Zawartość
- TL; DR (Too Long; Didnt Read)
- Główny powód niskiej rozpuszczalności
- Wiązanie wodorowe
- Jonizacja
- Ciepło zwiększa rozpuszczalność
- Zwiększenie rozpuszczalności
- Kwas benzoesowy i inne rozpuszczalniki
Benzen, C6H6, jest węglowodorem występującym w ropie naftowej i głównym składnikiem benzyny. Służy do wytwarzania włókien syntetycznych, detergentów, a nawet leków. Kwas benzoesowy o strukturze chemicznej C6H5COOH można uzyskać z benzenu przez połączenie nierozpuszczalnej w wodzie cząsteczki benzenu z grupą kwasu karboksylowego (-COOH). W ten sposób powstaje rozpuszczalny w wodzie, przyjemnie pachnący biały proszek, który jest stosowany do aromatów i perfum. Tworzenie kwasu benzoesowego ma związek z „podatnością na jonizację”. Woda może przyłączać się do kwasu benzoesowego przez wiązanie wodorowe. Poza tym cząsteczki wody mogą stabilizować tworzenie się jonu „benozate”.
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
Kwas benzoesowy ma niską rozpuszczalność w wodzie o temperaturze pokojowej, ponieważ większość cząsteczki jest niepolarna. W wyższych temperaturach wzrasta rozpuszczalność.
Główny powód niskiej rozpuszczalności
Głównym powodem, dla którego kwas benzoesowy rozpuszcza się tylko nieznacznie w zimnej wodzie, jest to, że chociaż grupa kwasu karboksylowego jest polarna, większość cząsteczki kwasu benzoesowego jest niepolarna (woda jest polarna). Tylko grupa karboksylowa jest polarna. Ponadto nie ma wewnętrznych struktur stabilizujących, które faworyzują karboksylan, -COO (-), ponad kwas karboksylowy, -COOH.
Wiązanie wodorowe
Gdy cząsteczki kwasu benzoesowego nie są obecne w wodzie, mogą tworzyć się tak zwane dimery. W tym przypadku jedna cząsteczka wiąże wodór z drugą cząsteczką.
W obecności wody, pomimo braku jonizacji, woda może wiązać wodór z kwasem benzoesowym. A zatem:
C6H5COOH + H2O → C6H5COO - H - OH2.
Takie wiązane wodorem gatunki mogą przejść do punktu jonizacji.
Jonizacja
Oprócz tworzenia wiązań wodorowych, pełna jonizacja może mieć miejsce, jeśli istnieje czynnik sprawczy, aby to wymusić. Zasady mogą wymuszać jonizację, ale w ograniczonym stopniu woda powoduje jonizację, zgodnie z następującym równaniem reakcji:
C6H5COOH + H2O → C6H5COO (-) + H3O (+)
Jonizacja gwarantuje rozpuszczalność w wodzie, ponieważ woda jest rozpuszczalnikiem polarnym.
Ciepło zwiększa rozpuszczalność
Dodanie ciepła znacznie zwiększa rozpuszczalność, ponieważ część zwiększonej energii wystarczająco wydłuża wiązania wodorowe, tak że zachodzi jonizacja. Jony z definicji są polarne, więc ogólny truizm, podobnie jak rozpuszcza się, wskazuje, że jony rozpuszczą się w wodzie.
Zwiększenie rozpuszczalności
Oprócz zmian temperatury istnieją inne sposoby zwiększenia lub zmniejszenia rozpuszczalności kwasu benzoesowego w wodzie. Dodanie mocnego kwasu zmniejsza jonizację poprzez efekt „wspólnego jonu”. Zwiększenie pH zwiększa jonizację kwasu benzoesowego, co może prowadzić do reakcji.
Kwas benzoesowy i inne rozpuszczalniki
Chociaż jego rozpuszczalność w wodzie jest niska, kwas benzoesowy jest rozpuszczalny w innych rozpuszczalnikach. Niektóre z wyższych przewidywanych wartości rozpuszczalności dla typowych rozpuszczalników obejmują 3,85 M dla heksanu i 9,74 M dla octanu etylu.