Kemister har ett ordspråk: "Som upplöses som." Denna aforism hänvisar till en specifik egenskap hos molekylerna i ett lösningsmedel och de lösta ämnen som kommer att lösas upp i det. Denna egenskap är polaritet. En polär molekyl är en som har elektriska laddningar mot varandra. tänk stolpar men med positiva och negativa istället för norr och söder. Om du kombinerar två ämnen med polära molekyler kan dessa polära molekyler lockas till varandra snarare än resten av de i föreningarna de bildar, beroende på storleken på polariteter. Vattenmolekylen (H20) är starkt polärt, varför vatten är så bra för att lösa ämnen. Denna förmåga har gett vatten rykte om att vara ett universellt lösningsmedel.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Polära vattenmolekyler samlas runt molekylerna i andra polära föreningar, och attraktionskraften bryter samman föreningarna. Vattenmolekyler omger varje molekyl när den går sönder, och molekylen driver i lösning.
Som små magneter
Varje vattenmolekyl är en kombination av två väteatomer och en syreatom. Om väteatomerna anordnade sig symmetriskt på vardera sidan om syreatomen skulle molekylen vara elektriskt neutral. Det är dock inte det som händer. De två vätena ordnar sig vid klockan 10 och 2, ungefär som Mickey Muss öron. Detta ger vattenmolekylen en nettoladdning på vätesidan och en negativ laddning på andra sidan. Varje molekyl är som en mikroskopisk magnet som lockas till den motsatta polen av den intilliggande molekylen.
Hur ämnen löser sig
Två typer av ämnen löses upp i vatten: jonföreningar, såsom natriumklorid (NaCl eller tabell) salt) och föreningar som består av större molekyler som har en nettoladdning på grund av deras arrangemang atomer. Ammoniak (NH3) är ett exempel på den andra typen. De tre vätena är anordnade asymmetriskt på kvävet, vilket skapar en nettoladdning på ena sidan och en negativ på den andra.
När du introducerar en polär lösning i vatten, beter sig vattenmolekylerna som små magneter som lockas till metall. De samlas runt de laddade molekylerna i det lösta ämnet tills attraktionskraften de skapar blir större än bindningen som håller den lösta produkten samman. När varje löst molekyl gradvis går sönder, omger vattenmolekyler den och den försvinner till lösning. Om det lösta ämnet är fast, sker denna process gradvis. Ytmolekylerna är de första som går och utsätter dem under för vattenmolekyler som ännu inte har bundits.
Om tillräckligt med molekyler glider in i lösningen kan lösningen nå mättnad. En given behållare rymmer ett begränsat antal vattenmolekyler. Efter att alla har elektrostatiskt "fastnat" för att lösa atomer eller molekyler kommer inte mer av det lösta ämnet att lösas upp. Vid denna tidpunkt är lösningen mättad.
En fysisk eller kemisk process?
En fysisk förändring, såsom vattenfrysning eller issmältning, förändrar inte de kemiska egenskaperna hos föreningen som genomgår förändringen, medan en kemisk process gör det. Ett exempel på en kemisk förändring är förbränningsprocessen, varigenom syre kombineras med kol för att producera koldioxid. CO2 har andra kemiska egenskaper än syre och kol som kombineras för att bilda det.
Det är inte klart om upplösning av ett ämne i vatten är en fysisk eller kemisk process. När du löser upp en jonförening, såsom salt, blir den resulterande jonlösningen en elektrolyt med andra kemiska egenskaper än rent vatten. Det skulle göra det till en kemisk process. Å andra sidan kan du återvinna allt salt i sin ursprungliga form med den fysiska processen att koka av vattnet. När större molekyler som socker löses upp i vatten förblir sockermolekylerna intakta och lösningen blir inte jonisk. I sådana fall är upplösning tydligare en fysisk process.