Главная > Химия > Органическая химия (Моррисон Р.)
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

1.18. Растворимость

При растворении твердого вещества или жидкости структурные единицы — ионы или молекулы — отделяются друг от друга, и пространство между ними заполняется растворителем. При растворении, так же как и при плавлении и кипении, необходимо сообщить энергию, чтобы преодолеть межионные или межмолекулярные силы. Откуда же берется необходимая энергия? Энергия, необходимая для разрыва связей между частицами, освобождается в результате образования связей между частицами растворяемого вещества и молекулами растворителя: одни силы притяжения заменяются другими.

Для преодоления электростатических сил, удерживающих ионную решетку, необходима большая энергия. Как правило, только вода и некоторые сильнополярные растворители хорошо растворяют ионные соединения. Какого же типа связи образуются между ионами и растворителем типа воды? Молекула воды сильно полярна, она имеет положительный и отрицательный концы. Следовательно, существует электростатическое притяжение между положительным ионом и отрицательным концом молекулы воды и между отрицательным ионом и положительным концом молекулы воды. Такие взаимодействия называются ион-дипольными взаимодействиями. Каждая ион-дипольная связь относительно слаба, но в сумме они дают достаточно энергии для разрушения межионных сил в кристалле. В растворе каждый ион окружен

групяой молекул растворителя, и говорят, что он сольватирован; если растворителем служит вода, то говорят, что ион гидратирован. В растворе, так же как в твердой и жидкой фазах, частицей вещества, такого, как хлористый натрий, является ион, хотя в данном случае это будет сольватированный ион (рис. 1.15).

Вода — прекрасный растворитель для ионных соединений частично вследствие ее полярности: она сильно сольватирует ион. Кроме того, вода обладает хорошими изолирующими свойствами (имеет высокую диэлектрическую проницаемость), которые уменьшают притяжение между противоположно заряженными ионами, если они сольватированы. Наконец, вода содержит гидроксильную группу . Жидкости, содержащие водород, связанный с кислородом или азотом, обладают необычно большой сольватирующей способностью; особая роль водорода обсуждается в разд. 15.5.

Рис. 1.15. Иои-дипольиые взаимодействия: сольватированиые катион и анион.

Растворимость неионных соединений определяется главным образом их полярностью. Неполярные или малополярные вещества растворяются в неполярных или малополярных растворителях; а сильнополярные вещества — в сильнополярных растворителях. «Подобное растворяется в подобном» — это правило очень полезно. Метан растворяется в четыреххлористом углероде, потому что силы, связывающие молекулы метана друг с другом и молекулы четыреххлористого углерода друг с другом, заменяются очень похожими силами, связывающими молекулы метана с молекулами четыреххлористого углерода.

Ни метан, ни четыреххлористый углерод нерастворимы в воде. Сильнополярные молекулы воды связаны друг с другом очень сильными диполь-дипольными взаимодействиями; между молекулами воды, с одной стороны, и молекулами метана или четыреххлористого углерода, с другой, возможны только очень слабые силы притяжения.

Напротив, сильнополярное органическое соединение — метиловый спирт хорошо растворимо в воде. Диполь-дипольные взаимодействия между молекулами воды и между молекулами метилового спирта могут быть легко заменены очень похожими взаимодействиями между различными молекулами метилового спирта и воды.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление