Τι συμβαίνει όταν προστίθεται αλάτι στο νερό;

Το θέαμα του συνηθισμένου αλατιού που διαλύεται στο νερό είναι, κατά πάσα πιθανότητα, εξοικειωμένο με εσάς, καθώς το φαινόμενο κυριαρχεί κυριολεκτικά στον κόσμο. Πάνω από τα δύο τρίτα της επιφάνειας της Γης καλύπτονται από νερό του ωκεανού, το οποίο είναι κυρίως αλατούχο ή αλμυρό. ("Sal" είναι η λατινική λέξη για το αλάτι.)

Το επιτραπέζιο άλας αποτελείται από την ιοντική ένωσηχλωριούχο νάτριο,που αποτελείται από τα χημικά στοιχεία νατρίου και χλωρίου. Πιθανότατα μάθατε από ακούσιο παιχνίδι στο τραπέζι της κουζίνας ως παιδί ότι εάν ρίχνετε αλάτι σε ένα ποτήρι καθαρό νερό, το αλάτι εξαφανίζεται μετά από λίγο καιρό. όσο περισσότερο αλάτι προσθέτετε, τόσο περισσότερο χρειάζεται, και μπορεί να χρειαστεί ανακίνηση ή ανάδευση.

Στερεάδιαλύεταισε έναν υγρό διαλύτη (συνήθως νερό σε πειράματα χημείας) δημιουργήστε ένα διάλυμα και το αλάτι που διαλύεται στο νερό είναι ένα κλασικό παράδειγμα του πώς συμπεριφέρεται μια πολική διαλυτή ουσία σε έναν πολικό διαλύτη όπως το H₂Ο. Στην πορεία, θα πάρετε ένα πιάτο της χημείας με βάση τα οξέα για να ολοκληρώσετε τη «γεύση» της εμπειρίας με θαλασσινό νερό!

Νερό (Η₂Ο) αποτελείται από τα στοιχεία υδρογόνου (που υποδηλώνονται με Η στοπεριοδικός πίνακας στοιχείων) και οξυγόνο (Ο) σε γραμμομοριακή αναλογία 2 προς 1. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν δύο άτομα Η για κάθε άτομο Ο στο νερό. Επειδή ένα οξυγόνο είναι περίπου 16 φορές πιο ογκώδες από ένα άτομο υδρογόνου, ωστόσο, το μόριο του νερού είναι σχεδόν εννέα δέκατα οξυγόνο κατά μάζα.

Το νερό είναι ένα στερεό σε θερμοκρασίες κάτω από 0 ° C, ένα υγρό μεταξύ 0 ° C και 100 ° C και ένα αέριο (υδρατμοί) σε θερμοκρασίες άνω των 100 ° C. Είναι πολικό, που σημαίνει ότι αν και δεν έχει καθαρό φορτίο, τμήματα αυτού (στην περίπτωση αυτή το άτομο οξυγόνου) είναι ελαφρώς αρνητικό λόγω της υψηλότερης πυκνότητας των ηλεκτρονίων, αφήνοντας ελαφρώς άλλα τμήματα (στην περίπτωση αυτή τα άτομα υδρογόνου) θετικός.

Το επιτραπέζιο άλας (χλωριούχο νάτριο ή NaCl) είναι μια ιοντική ένωση, που σημαίνει ότι ο δεσμός που σχηματίζει προκύπτει από τη δωρεά ενός ηλεκτρονίου από ένα άτομο (εδώ, Na) σε άλλο (Cl), παρά από την κατανομή ηλεκτρονίων που φαίνεται στο ομοιοπολικό δεσμούς. Αυτό καθιστά τον δεσμό εξαιρετικά ηλεκτροαρνητικό, οι συνέπειες του οποίου όταν διαλύεται το NaCl σε νερό σύντομα θα γίνουν εμφανείς.

Οι έξυπνοι αναγνώστες ίσως αναρωτιούνται γιατί το γνωστό χημικό εργαστήριο οξέος HCl, υδροχλωρικό οξύ, δεν σχηματίζεται όταν το NaCl τοποθετείται σε νερό. Η πιθανή αντίδραση είναι

NaCl + Η₂O → NaOH + HCl

Ενώ αυτή η αντίδραση θα μπορούσε να προχωρήσει θεωρητικά, είναι εξαιρετικά ενεργειακά δυσμενής. Αυτό συμβαίνει επειδή το HCl είναι πολύ ισχυρότερο οξύ από το νερό και χαρίζει ευτυχώς το πρωτόνιο του σε διαλύματα με οξύτητα πολύ μεγαλύτερη από εκείνη του νερού, το οποίο έχει ουδέτερο pH 7. Επίσης, το υδροξείδιο του νατρίου (NaOH) είναι μια πολύ ισχυρή βάση που θα ανέβαινε το απελευθερούμενο Η⁺ ούτως ή άλλως, κάνοντας νερό.

Το βέλος στην παραπάνω εξίσωση πρέπει επομένως να δείχνει στοάλλακατεύθυνση, καθώς αυτό ευνοεί τοθερμοδυναμικήτης λύσης.

Ήδη έχει σημειωθεί η πολικότητα τόσο του μορίου νερού, το οποίο μπορείτε να φανταστείτε ως περίπου μπούμερανγκ, και το μόριο NaCl, που μοιάζει περισσότερο με έναν σύντομο αλτήρα.

Όταν το επιτραπέζιο άλας τοποθετείται σε νερό, το ελαφρώς ηλεκτροθετικό τμήμα νατρίου προσελκύεται στο ελαφρώς ηλεκτροαρνητικό τμήμα οξυγόνου των μορίων νερού. Ταυτόχρονα, το ελαφρώς ηλεκτροαρνητικό τμήμα χλωρίου του NaCl προσελκύεται στο ελαφρώς ηλεκτροθετικό τμήμα υδρογόνου του νερού.

Σε καμία περίπτωση δεν δημιουργείται ένας αληθινός δεσμός, αλλά τα αξιοθέατα δημιουργούν ένα "ρυμουλκό του πολέμου" στο οποίο οι ιοντικοί δεσμοί του NaCl και οι ομοιοπολικοί δεσμοί του H₂Ο και οι δύο είναι τεταμένες.

Οι ισχυρότεροι ομοιοπολικοί δεσμοί του νερού (που συγκρατούνται επίσης γενικά από τους δεσμούς υδρογόνουμεταξύμόρια νερού) κερδίζουν και το NaCl διαχωρίζεται, με τα Na + και Cl^_ ιόντα τοποθετούνται χαλαρά στη θέση μεταξύ του ανέπαφου H₂Ο μόρια. Το NaCl είναι τότεδιαλύθηκε​.