Synet av vanlig salt oppløst i vann er etter all sannsynlighet helt kjent for deg, ettersom fenomenet bokstavelig talt dominerer kloden. Over to tredjedeler av jordens overflate er dekket av havvann, som er spesielt salt eller "salt" i karakter. ("Sal" er det latinske ordet for salt.)
Bordsalt er laget av den ioniske forbindelsennatriumklorid,som består av de kjemiske elementene natrium og klor. Du lærte sannsynligvis av utilsiktet lek ved kjøkkenbordet som barn at hvis du drysser salt i et glass rent vann, forsvinner saltet etter en tid; jo mer salt du tilsetter, jo lenger tid tar dette, og det kan kreve litt risting eller omrøring for å få til.
Tørrstofferoppløsei et flytende løsningsmiddel (vanligvis vann i kjemieksperimenter) skape en løsning, og salt oppløsende i vann er et klassisk eksempel på hvordan en polær løsemiddel oppfører seg i et polært løsningsmiddel som H2O. Underveis får du et tilbehør av syre-base kjemi bare for å avrunde "smaken" av saltvannsopplevelsen!
Salt og vann: det grunnleggende
Vann (H2O) består av grunnstoffene hydrogen (betegnet med H påperiodisk elementtabell) og oksygen (O) i et molforhold 2 til 1. Dette betyr at det er to H-atomer for hvert O-atom i vann. Fordi et oksygen er omtrent 16 ganger mer massivt enn et hydrogenatom, er vannmolekylet imidlertid nesten ni tideler av oksygen.
Vann er et fast stoff ved temperaturer under 0 ° C, en væske mellom 0 ° C og 100 ° C og en gass (vanndamp) ved temperaturer over 100 ° C. Det er polært, noe som betyr at selv om det ikke har nettolading, er deler av det (i dette tilfellet oksygenatomet) litt negativ på grunn av høyere tetthet av elektroner, og etterlater andre deler (i dette tilfellet hydrogenatomene) litt positivt.
Bordsalt (natriumklorid eller NaCl) er en ionisk forbindelse, noe som betyr at bindingen den danner, skyldes donasjonen av et elektron fra ett atom (her, Na) til et annet (Cl), snarere enn fra elektrondelingen sett i kovalent obligasjoner. Dette gjør bindingen svært elektronegativ, hvis konsekvenser når NaCl oppløses i vann snart vil bli tydelige.
Reagerer NaCl med vann?
Skarpe lesere lurer kanskje på hvorfor den kjente kjem-lab-syren HCl, saltsyre, ikke dannes når NaCl plasseres i vann. Den antatte reaksjonen er
NaCl + H2O → NaOH + HCl
Selv om denne reaksjonen kunne fortsette i teorien, er den ekstremt energisk ugunstig. Dette er fordi HCl er en mye sterkere syre enn vann og gjerne kaster sin proton i løsninger med surhet som er mye større enn vann, som har en nøytral pH på 7. Også natriumhydroksid (NaOH) er en veldig sterk base som vil sluke opp den frigjorte H+ ioner uansett, og lager vann.
Pilen i ovenstående ligning skal derfor peke iannenretning, da dette favoriserertermodynamikkav løsningen.
Salt oppløst i vann: Molekylære interaksjoner
Allerede bemerket var polariteten til både vannmolekylet, som du kan forestille deg som omtrent boomerangformet, og NaCl-molekylet, som ser mer ut som en kort manual.
Når bordsalt blir plassert i vann, tiltrekkes den litt elektropositive natriumdelen av den litt elektronegative oksygendelen av vannmolekyler. Samtidig tiltrekkes den litt elektronegative klordelen av NaCl til den litt elektropositive hydrogendelen av vann.
I ingen av tilfellene er det opprettet en sann binding, men attraksjonene setter opp en "dragkamp" der de ioniske bindinger av NaCl og de kovalente bindinger av H2O er begge anstrengt.
De sterkere kovalente bindingene av vann (som også generelt holdes sammen av hydrogenbindingermellomvannmolekyler) vinner ut, og NaCl trekkes fra hverandre, med Na + og Cl_ ioner løst på plass mellom den intakte H2O-molekyler. NaCl er daoppløst.