Γιατί μερικά αέρια διαλύονται στο νερό;
1. Διαμοριακές δυνάμεις:
* δεσμός υδρογόνου: Τα πολικά αέρια όπως η αμμωνία (NH3) και το χλωριούχο υδρογόνο (HCl) μπορούν να σχηματίσουν δεσμούς υδρογόνου με μόρια νερού, αυξάνοντας τη διαλυτότητα τους.
* αλληλεπιδράσεις διπόλης-διπόλης: Τα πολικά αέρια όπως το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) μπορούν να αλληλεπιδρούν με τα μόρια του νερού μέσω αλληλεπιδράσεων διπολικού-δίπολου, καθιστώντας τα κάπως διαλυτά.
* Δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου: Ακόμη και τα μη πολωτικά αέρια όπως το οξυγόνο (Ο2) και το άζωτο (N2) μπορούν να βιώσουν αδύναμες δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου με μόρια νερού. Αυτές οι δυνάμεις είναι ασθενέστερες από τις αλληλεπιδράσεις δεσμού υδρογόνου και διπολικού-διπολικού, με αποτέλεσμα χαμηλότερη διαλυτότητα.
2. Μερική πίεση και ο νόμος του Henry:
* μερική πίεση: Η διαλυτότητα ενός αερίου σε ένα υγρό είναι άμεσα ανάλογη με την μερική του πίεση πάνω από το υγρό. Η υψηλότερη μερική πίεση σημαίνει ότι περισσότερα μόρια αερίου θα συγκρουστούν με την επιφάνεια του υγρού και θα διαλυθούν. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα ανθρακούχα ποτά έχουν περισσότερη φρίκη όταν είναι πρόσφατα ανοιχτά - η πίεση μέσα στο μπουκάλι είναι υψηλότερη.
* Νόμος του Henry: Αυτός ο νόμος αναφέρει ότι η διαλυτότητα ενός αερίου σε ένα υγρό είναι άμεσα ανάλογη με την μερική πίεση πάνω από το υγρό σε σταθερή θερμοκρασία.
3. Θερμοκρασία:
* Η διαλυτότητα μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας: Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, η κινητική ενέργεια των μορίων αερίου αυξάνεται, καθιστώντας ευκολότερη τη διαφυγή τους από την υγρή φάση και την επιστροφή στην αέρια φάση.
4. Φύση του αερίου:
* πολικότητα: Τα πολικά αέρια είναι γενικά πιο διαλυτά στο νερό από τα μη πολικά αέρια.
* Μέγεθος και σχήμα: Τα μικρότερα μόρια αερίου τείνουν να είναι πιο διαλυτά από τα μεγαλύτερα, καθώς μπορούν να χωρέσουν πιο εύκολα στους χώρους μεταξύ των μορίων του νερού.
5. Άλλοι παράγοντες:
* αλατότητα: Η παρουσία αλάτων στο νερό μπορεί να επηρεάσει τη διαλυτότητα αερίου.
* Πίεση: Η αυξημένη πίεση μπορεί να αναγκάσει περισσότερα μόρια αερίου σε διάλυμα.
Συνοπτικά:
Η διαλυτότητα ενός αερίου στο νερό είναι ένα σύνθετο φαινόμενο που προσδιορίζεται από ένα συνδυασμό των διαμοριακών δυνάμεων, της μερικής πίεσης, της θερμοκρασίας και της φύσης του αερίου. Τα πολικά αέρια με ισχυρές διαμοριακές αλληλεπιδράσεις τείνουν να είναι πιο διαλυτά στο νερό από τα μη πολικά αέρια.
