Mitä tapahtuu, kun ioninen yhdiste liukenee veteen?

•••Neznam / iStock / GettyImages

Ioniyhdisteet ovat ne, jotka koostuvat ristikkäin varautuneista atomeista, joita kutsutaan ioneiksi ja jotka on järjestetty ristikkorakenteeseen. Suolat, mukaan lukien natriumkloridi (NaCl) - pöytäsuola, ovat tunnetuimpia esimerkkejä ionisista yhdisteistä. Kun upotat ionisen yhdisteen veteen, ionit vetävät puoleensa vesimolekyylejä, joista jokaisella on polaarinen varaus. Jos vetovoima ionien ja vesimolekyylien välillä on riittävän suuri rikkomaan ioneja yhdessä pitävät sidokset, yhdiste liukenee. Kun näin tapahtuu, ionit hajoavat ja dispergoituvat liuokseen, kutakin ympäröivät vesimolekyylit estääkseen sen rekombinaation. Tuloksena olevasta ionisesta liuoksesta tulee elektrolyytti, mikä tarkoittaa, että se voi johtaa sähköä.

Happiatomin vetyatomien järjestelyn ansiosta jokaisella vesimolekyylillä on polaarivaraus. Sen positiivista päätä vetävät ioniyhdisteen negatiiviset ionit, kun taas negatiivista päätä positiiviset ionit. Yhdisteen taipumus veteen liukenemaan riippuu yhdistettä pitävien sidosten lujuudesta verrattuna vesimolekyylien yksittäisiin ioneihin kohdistamaan voimakkuuteen. Hyvin liukoiset yhdisteet, kuten NaCl, hajoavat kokonaan, kun taas yhdisteet, joilla on heikko liukoisuus, kuten lyijysulfaatti (PbSO

Liuoksessa kukin vesimolekyyli toimii kuin pieni magneetti, joka luo vetovoiman liuenneen aineen ioneille. Jos kaikkien liuenneen aineen ympärillä olevien vesimolekyylien yhdistetty voima on enemmän kuin ionien välinen vetovoima, ionit erottuvat. Kuten kukin tekee, sitä ympäröivät vesimolekyylit, jotka estävät sitä rekombinoitumasta. Positiiviset ja negatiiviset ionit ajautuvat liuokseen. Kun kaikki vesimolekyylit ovat kiinnittyneet ioneihin eikä niitä ole enää saatavissa, liuoksen sanotaan olevan tyydyttynyt, eikä enää liuoteainetta liukene.

Kaikki yhdisteet eivät ole yhtä liukoisia. Jotkut liukenevat vain osittain, koska ionien pitoisuus liuoksessa saavuttaa nopeasti tasapainon liukenemattoman yhdisteen kanssa. Liukoisuustuotevakio K_sp mittaa tämän tasapainopisteen. Mitä korkeampi K_sp, sitä korkeampi liukoisuus. Löydät K: n_sp tietyn yhdisteen etsimällä sitä taulukoista.

Vapaiden ionien läsnäolo vedessä antaa veden johtaa sähköä, mikä on tärkeää eläville organismeille. Ihmiskehon nesteet sisältävät positiivisia ioneja, kuten:

• kloridi
  
• karbonaatit
  
• fosfaatit

Nämä ionit ovat niin tärkeitä aineenvaihdunnalle, että niitä on täydennettävä, kun keho kuivuu liikunnan tai sairauden avulla. Siksi urheilijat suosivat elektrolyyttijuomia puhtaaseen veteen.