I chimici hanno un detto: "Il simile dissolve il simile". Questo aforisma si riferisce a una caratteristica specifica delle molecole di un solvente e dei soluti che in esso si dissolveranno. Questa caratteristica è la polarità. Una molecola polare è una che ha cariche elettriche opposte tra loro; pensa ai poli ma con positivo e negativo invece di nord e sud. Se combini due sostanze con molecole polari, quelle molecole polari possono essere attratte l'una dall'altra piuttosto che il resto di quelli nei composti che formano, a seconda della grandezza del polarità. La molecola d'acqua (H20) è fortemente polare, motivo per cui l'acqua è così brava a dissolvere le sostanze. Questa capacità ha dato all'acqua la reputazione di essere un solvente universale.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
Le molecole di acqua polare si raccolgono attorno alle molecole di altri composti polari e la forza di attrazione rompe i composti. Le molecole d'acqua circondano ogni molecola mentre si stacca e la molecola va alla deriva in soluzione.
Come piccoli magneti
Ogni molecola d'acqua è una combinazione di due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno. Se gli atomi di idrogeno si disponessero simmetricamente su entrambi i lati dell'atomo di ossigeno, la molecola sarebbe elettricamente neutra. Non è quello che succede, però. I due idrogeni si dispongono nelle posizioni delle 10 e delle 2, un po' come le orecchie di Topolino. Ciò conferisce alla molecola d'acqua una carica netta positiva dal lato dell'idrogeno e una carica negativa dall'altro. Ogni molecola è come un magnete microscopico attratto dal polo opposto della molecola adiacente.
Come si dissolvono le sostanze
Due tipi di sostanze si dissolvono nell'acqua: i composti ionici, come il cloruro di sodio (NaCl, o table sale) e composti composti da molecole più grandi che hanno una carica netta dovuta alla disposizione dei loro atomi. ammoniaca (NH3) è un esempio del secondo tipo. I tre idrogeni sono disposti asimmetricamente sull'azoto, creando una carica netta positiva da un lato e negativa dall'altro.
Quando si introduce un soluto polare nell'acqua, le molecole d'acqua si comportano come minuscoli magneti attratti dal metallo. Si raccolgono attorno alle molecole cariche del soluto fino a quando la forza di attrazione che creano diventa maggiore di quella del legame che tiene insieme il soluto. Man mano che ogni molecola di soluto si stacca gradualmente, le molecole d'acqua la circondano e si spostano in soluzione. Se il soluto è un solido, questo processo avviene gradualmente. Le molecole di superficie sono le prime ad andare, esponendo quelle sottostanti a molecole d'acqua che non si sono ancora legate.
Se un numero sufficiente di molecole si sposta in soluzione, la soluzione può raggiungere la saturazione. Un dato contenitore contiene un numero finito di molecole d'acqua. Dopo che tutti loro sono diventati elettrostaticamente "attaccati" ad atomi o molecole di soluto, il soluto non si dissolverà più. A questo punto la soluzione è satura.
Un processo fisico o chimico?
Un cambiamento fisico, come il congelamento dell'acqua o lo scioglimento del ghiaccio, non modifica le proprietà chimiche del composto che subisce il cambiamento, mentre lo fa un processo chimico. Un esempio di cambiamento chimico è il processo di combustione, per cui l'ossigeno si combina con il carbonio per produrre anidride carbonica. CO2 ha proprietà chimiche diverse dall'ossigeno e dal carbonio che si combinano per formarlo.
Non è chiaro se la dissoluzione di una sostanza in acqua sia un processo fisico o chimico. Quando si dissolve un composto ionico, come il sale, la soluzione ionica risultante diventa un elettrolita con proprietà chimiche diverse rispetto all'acqua pura. Questo lo renderebbe un processo chimico. D'altra parte, puoi recuperare tutto il sale nella sua forma originale usando il processo fisico della bollitura dell'acqua. Quando molecole più grandi come lo zucchero si dissolvono nell'acqua, le molecole di zucchero rimangono intatte e la soluzione non diventa ionica. In tali casi, la dissoluzione è più chiaramente un processo fisico.