor, aber selbst in diesen Fällen kann das Problem durch Hinzufügen von viel Wasser gelöst werden.

Toxizität

Im Gegensatz zu einigen anderen gängigen Lösungsmitteln ist Wasser nicht toxisch und stellt keine Bio- oder Umweltgefährdung dar. Dies bedeutet, dass nicht verwendetes Lösungsmittel ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen entsorgt werden kann und wenn das Der gelöste Stoff kann trivial entsorgt werden, das Lösungsmittel auch.

Reinheit und Stabilität

Wasser ist überall ^{[Zitieren erforderlich]} , was ihm eine weitere einzigartige Eigenschaft verleiht : Im Gegensatz zu vielen anderen Lösungsmitteln absorbiert Wasser keinen atmosphärischen Wasserdampf und verringert selbstverständlich seine Reinheit. (Es wird natürlich immer noch Wasser mit dem atmosphärischen Dampf austauschen, aber es ändert seine Zusammensetzung nicht wesentlich.)

Destilliertes 100% iges Wasser bleibt mehr oder weniger rein, wenn nicht aktiv etwas hinzugefügt wird dazu, was zwar nicht einzigartig, aber nützlich und etwas ungewöhnlich ist. Wassermoleküle zersetzen sich unter den meisten gesunden Bedingungen auch nicht spontan.

Betriebstemperaturen

Wasser ist in einem weiten Temperaturbereich von 0 ° C bis 100 ° C flüssig. Unter Laborbedingungen von ~ 1 atm und 20-25 ° C ist Wasser eine gut erzogene und praktische Flüssigkeit.

Während die flüssige Phase in einem weiten Temperaturbereich verfügbar ist, sind die festen und gasförmigen Zustände nicht unerreichbar, wenn selbst extrem grundlegende Geräte verwendet werden. Das Abkühlen des Wassers auf weit unter den Gefrierpunkt, beispielsweise -18 ° C, oder auf das Kochen ist eine triviale Aktivität, bei der Geräte verwendet werden, die nicht nur in jedem Labor, sondern auch in den meisten Haushalten verfügbar sind.

Kurz gesagt …

Wasser ist nicht immer das beste Werkzeug für den Job, aber es ist fast immer ein gutes oder großartiges, zumindest wenn mit polaren Verbindungen gearbeitet wird. Eine übliche Alternative zu Wasser ist Ethylalkohol, der ähnliche polare Eigenschaften und Betriebstemperaturen aufweist, aber Ethanol weist Schwächen in den anderen hier genannten Kategorien auf, dh seine Reaktivität, seine Absorption von Wasserdampf und seinen Preis.

Kommentare

• @Babounet: Mangel an sauberem Wasser. Das Problem ist nicht, dass ‚ (normalerweise) das Wasser bekommt, sondern dass ‚ es trinkbar macht. Allgemeine Sanitärverbesserungen und die Verfügbarkeit kostengünstiger Entsalzungs- und Reinigungsmethoden tragen bereits zur Lösung dieses Problems bei. Darüber hinaus geht die Frage der Wasserungleichheit über den Rahmen dieses Standorts hinaus. Man kann natürlich alles politisieren, aber manchmal ist es ‚ gut, eine kurze Verschnaufpause einzulegen, um zu überlegen, ob man sollte .
• Ja, ich stimme zu, dass Sie die Frage beantwortet haben. Aber ich denke, einige Ihrer Aussagen könnten leicht irreführend sein.
• Die Lede impliziert, dass die Fähigkeit von Wasser ‚ als Lösungsmittel irrelevant ist, was nicht der Fall ist. und dass universelles Lösungsmittel als “ in der Lage ist, alles aufzulösen “ ist kein Teil der Bedeutung oder Verwendung von Phrase, was auch nicht der Fall ist.
• Ja, außer dass der Grund, warum die Phrase überhaupt verwendet wird, und nicht einer, der genauer ist , in der Geschichte liegt.
• Ja, es ist vorwissenschaftliche Geschichte, die für fast alles irrelevant ist. Außer, wissen Sie, Fragen zu den Verwendungen und Bedeutungen von Phrasen, die direkt aus dieser Geschichte stammen. Wie Sie es haben, implizieren Sie, dass der Ausdruck “ universelles Lösungsmittel „, wie er auf Wasser angewendet wird, vollständig von dem Ausdruck ‚ und hat nichts mit der früheren Bedeutung zu tun, obwohl der einzige Grund, warum der Ausdruck existiert oder überhaupt verwendet wird, die frühere Verwendung ist. Kenntnisse über Geschichte und Herkunft sind nützlich. Ihre Antwort und Argumentation hier scheint darauf hinzudeuten, dass wir vergessen sollten, dass Geschichte existiert. Ich bin anderer Meinung.

Nur um eine alternative Antwort zu geben:

Betrachten Sie a Lösungsmittel-Mischbarkeitstabelle wie die verknüpfte.

Was ist das am wenigsten mischbare Lösungsmittel? Wasser! Wasser ist das schlechteste Lösungsmittel. Wasser ist mit 17 von 30 der anderen aufgeführten Lösungsmittel nicht mischbar.

Die Tabelle enthält 6 Lösungsmittel, die mit allen anderen Lösungsmitteln mischbar sind: Ethanol, Aceton, Tetrahydrofuran, n- & Isopropanol und Dioxan.

Warum ist Wasser so ein schlechtes Lösungsmittel? Wasserstoffbrücken. Wassermoleküle sind stark wasserstoffgebunden an andere Wassermoleküle. Um etwas anderes aufzulösen, müssen diese Wasserstoffbrückenbindungen aufgebrochen werden.

Eine andere Perspektive finden Sie im Periodensystem. Was löst sich Wasser stabil auf? Löst Wasser Gold, Silber, Kupfer, Zinn, Blei, Aluminium und viele andere Metalle und Metalloide wie Antimon, Silizium und Germanium wie Quecksilber ?

Wasser hat nichts Universelles, außer dass es viel davon auf der Erde gibt und wir es brauchen, um zu leben.

Kommentare

• Ich ‚ wage zu sagen, dass es ‚ ist überall viel Wasser außer Erde, tho ‚, aber für jeden sein eigenes.
• Ich denke, das sollte es Es ist zu beachten, dass es einen Unterschied zwischen Löslichkeit und Mischbarkeit gibt, dies ist jedoch ein guter Beitrag.
• “ mischbar “ bedeutet in allen Anteilen gegenseitig löslich

Da Wasser, wie Sie bemerken, polar ist und sich „wie“ auflöst wie „bleibt ein gutes Prinzip, ich denke die Antwort ist, dass viele, viele Substanzen polar sind. Die meisten (ionischen) Salze sind zum Beispiel. Sogar Substanzen, die polar kovalent sind, sind zumindest leicht polar und daher etwas löslich (und unter Rühren löslicher). Sie müssen also wirklich unpolar sein (z. B. Kohlenwasserstoffe, „Öle“), um nicht in Wasser löslich zu sein.

Es ist erwähnenswert, einen Teil der Geschichte hinter dem Begriff „universelles Lösungsmittel“ zu erwähnen und warum es verwendet wird, obwohl Wasser nicht wirklich universell oder sogar notwendigerweise das vielseitigste verfügbare Lösungsmittel ist.

Bevor es Chemie gab und bevor Wissenschaft als die Praxis existierte, die wir heute erkennen würden, war Alchemie eine wichtige Protowissenschaft. Eine Reihe wichtiger Durchbrüche und Verfeinerungen kam durch die Arbeit von Alchemisten zustande, und trotz allem, was oft in Mystik (und manchmal auch Betrug) begraben wurde, begann die Alchemie mit der Erforschung der chemischen Eigenschaften von Materie. Die Chemie entwickelte sich größtenteils als Reaktion auf die Alchemie, indem sie die mystischen Grundlagen zurückwies und die wissenschaftliche Methode anwendete.

Innerhalb der Alchemie bestand der Glaube an die Existenz eines „universellen Lösungsmittels“, das Teil des Prozesses sein würde Zahlreiche Alchemisten gaben an, zu wissen, wie man es herstellt, während viele andere die Herstellung als eines ihrer wichtigsten, übergeordneten Ziele betrachteten, als den schwierigsten oder geheimsten Schritt, um irgendetwas zu erreichen Kräfte, von denen sie glaubten, sie könnten durch Alchemie erreicht werden.

Offensichtlich wurde nie eine Chemikalie mit den für dieses universelle Lösungsmittel beschriebenen Eigenschaften gefunden. Aufgrund der kritischen Verwendung von Wasser als Standardlösungsmittel bei chemischen Arbeiten Es wurde oft mit dem Titel bezeichnet. Andere Antworten beschreiben besser als ich, warum Wasser ein besonders nützliches Lösungsmittel ist.