Rozpuszczalność

Roztwór jest jednorodną mieszaniną dwóch głównych substancji: substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika. Rozpuszczalnik występuje w większej ilości niż substancja rozpuszczona.

W rozcieńczonym roztworze proporcja substancji rozpuszczonej w stosunku do rozpuszczalnika jest niewielka, podczas gdy w przypadku stężonego roztworu proporcja jest duża.

Podczas tworzenia roztworu substancja rozpuszczona i rozpuszczalnik nie reagują chemicznie. Zamiast tego cząsteczki redystrybuują się, a poszczególne cząsteczki rozpuszczalnika otaczają cząsteczki substancji rozpuszczonej i oddziałują poprzez siły przyciągania. Taki proces rozpuszczania nazywa się solwatacją.

Aby sprzyjać solwatacji, oddziaływania substancja rozpuszczona-rozpuszczalnik powinny być silniejsze niż interakcje rozpuszczalnik-rozpuszczalnik i substancja rozpuszczona-substancja rozpuszczona.

W roztworze substancja rozpuszczona i rozpuszczalnik mogą być dowolnym stanem skupienia. Samo rozwiązanie jest pojedynczą "fazą".

Przeciwieństwem solwatacji jest wytrącanie, wywoływane przez silne oddziaływania substancja rozpuszczona-substancja rozpuszczona. Gdy szybkość solwatacji jest równa szybkości wytrącania, ustala się równowagę rozpuszczalności.

Rozpuszczalność substancji rozpuszczonej to jej maksymalne możliwe stężenie w równowadze rozpuszczalności w danej ilości rozpuszczalnika. Na rozpuszczalność ma wpływ temperatura i inne warunki fizyczne, takie jak polaryzacja molekularna.

Niepolarne substancje rozpuszczone rozpuszczają się w rozpuszczalnikach niepolarnych poprzez międzycząsteczkowe siły dyspersji londyńskiej, podczas gdy substancje rozpuszczone polarne lub jonowe rozpuszczają się w rozpuszczalnikach polarnych poprzez oddziaływania jon-dipol lub dipol-dipol.

Woda jest rozpuszczalnikiem polarnym. Związki hydrofilowe lub kochające wodę są rozpuszczalne w wodzie ze względu na ładunki jonowe lub grupy polarne, które umożliwiają wystarczająco silne oddziaływania woda-substancja rozpuszczona. Są one mniej rozpuszczalne w rozpuszczalnikach niepolarnych, ponieważ oddziaływania substancja rozpuszczona-substancja rozpuszczona są znacznie silniejsze niż jakakolwiek możliwa interakcja między rozpuszczalnikiem niepolarnym a cząsteczkami polarnej substancji rozpuszczonej.

Nierozpuszczalne w wodzie, rozpuszczalne w tłuszczach związki niepolarne, takie jak oleje, są hydrofobowe lub boją się wody, ponieważ nie mogą tworzyć wiązań wodorowych, aby konkurować z interakcjami rozpuszczalnik-rozpuszczalnik.

Związki amfifilowe lub amfipatyczne mają zarówno grupy polarne, jak i niepolarne. Na przykład mydła to sole metali kwasów tłuszczowych. W wodzie cząsteczki mydła gromadzą się w kulkach zwanych miceli. Ich niepolarne ogony hydrofobowych kwasów tłuszczowych są skierowane do wewnątrz, podczas gdy ich polarne hydrofilowe głowy znajdują się na zewnątrz.

Podczas usuwania plam olejowych za pomocą mydła, ogonki otaczają olej niepolarny, tworząc rozpuszczalne w wodzie micele, umożliwiając zmycie oleju.