Chemiker haben ein Sprichwort: "Gleiches löst sich auf." Dieser Aphorismus bezieht sich auf eine spezifische Eigenschaft der Moleküle eines Lösungsmittels und der darin gelösten gelösten Stoffe. Diese Eigenschaft ist Polarität. Ein polares Molekül ist ein Molekül, das elektrische Ladungen hat, die sich gegenüberstehen; Denken Sie an Pole, aber mit Plus und Minus statt Nord und Süd. Wenn Sie zwei Substanzen mit polaren Molekülen kombinieren, können sich diese polaren Moleküle anziehen anstelle der übrigen in den Verbindungen, die sie bilden, abhängig von der Größe der Polaritäten. Das Wassermolekül (H20) ist stark polar, weshalb Wasser so gut Stoffe löst. Diese Fähigkeit hat dem Wasser den Ruf eingebracht, ein universelles Lösungsmittel zu sein.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Polare Wassermoleküle sammeln sich um die Moleküle anderer polarer Verbindungen, und die Anziehungskraft bricht die Verbindungen auseinander. Wassermoleküle umgeben jedes Molekül, wenn es sich löst, und das Molekül driftet in Lösung.
Wie kleine Magnete
Jedes Wassermolekül ist eine Kombination aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom. Würden sich die Wasserstoffatome symmetrisch zu beiden Seiten des Sauerstoffatoms anordnen, wäre das Molekül elektrisch neutral. Das passiert aber nicht. Die beiden Wasserstoffe ordnen sich auf den Positionen 10 Uhr und 2 Uhr an, ähnlich wie die Ohren von Mickey Mouse. Dadurch erhält das Wassermolekül eine positive Nettoladung auf der Wasserstoffseite und eine negative Ladung auf der anderen Seite. Jedes Molekül ist wie ein mikroskopischer Magnet, der vom entgegengesetzten Pol des benachbarten Moleküls angezogen wird.
Wie sich Substanzen auflösen
Zwei Arten von Substanzen lösen sich in Wasser: ionische Verbindungen wie Natriumchlorid (NaCl oder Tafel .) Salz) und Verbindungen aus größeren Molekülen, die aufgrund der Anordnung ihrer Atome. Ammoniak (NH3) ist ein Beispiel für den zweiten Typ. Die drei Wasserstoffatome sind asymmetrisch am Stickstoff angeordnet, wodurch auf der einen Seite eine positive Nettoladung und auf der anderen eine negative Ladung entsteht.
Wenn Sie einen polaren gelösten Stoff in Wasser einbringen, verhalten sich die Wassermoleküle wie winzige Magnete, die von Metall angezogen werden. Sie sammeln sich um die geladenen Moleküle des gelösten Stoffes, bis die Anziehungskraft, die sie erzeugen, größer wird als die der Bindung, die den gelösten Stoff zusammenhält. Wenn sich jedes gelöste Molekül allmählich auflöst, umgeben es Wassermoleküle und es driftet in Lösung. Wenn der gelöste Stoff ein Feststoff ist, geschieht dieser Prozess allmählich. Die Oberflächenmoleküle sind die ersten, die die darunter liegenden Wassermoleküle aussetzen, die noch nicht gebunden sind.
Wenn genügend Moleküle in Lösung driften, kann die Lösung gesättigt werden. Ein gegebener Behälter enthält eine endliche Anzahl von Wassermolekülen. Nachdem sie alle elektrostatisch an gelösten Atomen oder Molekülen "angeklebt" wurden, wird sich kein gelöster Stoff mehr auflösen. An diesem Punkt ist die Lösung gesättigt.
Ein physikalischer oder chemischer Prozess?
Eine physikalische Veränderung, wie das Einfrieren von Wasser oder das Schmelzen von Eis, ändert die chemischen Eigenschaften der sich ändernden Verbindung nicht, während dies bei einem chemischen Prozess der Fall ist. Ein Beispiel für eine chemische Veränderung ist der Verbrennungsprozess, bei dem sich Sauerstoff mit Kohlenstoff zu Kohlendioxid verbindet. CO2 hat andere chemische Eigenschaften als der Sauerstoff und der Kohlenstoff, die sich zu ihm zusammenfügen.
Es ist nicht klar, ob das Auflösen eines Stoffes in Wasser ein physikalischer oder chemischer Vorgang ist. Wenn Sie eine ionische Verbindung wie Salz auflösen, wird die resultierende ionische Lösung zu einem Elektrolyten mit anderen chemischen Eigenschaften als reines Wasser. Das wäre ein chemischer Prozess. Auf der anderen Seite können Sie durch den physikalischen Prozess des Abkochens des Wassers das gesamte Salz in seiner ursprünglichen Form zurückgewinnen. Wenn sich größere Moleküle wie Zucker in Wasser auflösen, bleiben die Zuckermoleküle intakt und die Lösung wird nicht ionisch. In solchen Fällen ist die Auflösung eindeutiger ein physikalischer Vorgang.