Що відбувається, коли в воду додають сіль?

Вигляд звичайної солі, розчиненої у воді, вам, цілком ймовірно, цілком знайомий, оскільки явище буквально домінує над земною кулею. Понад дві третини поверхні Землі покрито океанською водою, яка має особливо солоний або "солоний" характер. ("Sal" - це латинське слово для солі.)

Кухонна сіль виготовляється з іонної сполукихлористий натрій,який складається з хімічних елементів натрію та хлору. Ви, мабуть, дізналися з ненавмисної гри за кухонним столом в дитинстві, що, якщо посипати сіль склянкою чистої води, сіль через деякий час зникає; чим більше солі ви додаєте, тим довше це займає, і для цього може знадобитися певне струшування або перемішування.

Тверді речовинирозчиняючисьу рідкому розчиннику (зазвичай вода в хімічних експериментах) створюють розчин, і розчинення солі у воді є класичним прикладом того, як поводяться полярні розчинені речовини в полярному розчиннику, такому як H₂О. По дорозі ви отримаєте гарнір з кислотно-лужної хімії, щоб лише завершити «смак» досвіду з морською водою!

Вода (H₂O) складається з елементів водню (позначених H наперіодична система елементів) та кисню (O) у молярному співвідношенні 2 до 1. Це означає, що на кожен атом О у воді припадає два атоми Н. Оскільки кисень приблизно в 16 разів масивніший за атом водню, проте молекула води становить майже дев'ять десятих кисню за масою.

Вода - це тверда речовина при температурі нижче 0 ° C, рідина від 0 ° C до 100 ° C і газ (водяна пара) при температурі, що перевищує 100 ° C. Він є полярним, що означає, що, хоча він не має чистого заряду, його частини (в даному випадку атом кисню) незначні від'ємний через більшу щільність електронів, залишаючи дещо інші частини (в даному випадку атоми водню) позитивні.

Поварена сіль (хлорид натрію або NaCl) є іонною сполукою, що означає, що зв’язок, який вона утворює, є результатом пожертви електрона від одного атома (тут Na) до іншого (Cl), а не від обміну електронами, який спостерігається у ковалентному облігації. Це робить зв’язок сильно електронегативним, наслідки якого при розчиненні NaCl у воді незабаром стануть очевидними.

Проникливі читачі можуть запитати, чому знайома хімічно-лабораторна кислота HCl, соляна кислота, не утворюється, коли NaCl поміщають у воду. Передбачувана реакція така

NaCl + H₂O → NaOH + HCl

Хоча ця реакція може тривати теоретично, вона є надзвичайно енергетично несприятливою. Це пов’язано з тим, що HCl є набагато сильнішою кислотою, ніж вода, і щасливо викидає свій протон у розчини з кислотністю набагато більшою, ніж кислота води, яка має нейтральний рН 7. Крім того, гідроксид натрію (NaOH) є дуже сильною основою, яка поглинає виділений Н⁺ іони в будь-якому випадку, роблячи воду.

Отже, стрілка у наведеному вище рівнянні повинна вказувати наіншийнапрямку, оскільки це сприяєтермодинамікарозчину.

Вже зазначалася полярність як молекули води, яку ви можете уявити приблизно у формі бумеранга, так і молекули NaCl, яка більше схожа на коротку гантель.

Коли кухонну сіль поміщають у воду, злегка електропозитивна частина натрію притягується до злегка електронегативної частини кисню молекул води. У той же час, слабоелектронегативна хлорна частина NaCl притягується до слабоелектрично позитивної водневої частини води.

У жодному випадку не створено справжнього зв’язку, але атракціони створюють «перетягування каната», в якому іонні зв’язки NaCl та ковалентні зв’язки H₂O обидва напружені.

Сильніші ковалентні зв’язки води (яка також утримується разом, як правило, водневими зв’язкамиміжмолекули води) виграють, і NaCl відривається, разом з Na + і Cl^_ іони вільно закріплюються на місці між неушкодженим H₂Про молекули. Тоді NaClрозчинено​.