Γιατί κάποιες ουσίες δεν διαλύονται στο νερό σε οποιοδήποτε αξιόλογο βαθμό;
1. Πολικότητα και "όπως διαλύεται όπως"
* Το νερό είναι ένα πολικό μόριο: Αυτό σημαίνει ότι έχει θετικό και αρνητικό τέλος λόγω της ανομοιόμορφης κοινής χρήσης των ηλεκτρονίων.
* Οι πολικές ουσίες διαλύονται σε πολικούς διαλύτες: Το νερό προσελκύει άλλα πολικά μόρια (όπως τα σάκχαρα ή τα άλατα) λόγω των ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ των αντίθετων φορτίων τους.
* Οι μη πολικές ουσίες δεν διαλύονται στο νερό: Τα μη πολωτικά μόρια, όπως τα έλαια ή τα λίπη, στερούνται αυτών των χρεώσεων. Είναι περισσότερο ελκυσμένοι μεταξύ τους από το νερό, έτσι ώστε να παραμένουν ξεχωριστά.
2. Διαμοριακές δυνάμεις
* Ισχυρότερες δυνάμεις στη διαλυτή ουσία: Ορισμένες ουσίες έχουν ισχυρότερες διαμοριακές δυνάμεις (όπως η δέσμευση υδρογόνου) μέσα τους από ό, τι κάνουν με το νερό. Αυτό το καθιστά ενεργά δυσμενές για να σπάσουν και να αλληλεπιδρούν με το νερό. Παραδείγματα περιλαμβάνουν υδρογονάνθρακες μεγάλης αλυσίδας ή ορισμένα πολυμερή.
3. Πλέγμα ενέργεια
* Ιωνικές ενώσεις: Ορισμένες ιοντικές ενώσεις (όπως το ανθρακικό ασβέστιο) έχουν ισχυρούς ιοντικούς δεσμούς που συγκρατούν τη δομή του πλέγματος μαζί. Η ενέργεια που απαιτείται για τη διάσπαση αυτών των δεσμών είναι μεγαλύτερη από την ενέργεια που αποκτάται από τη διαλυτοποίηση με νερό.
4. Εντροπία
* Μειωμένη εντροπία: Όταν διαλύονται κάποιες ουσίες, μειώνουν στην πραγματικότητα την εντροπία του διαλύματος. Αυτό μπορεί να είναι δυσμενές και η ουσία μπορεί να μην διαλύεται καλά.
5. Μέγεθος και σχήμα
* μεγάλα ή σύνθετα μόρια: Πολύ μεγάλα ή σύνθετα μόρια μπορεί να έχουν πρόβλημα να προσαρμόσουν τα μόρια του νερού, καθιστώντας λιγότερο τη διαλυτοποίηση.
6. Παρουσία λειτουργικών ομάδων
* υδρόφοβες ομάδες: Τα μόρια με μεγάλες υδρόφοβες (επαναπροσδιοριστικές) ομάδες, όπως μακρές αλυσίδες υδρογονανθράκων, θα αντισταθούν στη διάλυση στο νερό.
Παραδείγματα:
* Λάδι και νερό: Το λάδι είναι μη πολικό, ενώ το νερό είναι πολικό. Δεν αναμειγνύονται.
* άμμος: Η άμμος είναι κυρίως διοξείδιο του πυριτίου (SiO2), μια πολύ σταθερή ιοντική ένωση με ισχυρούς δεσμούς.
* Πλαστικό: Πολλά πλαστικά είναι μακρές αλυσίδες μη πολικών υδρογονανθράκων, καθιστώντας τους αδιάλυτες στο νερό.
Συνοπτικά, η διαλυτότητα μιας ουσίας στο νερό εξαρτάται από την ισορροπία των δυνάμεων μεταξύ της διαλυμένης ουσίας και του διαλύτη. Εάν οι δυνάμεις που ευνοούν τον διαχωρισμό είναι ισχυρότερες από εκείνες που ευνοούν την ανάμειξη, η ουσία δεν θα διαλυθεί.
