Varför är vatten “ det universella ” lösningsmedel?

För att direkt adressera var frasen kommer ifrån:

Vatten kallas ”universal lösningsmedel ”eftersom det löser upp fler ämnen än någon annan vätska. – USGS

Vilka är idealiska lösningsmedelsegenskaper?

Styrkan hos ett lösningsmedel kan tillskrivas styrkan hos dess intermolekylära krafter som londonkrafter, dipol-dipolkrafter, joninducerad dipol och vätebindning. Dessa är krafter för attraktion och avstötning. Lösning inträffar när en molekyl omges av lösningsmedlet, så när det finns starka intermolekylära krafter uppstår starkare solvatisering.

Vätebindningen

Vatten använder vätebindningen, en typ av intermolekylär kraft som upplevs när väte lockas till de elektronegativa atomerna kväve, syre eller fluor. Vätebindning är den starkaste intermolekylära kraften.

Hydrofobi

Vatten är en fantastisk lösningsmedel för hydrofila molekyler men hydrofoba molekyler störs, per definition, inte lätt av vatten. Detta gör ett tydligt undantag från ”Universal Solvent” -idén. Jag har inte läst någon litteratur som hävdar att den faktiskt är det bästa lösningsmedlet, men det fungerar bra i många kemiska situationer.

TL; DR: Vatten är otroligt enkelt att få och arbeta med.

I sin helhet

Vatten är ett bra lösningsmedel för polära föreningar ^{[citat behövs]} , och skälen till detta anges ganska bra av John Snow , men det är inte vad som gör det till det universella lösningsmedlet.

Istället gör en serie andra, tillfälliga egenskaper det till ett populärt val:

Tillgänglighet

Det finns ”en mycket vatten ^{[citat behövs]} . Det bokstavligen faller från himlen. Det betyder att det för de flesta applikationer är det absolut billigaste lösningsmedlet som finns tillgängligt.

Reaktivitet

Vatten är en ganska stabil molekyl. Få saker du kan lösa upp i vatten förväntas reagera betydligt med det. Det kommer inte lätt att förbrännas eller förbrännas, även i ångform, och dess höga värmekapacitet och prevalens (se ovan) innebär att det effektivt kan släcka de flesta utsläppsreaktioner som kan uppstå, såsom bränder (det finns tillfällen när man tillsätter vatten till en eld är en dålig idé, speciellt kanske i ett laboratorium, men även de gånger kan problemet lösas genom att lägga till mycket vatten).

Toxicitet

Till skillnad från andra vanliga lösningsmedel är vatten inte giftigt ^{[citat behövs]} och är inte en bio- eller miljöfara. Detta innebär att oanvänt lösningsmedel kan kasseras utan särskilda försiktighetsåtgärder, och om lösningsmedel kan kasseras trivialt, lösningsmedlet kan också.

Renhet och stabilitet

Vatten finns överallt ^{[citat behövs]} , vilket ger det en annan unik egenskap : Till skillnad från många andra lösningsmedel absorberar vatten inte atmosfärisk vattenånga och minskar dess renhet som en självklarhet. (Det kommer naturligtvis fortfarande att byta ut vatten med den atmosfäriska ångan, men det förändrar inte påfyllningen väsentligt.)

Destillerat 100% vatten kommer att förbli mer eller mindre rent om inget aktivt tillsätts till det, som, även om det inte är unikt, är användbart och något ovanligt. Vattenmolekyler kommer inte heller att brytas ner spontant under de mest sunda förhållandena.

Driftstemperaturer

Vatten är flytande vid ett stort temperaturintervall som sträcker sig från 0 ° C till 100 ° C. Under laboratorieförhållanden på ~ 1 atm och 20-25 ° C är vatten en väluppfostrad och praktisk vätska.

Även om vätskefasen är tillgänglig vid ett stort temperaturområde, är fasta och gasformiga tillstånd inte utom räckhåll när man använder till och med extremt grundläggande utrustning. Kylning av vatten till långt under fryspunkten, säg -18 ° C eller till kokning, är båda triviala aktiviteter, med hjälp av utrustning som inte bara finns i alla laboratorier utan även i de flesta hem.

Kort sagt …

Vatten är inte alltid det bästa verktyget för jobbet, men det är nästan alltid bra eller bra, åtminstone när man arbetar med polära föreningar. Ett vanligt alternativ till vatten är etylalkohol, som har liknande polära egenskaper och driftstemperaturer, men etanol har svagheter i de andra kategorier som nämns här, dvs. dess reaktivitet, dess absorption av vattenånga och dess pris.

Kommentarer

• @Babounet: Brist på rent vatten. Problemet är att ’ inte (vanligtvis) får vattnet, det ’ gör det drickbart. Allmänna sanitetsuppgraderingar och tillgänglighet av billiga avsaltnings- och reningsmetoder hjälper redan till att lösa detta problem, förutom att frågan om ojämlikhet i vatten ligger utanför denna webbplats. Man kan naturligtvis politisera vad som helst, men ibland är det ’ bra att ta en snabb andning för att överväga om man ska .
• Ja, jag håller med om att du har svarat på frågan. Men jag tror att några av dina uttalanden kan vara vilseledande.
• Leden antyder att vatten ’ s förmåga som lösningsmedel är irrelevant, vilket inte är fallet, och att universellt lösningsmedel som ” som kan lösa vad som helst ” är ingen del av betydelsen eller användningen av fras, vilket inte heller är fallet.
• Ja, förutom att anledningen till att frasen alls används snarare än en som är mer exakt beror på historien.
• Ja, det är förvetenskaplig historia, irrelevant för nästan allt. Förutom, du vet, frågor om användningen och betydelsen av fraser som kommer direkt från den historien. Som du har det antyder du att frasen ” universallösningsmedel ” som tillämpas på vatten är helt skild från frasen ’ s historia och har ingenting att göra med den tidigare betydelsen, när faktiskt den enda anledningen till att frasen existerar eller används alls är på grund av den tidigare användningen. Kunskap om historia och ursprung är användbar. Ditt svar och argumentation här tycks antyda att vi bör glömma att historien finns. Jag håller inte med.

Bara för att ge ett alternativt svar:

Tänk på ett tabell för lösningsmedelsblandbarhet som den länkade.

Vad är det minst blandbara lösningsmedlet? Vatten! Vatten är det värsta lösningsmedlet. Vatten är oblandbart med 17 av 30 av de andra listade lösningsmedlen.

Det finns 6 lösningsmedel i tabellen som är blandbara med alla andra lösningsmedel: etanol, aceton, tetrahydrofuran, n- & isopropanol och dioxan.

Varför är vatten så dåligt lösningsmedel? Vätebindningar. Vattenmolekyler är starkt vätebundna till andra vattenmolekyler. För att lösa upp något annat måste dessa vätebindningar brytas.

För ett annat antagande, se över det periodiska systemet. Vad löser sig vatten stabilt? Upplöser vatten guld, silver, koppar, tenn, bly, aluminium och många andra metaller och metalloider som antimon, kisel och germanium, som kvicksilver gör ?

Det finns inget universellt med vatten, förutom att det finns mycket av det på jorden och vi behöver det för att leva.

Kommentarer

• Jag ’ Jag vågar säga att det ’ mycket vatten överallt utom jorden, tho ’, men till var och en sin egen.
• Jag tycker att det borde notera att det finns en skillnad mellan löslighet och blandbarhet, men detta är ett bra bidrag.
• ” blandbar ” betyder ömsesidigt lösligt i alla proportioner

Eftersom vatten är polärt som du noterar, och ”som upplöses som ”förblir en bra princip, jag tror att svaret är att massor av massor av ämnen är polära. De flesta (joniska) salter är till exempel. Även ämnen som är polära kovalenta är åtminstone något polära och så något lösliga (och med omrörning, mer lösliga). Så du måste vara riktigt opolär (t.ex. kolväten, ”oljor”) för att inte vara löslig i vatten.

Det är värt att notera en del av historien bakom termen ”universellt lösningsmedel” och varför det används trots att vatten inte är universal eller till och med nödvändigtvis det mest mångsidiga lösningsmedel som finns tillgängligt.

Innan kemi fanns, och för den delen innan vetenskapen fanns som den praxis vi skulle känna igen idag, var alkemi en viktig fotovetenskap. Ett antal viktiga genombrott och förfiningar uppstod på grund av alkemisternas arbete, och för allt det begravdes ofta i mysticism (och ibland bedrägeri), började alkemi forskningen om materiens kemiska egenskaper. Kemi utvecklades till stor del som reaktion på alkemi, avvisande av den mystiska grunden och tillämpning av den vetenskapliga metoden.

Inom alkemi fanns det en tro på existensen av ett ”universellt lösningsmedel”, som skulle vara en del av processen för att producera filosofens sten och / eller överföra bly till guld. Många alkemister hävdade att de kunde göra det, medan många andra ansåg att det var ett av deras stora, övergripande mål, det svåraste eller hemligaste steget för att uppnå vad som helst krafter de trodde att de kunde uppnå genom alkemi.

Uppenbarligen har ingen kemikalie med de egenskaper som beskrivs för detta universella lösningsmedel någonsin hittats. På grund av den kritiska användningen av vatten som standardlösningsmedel i kemiskt arbete, det har ofta hänvisats till med titeln. Andra svar beskriver bättre än jag kan varför vatten är ett särskilt användbart lösningsmedel.