La vista del sale ordinario disciolto nell'acqua è, con ogni probabilità, del tutto familiare, poiché il fenomeno domina letteralmente il globo. Oltre i due terzi della superficie terrestre sono coperti dall'acqua dell'oceano, che è particolarmente salina, o "salata", di carattere. ("Sal" è la parola latina per sale.)
Il sale da cucina è costituito dal composto ionicocloruro di sodio,che consiste degli elementi chimici sodio e cloro. Probabilmente hai imparato da bambini giocando involontariamente al tavolo della cucina che se metti del sale in un bicchiere di acqua pura, il sale scompare dopo un po' di tempo; più sale aggiungi, più tempo ci vorrà e potrebbe essere necessario scuotere o mescolare per ottenere.
solididissolvenzain un solvente liquido (di solito acqua negli esperimenti di chimica) creano una soluzione e il sale che si dissolve in acqua è un classico esempio di come si comporta un soluto polare in un solvente polare come H2O. Lungo la strada, otterrai un contorno di chimica acido-base solo per completare il "sapore" dell'esperienza dell'acqua salata!
Sale e acqua: le basi
Acqua (H2O) è costituito dagli elementi idrogeno (indicato con H sullatavola periodica degli elementi) e ossigeno (O) in un rapporto molare 2-a-1. Ciò significa che ci sono due atomi di H per ogni atomo di O nell'acqua. Poiché un ossigeno è circa 16 volte più massiccio di un atomo di idrogeno, tuttavia, la molecola d'acqua è quasi nove decimi di ossigeno in massa.
L'acqua è un solido a temperature inferiori a 0 °C, un liquido tra 0 °C e 100 °C e un gas (vapore acqueo) a temperature superiori a 100 °C. È polare, il che significa che sebbene non abbia una carica netta, parti di esso (in questo caso l'atomo di ossigeno) sono leggermente negativo a causa di una maggiore densità di elettroni, lasciando leggermente altre porzioni (in questo caso gli atomi di idrogeno) positivo.
Il sale da cucina (cloruro di sodio o NaCl) è un composto ionico, il che significa che il legame che forma deriva dalla donazione di un elettrone da un atomo (qui, Na) a un altro (Cl), piuttosto che dalla condivisione di elettroni vista in covalente obbligazioni. Ciò rende il legame altamente elettronegativo, le cui conseguenze quando NaCl viene dissolto in acqua diventeranno presto evidenti.
NaCl reagisce con l'acqua?
I lettori più astuti potrebbero chiedersi perché il familiare acido di laboratorio chimico HCl, l'acido cloridrico, non si forma quando NaCl viene messo in acqua. La reazione putativa è
NaCl + H2O → NaOH + HCl
Mentre questa reazione potrebbe procedere in teoria, è estremamente energeticamente sfavorevole. Questo perché l'HCl è un acido molto più forte dell'acqua e perde felicemente il suo protone in soluzioni con un'acidità molto maggiore di quella dell'acqua, che ha un pH neutro di 7. Inoltre, l'idrossido di sodio (NaOH) è una base molto forte che divorerebbe l'H. rilasciato+ ioni comunque, facendo acqua.
La freccia nell'equazione di cui sopra dovrebbe quindi puntare nelaltrodirezione, poiché questo favorisce iltermodinamicadella soluzione.
Sale disciolto in acqua: interazioni molecolari
È già stata notata la polarità sia della molecola dell'acqua, che puoi immaginare come approssimativamente a forma di boomerang, sia della molecola di NaCl, che sembra più un manubrio corto.
Quando il sale da cucina viene posto in acqua, la porzione di sodio leggermente elettropositiva è attratta dalla porzione di ossigeno leggermente elettronegativa delle molecole d'acqua. Allo stesso tempo, la porzione di cloro leggermente elettronegativa di NaCl è attratta dalla porzione di idrogeno leggermente elettropositiva dell'acqua.
In nessun caso si crea un vero legame, ma le attrazioni creano un "tiro alla fune" in cui i legami ionici di NaCl e i legami covalenti di H2O sono entrambi tesi.
I legami covalenti più forti dell'acqua (che è anche tenuto insieme generalmente da legami idrogenoframolecole d'acqua) vincono e NaCl viene separato, con Na+ e Cl_ ioni che si fissano liberamente tra l'H. intatto2O molecole. NaCl è quindisciolto.