Γιατί είναι η διαλυτότητα του φτωχού βενζοϊκού οξέος σε κρύο νερό;
1. Μη πολική φύση του μορίου: Το βενζοϊκό οξύ έχει ένα μεγάλο μη πολικό αρωματικό δακτύλιο (δακτύλιο βενζολίου) και μια σχετικά μικρή ομάδα πολικού καρβοξυλικού οξέος. Αυτό καθιστά το μόριο κυρίως μη πολικό.
2. Πόλη του νερού: Το νερό είναι ένας πολύ πολικός διαλύτης και αλληλεπιδρά ευνοϊκά με πολικά μόρια.
3. Διαμοριακές δυνάμεις:
* Βενζοϊκό οξύ: Οι κυρίαρχες ενδομοριακές δυνάμεις στο βενζοϊκό οξύ είναι δυνάμεις van der Waals, λόγω του μη πολικού δακτυλίου. Αυτές οι δυνάμεις είναι σχετικά αδύναμες.
* νερό: Τα μόρια νερού συγκρατούνται μαζί με ισχυρή δέσμευση υδρογόνου.
4. Απαιτήσεις ενέργειας: Για να διαλύονται το βενζοϊκό οξύ στο νερό, τα μόρια του νερού πρέπει να διαταράξουν τους υπάρχοντες δεσμούς υδρογόνου μεταξύ τους και να δημιουργήσουν νέες αλληλεπιδράσεις με το μόριο βενζοϊκού οξέος. Αυτό απαιτεί σημαντική ποσότητα ενέργειας, ειδικά σε χαμηλές θερμοκρασίες.
5. Εντροπία: Η διαδικασία διάλυσης του βενζοϊκού οξέος στο νερό είναι εντυπωσιακά δυσμενής. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η διατεταγμένη δομή των μορίων νερού γίνεται πιο διαταραγμένη όταν εισάγονται μόρια βενζοϊκού οξέος.
Συνολικά:
* Η μη πολική φύση του βενζοϊκού οξέος τον εμποδίζει να σχηματίζει ισχυρές αλληλεπιδράσεις με πολικά μόρια νερού.
* Η ενέργεια που απαιτείται για να σπάσει τους δεσμούς υδρογόνου στο νερό και να δημιουργήσει νέες αλληλεπιδράσεις με βενζοϊκό οξύ είναι υψηλή σε κρύο νερό.
* Το εντροπικό κόστος της διάλυσης του βενζοϊκού οξέος στο νερό είναι δυσμενείς.
Ως εκ τούτου, σε χαμηλές θερμοκρασίες, αυτοί οι παράγοντες συνδυάζονται για να καταστούν πολύ χαμηλή η διαλυτότητα του βενζοϊκού οξέος στο νερό.
Σημείωση: Η διαλυτότητα του βενζοϊκού οξέος αυξάνεται σημαντικά σε ζεστό νερό, επειδή η αυξημένη ενέργεια παρέχει την απαραίτητη ενέργεια για να ξεπεραστεί τα ενεργειακά εμπόδια και να ευνοήσουν τη διάλυση.
