Kemikere har et ordsprog: "Ligesom opløses som." Denne aforisme henviser til et specifikt kendetegn ved molekylerne i et opløsningsmiddel og de opløste stoffer, der vil opløses i det. Denne egenskab er polaritet. Et polært molekyle er et, der har elektriske ladninger, der modsætter sig hinanden; tænk poler, men med positive og negative i stedet for nord og syd. Hvis du kombinerer to stoffer med polære molekyler, kan disse polære molekyler tiltrækkes af hinanden snarere end resten af dem i de forbindelser, de danner, afhængigt af størrelsen af polariteter. Vandmolekylet (H20) er stærkt polær, hvorfor vand så godt til at opløse stoffer. Denne evne har givet vand ry for at være et universelt opløsningsmiddel.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
Polære vandmolekyler samles omkring molekylerne i andre polære forbindelser, og tiltrækningskraften bryder forbindelserne fra hinanden. Vandmolekyler omgiver hvert molekyle, når det bryder væk, og molekylet driver i opløsning.
Ligesom små magneter
Hvert vandmolekyle er en kombination af to hydrogenatomer og et oxygenatom. Hvis hydrogenatomer arrangerede sig symmetrisk på begge sider af iltatomet, ville molekylet være elektrisk neutralt. Det er dog ikke, hvad der sker. De to hydrogener arrangerer sig klokken 10 og 2, ligesom Mickey Muss ører. Dette giver vandmolekylet en netto positiv ladning på brint-siden og en negativ ladning på den anden side. Hvert molekyle er som en mikroskopisk magnet tiltrukket af den modsatte pol af det tilstødende molekyle.
Hvordan stoffer opløses
To typer stoffer opløses i vand: ioniske forbindelser, såsom natriumchlorid (NaCl eller tabel) salt) og forbindelser sammensat af større molekyler, der har en nettoladning på grund af deres arrangement atomer. Ammoniak (NH3) er et eksempel på den anden type. De tre hydrogener er arrangeret asymmetrisk på nitrogenet, hvilket skaber en netto positiv ladning på den ene side og en negativ på den anden.
Når du introducerer et polært opløst stof i vand, opfører vandmolekylerne sig som små magneter tiltrukket af metal. De samles omkring de opladede molekyler i det opløste stof, indtil den tiltrækningskraft, de skaber, bliver større end den binding, der holder det opløste stof sammen. Efterhånden som hvert opløst stofmolekyle gradvist bryder væk, vandmolekyler omgiver det, og det driver i opløsning. Hvis det opløste stof er et fast stof, sker denne proces gradvist. Overflademolekylerne er de første til at gå og udsætter dem nedenunder for vandmolekyler, der endnu ikke er bundet.
Hvis nok molekyler driver i opløsning, kan opløsningen nå mætning. En given beholder indeholder et begrænset antal vandmolekyler. Efter at alle er blevet elektrostatisk "fast" i opløste atomer eller molekyler, opløses ikke mere af det opløste stof. På dette tidspunkt er opløsningen mættet.
En fysisk eller kemisk proces?
En fysisk ændring, såsom vandfrysning eller issmeltning, ændrer ikke de kemiske egenskaber af forbindelsen, der gennemgår ændringen, mens en kemisk proces gør det. Et eksempel på en kemisk ændring er forbrændingsprocessen, hvorved ilt kombineres med kulstof for at producere kuldioxid. CO2 har forskellige kemiske egenskaber end ilt og kulstof, der kombineres for at danne det.
Det er ikke klart, om opløsning af et stof i vand er en fysisk eller kemisk proces. Når du opløser en ionforbindelse, såsom salt, bliver den resulterende ionopløsning til en elektrolyt med andre kemiske egenskaber end rent vand. Det ville gøre det til en kemisk proces. På den anden side kan du genvinde alt salt i sin oprindelige form ved hjælp af den fysiske proces med kogning af vandet. Når større molekyler såsom sukker opløses i vand, forbliver sukkermolekylerne intakte, og opløsningen bliver ikke ionisk. I sådanne tilfælde er opløsning mere klart en fysisk proces.