Dlaczego woda jest “ uniwersalnym ” rozpuszczalnikiem?

Aby bezpośrednio określić, skąd pochodzi fraza:

Woda jest nazywana „uniwersalną rozpuszczalnik ”, ponieważ rozpuszcza więcej substancji niż jakikolwiek inny płyn. – USGS

Jakie są idealne właściwości rozpuszczalnika?

Siłę rozpuszczalnika można przypisać sile jego sił międzycząsteczkowych, takich jak siły londyńskie, siły dipolowo-dipolowe, dipol indukowany jonami i wiązania wodorowe. To są siły przyciągania i odpychania. Solwatacja zachodzi, gdy cząsteczka jest otoczona rozpuszczalnikiem, więc gdy występują silne siły międzycząsteczkowe, następuje silniejsza solwatacja.

Wiązanie wodorowe

Woda wykorzystuje wiązanie wodorowe, rodzaj siły międzycząsteczkowej doświadczanej, gdy wodór jest przyciągany do atomów ujemnych atomów azotu, tlenu lub fluoru. Wiązanie wodorowe to najsilniejsza siła międzycząsteczkowa.

Hydrofobia

Woda jest świetna rozpuszczalnik dla cząsteczek hydrofilowych, ale cząsteczki hydrofobowe z definicji nie są łatwo niszczone przez wodę. Stanowi to wyraźny wyjątek od idei „Universal Solvent”. Nie czytałem żadnej literatury, w której twierdzono, że jest to faktycznie najlepszy rozpuszczalnik, ale działa dobrze w wielu sytuacjach chemicznych.

TL; DR: Woda jest niezwykle łatwa do zdobycia i wykorzystania.

W całości

Woda jest dobrym rozpuszczalnikiem dla związków polarnych ^{[potrzebne źródło]} , a przyczyny takiego stanu rzeczy całkiem dobrze przedstawia John Snow , ale to nie jest tym, co czyni go uniwersalnym rozpuszczalnikiem.

Zamiast tego popularnym wyborem jest szereg innych, przypadkowych właściwości:

Dostępność

Jest dużo wody ^{[potrzebne źródło]} . Woda spada z nieba dosłownie . Oznacza to, że w przypadku większości zastosowań jest to absolutnie najtańszy dostępny rozpuszczalnik.

Reaktywność

Woda jest stosunkowo stabilną cząsteczką. Oczekuje się, że niewiele rzeczy, które można rozpuścić w wodzie, będzie z nią znacząco reagować. Nie będzie łatwo palić się ani palić, nawet w postaci pary, a jego wysoka pojemność cieplna i częstość występowania (patrz wyżej) oznacza, że może skutecznie ugasić większość niekontrolowanych reakcji, które mogą wystąpić, takie jak pożary (są chwile, kiedy dodaje się wodę do ogień to zły pomysł, szczególnie być może w laboratorium, ale nawet wtedy problem można rozwiązać dodając dużo wody).

Toksyczność

W przeciwieństwie do innych popularnych rozpuszczalników, woda nie jest toksyczna ^{[potrzebne źródło]} i nie stanowi zagrożenia biologicznego ani ekologicznego. Oznacza to, że niewykorzystany rozpuszczalnik można usunąć bez specjalnych środków ostrożności, a jeśli substancję rozpuszczoną można usunąć w trywialny sposób, rozpuszczalnik też.

Czystość i stabilność

Woda jest wszędzie ^{[potrzebne źródło]} , nadając jej kolejną unikalną właściwość : W przeciwieństwie do wielu innych rozpuszczalników, woda nie absorbuje atmosferycznej pary wodnej, co oczywiście obniża jej czystość. (Oczywiście nadal będzie wymieniać wodę z parą atmosferyczną, ale nie zmienia znacząco swojego składu.)

100% destylowana woda pozostanie mniej lub bardziej czysta, chyba że coś zostanie aktywnie dodane do niego, co choć nie jest wyjątkowe, jest użyteczne i nieco rzadkie. Cząsteczki wody również nie rozkładają się samoistnie w większości rozsądnych warunków.

Temperatura pracy

Woda jest ciekła w szerokim zakresie temperatur, rozciągającym się od 0 ° C do 100 ° C. W warunkach laboratoryjnych ~ 1 atm i 20-25 ° C woda jest dobrze zachowującą się i praktyczną cieczą.

Ponadto, chociaż faza ciekła jest dostępna w szerokim zakresie temperatur, stany stałe i gazowe nie są poza zasięgiem nawet przy użyciu bardzo podstawowego sprzętu. Chłodzenie wody do temperatury znacznie poniżej zera, powiedzmy -18 ° C, lub do wrzenia to trywialne czynności, przy użyciu sprzętu dostępnego nie tylko w każdym laboratorium, ale nawet w większości domów.

Krótko mówiąc …

Woda nie zawsze jest najlepszym narzędziem do pracy, ale prawie zawsze jest dobra lub świetna, przynajmniej podczas pracy ze związkami polarnymi. Powszechną alternatywą dla wody jest alkohol etylowy, który ma podobne właściwości polarne i temperaturę pracy, ale etanol ma wady w innych wymienionych tutaj kategoriach, tj. W reaktywności, wchłanianiu pary wodnej i cenie.

Komentarze

• @Babounet: Brak czystej wody. Problem polega na tym, że nie ' (zwykle) nie dostaniesz wody, ale ' nadaje się do picia. Ogólne ulepszenia sanitarne i dostępność niedrogich metod odsalania i oczyszczania już teraz pomagają rozwiązać ten problem, poza tym kwestia nierówności wody wykracza poza zakres tej strony. Można oczywiście upolitycznić wszystko, ale czasami ' dobrze jest poświęcić chwilę i zastanowić się, czy należy .
• Tak, zgadzam się, że odpowiedziałeś na pytanie. Ale myślę, że niektóre z twoich stwierdzeń mogą być nieco mylące.
• Z diody wynika, że zdolność wody ' jako rozpuszczalnika jest nieistotna, co nie jest prawdą, i że uniwersalny rozpuszczalnik jako ” zdolny do rozpuszczenia wszystkiego ” nie jest częścią znaczenia ani użycia fraza, co również nie jest prawdą.
• Tak, z tym wyjątkiem, że powodem, dla którego wyrażenie jest używane, a nie dokładniejszym , jest historia.
• Tak, to jest historia przednaukowa, nie ma znaczenia dla prawie wszystkiego. Z wyjątkiem, wiesz, pytań o zwyczaje i znaczenie zwrotów, które pochodzą bezpośrednio z tamtej historii. Jak już masz, sugerujesz, że wyrażenie ” uniwersalny rozpuszczalnik ” w odniesieniu do wody jest całkowicie oddzielone od wyrażenia ' i nie ma nic wspólnego z wcześniejszym znaczeniem, podczas gdy w rzeczywistości jedynym powodem, dla którego fraza istnieje lub jest w ogóle używana, jest wcześniejsze użycie. Znajomość historii i pochodzenia jest przydatna. Twoja odpowiedź i argumentacja sugerują, że powinniśmy zapomnieć, że historia istnieje. Nie zgadzam się.

Aby podać inną odpowiedź:

Rozważ tabelę mieszalności rozpuszczalników , taką jak ta połączona.

Jaki jest najmniej mieszalny rozpuszczalnik? Woda! Woda jest najgorszym rozpuszczalnikiem. Woda jest niemieszalna z 17 z 30 innych wymienionych rozpuszczalników.

W tabeli jest 6 rozpuszczalników, które są mieszalne ze wszystkimi innymi rozpuszczalnikami: etanolem, acetonem, tetrahydrofuranem, n- & izopropanolem i dioksanem.

Dlaczego woda jest tak złym rozpuszczalnikiem? Wiązania wodorowe. Cząsteczki wody są silnie związane wodorowymi z innymi cząsteczkami wody. Aby rozpuścić coś innego, te wiązania wodorowe muszą zostać zerwane.

Aby uzyskać inną perspektywę, spójrz na układ okresowy pierwiastków. Co stabilnie rozpuszcza wodę? Czy woda rozpuszcza złoto, srebro, miedź, cynę, ołów, aluminium i wiele innych metali i metaloidów, takich jak antymon, krzem i german, tak jak rtęć ?

W wodzie nie ma nic uniwersalnego, poza tym, że jest jej dużo na Ziemi i potrzebujemy jej do życia.

Komentarze

• Ja ' ośmielę się powiedzieć, że ' wszędzie jest dużo wody z wyjątkiem Ziemi, chociaż ', ale dla każdego własnego.
• Myślę, że powinno należy zauważyć, że istnieje różnica między rozpuszczalnością a mieszalnością, ale to dobry wkład.
• ” mieszalny ” oznacza wzajemnie rozpuszczalny we wszystkich proporcjach

Ponieważ woda jest polarna, jak zauważyłeś, i „jak się rozpuszcza jak „pozostaje dobrą zasadą, myślę, że odpowiedź jest taka, że wiele substancji jest polarnych. Na przykład większość (jonowych) soli to. Nawet substancje, które są polarnymi kowalencyjnymi, są co najmniej lekko polarne, a więc nieco rozpuszczalne (a przy mieszaniu są bardziej rozpuszczalne). Więc musisz być naprawdę niepolarny (np. Węglowodory, „oleje”), aby nie był rozpuszczalny w wodzie.

Warto zwrócić uwagę na historię kryjącą się za terminem „uniwersalny rozpuszczalnik” i dlaczego jest on używany, mimo że woda nie jest naprawdę uniwersalna lub nawet koniecznie jest najbardziej wszechstronnym dostępnym rozpuszczalnikiem.

Zanim istniała chemia, a także zanim nauka zaistniała jako praktyka, którą moglibyśmy dziś rozpoznać, alchemia była ważną protonauką. Dzięki pracy alchemików dokonało się wiele ważnych przełomów i udoskonaleń, a pomimo tego, że często był on pogrzebany w mistycyzmie (i czasami oszustwach), alchemia rozpoczęła badania nad właściwościami chemicznymi materii. Chemia rozwinęła się głównie w reakcji na alchemię, odrzucając mistyczne podstawy i stosując metodę naukową.

W alchemii istniało przekonanie o istnieniu „uniwersalnego rozpuszczalnika”, który byłby częścią procesu za wyprodukowanie kamienia filozoficznego i / lub przemianę ołowiu w złoto. Wielu alchemików twierdziło, że wie, jak go zrobić, podczas gdy wielu innych uważało jego produkcję za jeden z ich głównych, nadrzędnych celów, najtrudniejszy lub najbardziej tajny krok w zdobyciu czegokolwiek moce, które wierzyli, że mogą osiągnąć dzięki alchemii.

Oczywiście nigdy nie znaleziono żadnej substancji chemicznej o właściwościach opisanych dla tego uniwersalnego rozpuszczalnika. Jednak ze względu na krytyczne wykorzystanie wody jako domyślnego rozpuszczalnika w pracach chemicznych, często był nazywany tytułem. Inne odpowiedzi lepiej niż ja opisują, dlaczego woda jest szczególnie użytecznym rozpuszczalnikiem.