Synet av vanligt salt upplöst i vatten är förmodligen helt bekant för dig, eftersom fenomenet bokstavligen dominerar världen. Över två tredjedelar av jordens yta täcks av havsvatten, som särskilt är salt eller "salt" till sin karaktär. ("Sal" är det latinska ordet för salt.)
Bordsalt är gjord av den joniska föreningennatriumklorid,som består av de kemiska elementen natrium och klor. Du lärde dig antagligen av oavsiktlig lek vid köksbordet som barn att om du strö salt i ett glas rent vatten försvinner saltet efter en tid; ju mer salt du tillsätter, desto längre tid tar det, och det kan kräva lite skakning eller omrörning för att åstadkomma.
Torrsubstanserupplösandei ett flytande lösningsmedel (vanligtvis vatten i kemiförsök) skapa en lösning och saltlösning i vatten är ett klassiskt exempel på hur en polär lösning beter sig i ett polärt lösningsmedel som H2O. Längs vägen får du en sidrätter av syrabas-kemi bara för att avrunda "smaken" av saltvattenupplevelsen!
Salt och vatten: grunderna
Vatten (H
Vatten är ett fast ämne vid temperaturer under 0 ° C, en vätska mellan 0 ° C och 100 ° C och en gas (vattenånga) vid temperaturer över 100 ° C. Det är polärt, vilket betyder att även om det inte har någon nettoladdning, är delar av det (i detta fall syreatomen) något negativ på grund av en högre densitet av elektroner, vilket lämnar andra delar (i detta fall väteatomerna) något positiv.
Bordsalt (natriumklorid eller NaCl) är en jonförening, vilket innebär att bindningen den bildar härrör från donationen av en elektron från en atom (här, Na) till en annan (Cl), snarare än från den elektrondelning som ses i kovalent obligationer. Detta gör att bindningen är mycket elektronegativ, vars konsekvenser när NaCl upplöses i vatten snart kommer att bli uppenbara.
Reagerar NaCl med vatten?
Skarpa läsare kanske undrar varför den välbekanta chem-lab-syran HCl, saltsyra, inte bildas när NaCl placeras i vatten. Den förmodade reaktionen är
NaCl + H2O → NaOH + HCl
Även om denna reaktion kan fortsätta i teorin är den extremt energiskt ogynnsam. Detta beror på att HCl är en mycket starkare syra än vatten och glatt glider sin proton i lösningar med surhet som är mycket större än vatten, som har ett neutralt pH på 7. Natriumhydroxid (NaOH) är också en mycket stark bas som skulle sluka upp den frigjorda H+ joner ändå, gör vatten.
Pilen i ovanstående ekvation bör därför peka iÖvrigriktning, eftersom detta gynnartermodynamikav lösningen.
Salt upplöst i vatten: Molekylära interaktioner
Redan noterades var polariteten hos både vattenmolekylen, som du kan föreställa dig som ungefär boomerangformad, och NaCl-molekylen, som ser mer ut som en kort hantel.
När bordssalt placeras i vatten lockas den något elektropositiva natriumdelen till den något elektronegativa syrdelen i vattenmolekyler. Samtidigt attraheras den något elektronegativa klordelen av NaCl till den något elektropositiva vätedelen av vatten.
I båda fallen skapas en verklig bindning, men attraktionerna skapar en "dragkamp" där de joniska bindningarna av NaCl och de kovalenta bindningarna av H2O är båda ansträngda.
De starkare kovalenta bindningarna av vatten (som också hålls samman i allmänhet av vätebindningarmellanvattenmolekyler) vinner ut och NaCl dras isär med Na + och Cl_ joner som sitter löst på plats mellan den intakta H2O-molekyler. NaCl är dåupplöst.