مقاطع تحصیلی
جستجو در منظومه
انحلال پذیری و قطبیت
.
توضیحات درس
۱. قاعده کلی انحلال (اصل شبیه در شبیه)
مفهوم بنیادین: در علم شیمی برای پیشبینی انحلالپذیری مواد در یکدیگر از قاعدهی معروف «شبیه، شبیه را حل میکند» استفاده میشود.
تفسیر قاعده: این قاعده بیان میکند که مواد قطبی (و ترکیبات یونی) تمایل دارند در حلالهای قطبی حل شوند، زیرا میتوانند جاذبههای قوی (مانند پیوند هیدروژنی یا یون-دوقطبی) با حلال برقرار کنند. در مقابل، مواد غیرقطبی در حلالهای غیرقطبی به خوبی حل میشوند، زیرا نیروهای بینمولکولی حاکم بر هر دو (نیروهای واندروالسی) از یک جنس و از نظر قدرت به هم نزدیک هستند.
۲. معرفی حلالهای مرجع در کتاب درسی
کتاب درسی برای بررسی این رفتار، دو حلال کاملاً متفاوت را به عنوان نماینده معرفی کرده است:
آب (\(H_{2}O\)): مهمترین و رایجترین حلال قطبی. مولکولهای آب به دلیل داشتن پیوندهای \(O-H\)، قطبیت بالایی داشته و توانایی تشکیل پیوندهای هیدروژنی قوی با یکدیگر و با سایر مولکولهای قطبی را دارند.
هگزان (\(C_{6}H_{14}\)): یک حلال غیرقطبی معروف از خانواده آلکانها. در این مولکول، به دلیل تفاوت ناچیز الکترونگاتیوی بین کربن و هیدروژن و همچنین تقارن نسبی، گشتاور دوقطبی تقریباً صفر است و تنها نیروهای ضعیف لاندن بین مولکولهای آن وجود دارد.
۳. بررسی مواد محلول در آب (حلال قطبی)
موادی که دارای بخشهای قطبی قوی هستند یا ساختار یونی دارند، در آب حل میشوند:
اتیلن گلیکول (\(C_{6}H_{6}O_{2}\)): دارای دو گروه عاملی هیدروکسیل \(-OH\) است که به شدت قطبی بوده و با مولکولهای آب پیوند هیدروژنی قوی برقرار میکند.
اوره (\(CH_{4}N_{2}O\)): دارای دو گروه عاملی آمین (\(CH_{4}N_{2}O\)) و کربونیل (\(C = O\)) است که امکان تشکیل پیوندهای هیدروژنی متعدد با آب را فراهم میسازد.
نمکها (مانند سدیم کلرید \(NaCl\)): ترکیبات یونی با قرار گرفتن در آب، شبکهی بلوری خود را از دست داده و یونهای مثبت و منفی توسط مولکولهای آب احاطه میشوند (تشکیل جاذبههای قوی یون-دوقطبی).
۴. بررسی مواد محلول در هگزان (حلال غیرقطبی)
موادی که ساختار هیدروکربنی دارند یا بخش غیرقطبی در آنها بسیار بزرگ و غالب است، در هگزان حل میشوند:
هیدروکربنها: ترکیباتی که فقط از کربن و هیدروژن تشکیل شدهاند، ذاتاً غیرقطبی هستند و در هگزان (که خود یک هیدروکربن است) به خوبی حل میشوند.
بنزین، روغنها و وازلین: این مواد همگی مخلوطی از هیدروکربنهای با طول زنجیر متفاوت (عمدتاً آلکانها) هستند. ماهیت غیرقطبی آنها باعث میشود در آب نامحلول بوده (دو فاز تشکیل دهند) اما در هگزان به راحتی حل شوند.
ترکیبات آلی سنگین: هرچه زنجیرهی هیدروکربنی در یک مولکول آلی طولانیتر شود (افزایش بخش غیرقطبی)، حتی اگر گروه عاملی قطبی هم داشته باشد، غلبه با بخش غیرقطبی خواهد بود و انحلالپذیری آن در حلالهای غیرقطبی مانند هگزان افزایش مییابد.