ROZPUSZCZALNIK: KONCEPCJA, RODZAJE I PRZYKŁADY - CHEMIA - 2025

Rozpuszczalnik jest składnikiem roztworu lub roztworu, który znajduje się w największej proporcji. Rozpuszcza substancję rozpuszczoną, inny mniejszy składnik roztworu, który jest niczym innym jak jednorodną mieszaniną, która nie wykazuje nieciągłości.

Rozpuszczalnikiem jest zwykle ciecz, głównie woda, uważana za uniwersalny rozpuszczalnik. Oprócz wody, roztwór zwykle składa się ze stałej substancji rozpuszczonej, która całkowicie się w niej rozpuszcza. Ale rozpuszczalnik może być ciałem stałym, a substancja rozpuszczona cieczą. Przykładem może być amalgamat utworzony przez rtęć i metal.

Ten szklany kubek zawiera płynną wodę, uniwersalny rozpuszczalnik. Źródło: Pixabay.

Z drugiej strony, powietrze jest roztworem utworzonym przez azot, uważanym za rozpuszczalnik, ponieważ jest w większej proporcji; oraz grupę gazów, takich jak tlen, dwutlenek węgla, para wodna itp., które działają jako substancje rozpuszczone.

W roztworze cząsteczki rozpuszczalnika są rozmieszczone wokół cząsteczek substancji rozpuszczonej w zjawisku znanym jako solwatacja; bardziej poprawnie nazywana hydratacją, w przypadku wody jako rozpuszczalnika. Proces solwatacji jest zasadniczo egzotermiczny.

Rodzaje rozpuszczalników

Rozpuszczalniki są klasyfikowane jako polarne i niepolarne.

- Polar

Zbudowane są z cząsteczek o niejednorodnym rozkładzie ładunku elektrycznego; to znaczy cząsteczki polarne. Rozpuszczalniki polarne mają zwykle wysoką stałą dielektryczną.

Stała dielektryczna rozpuszczalnika jest bezwymiarową stałą iw pewnym sensie mierzy zdolność rozpuszczalnika do oddzielania ładunków elektrycznych w roztworze.

Jeśli chlorek sodu jest rozpuszczony w wodzie, kation (Na ⁺ ) ma tendencję do łączenia się z anionem (Cl ^- ), tworząc osad chlorku sodu. Woda ze względu na swoją wysoką stałą dielektryczną zapobiega ponownemu zjednoczeniu.

Rozpuszczalniki polarne mają stałą dielektryczną większą niż 15, przy czym najwyższa jest woda (80). Te rozpuszczalniki na ogół mają zdolność tworzenia wiązań wodorowych z substancjami rozpuszczonymi, oprócz interakcji z nimi poprzez siły dipol-dipol.

Dlatego interakcje między polarnymi rozpuszczalnikami i polarnymi substancjami rozpuszczonymi są bardzo silne. Ponadto cząsteczki rozpuszczalników polarnych mają duże momenty dipolowe i mogą powodować solwatację cząsteczek naładowanych elektrycznie poprzez interakcje między ładunkami o przeciwnym znaku.

Rozpuszczalniki protyczne

Rozpuszczalniki protyczne zawierają grupy OH i NH, takie jak woda (HOH) i etanol (CH ₃ CH ₂ OH). Grupy te umożliwiają tworzenie wiązań wodorowych, co umożliwia tym rozpuszczalnikom solwatację wielu substancji rozpuszczonych.

Rozpuszczalniki protyczne zwykle mają stałe dielektryczne większe niż 15; chociaż kwas octowy, rozpuszczalnik protonowy, ma stałą dielektryczną 6,2. Woda ma dużą wartość, zarówno dla stałej dielektrycznej (80), jak i dla momentu dipolowego (1,85).

Gęstość wody (1,00 g / cm ³ ) należy do najwyższych wśród rozpuszczalników protonowych. Jednakże, kwas mrówkowy ma gęstość 1,21 g / cm ³ , a octowy kwas ma gęstość wartość 1,049 g / cm ³ .

Rozpuszczalniki protyczne faworyzują reakcje podstawienia nukleofilowego (SN1).

Aprotyczne rozpuszczalniki

Te rozpuszczalniki nie mają grup OH i NH, które umożliwiają tworzenie wiązań wodorowych; tak jest w przypadku acetonu (CH ₃ C = OCH ₃ ). Dlatego ten typ rozpuszczalnika ma mniejszą zdolność solwatacji składników soli niż rozpuszczalniki protonowe.

Większość rozpuszczalników aprotonowych ma stałą dielektryczną większą niż 15, z wyjątkiem tetrahydrofuranu (7,5) i octanu etylu (6,02).

Istnieje kilka rozpuszczalników aprotonowych, które mają wyższe momenty dipolowe niż woda. Wśród nich: aceton (2,88), dimetyloformamid (3,82), dimetylosulfotlenek (3,96), nitrometan (3,56) i węglan propylenu (4,9).

Istnieją rozpuszczalniki aprotonowe o gęstości większej niż woda: dimetylosulfotlenek (1,092 g / cm ³ ), nitrometan (1,137 g / cm ³ ) i węglan propylenu (1,205 g / cm ³ ).

Rozpuszczalniki aprotonowe sprzyjają reakcjom podstawienia nukleofilowego (SN2).

- Niepolarny

Charakteryzują się stałą dielektryczną poniżej 15, bardzo niskim momentem dipolowym, a oddziaływania z cząsteczkami substancji rozpuszczonej są słabe (typu londyńskiego lub sił dyspersyjnych).

Rozpuszczalniki niepolarne lub niepolarne nie mieszają się z rozpuszczalnikami polarnymi. Ponadto nie rozpuszczają skutecznie soli, ponieważ nie mogą powodować solwatacji swoich składników jonowych; ani jony nie mogą pochodzić z nich, w przeciwieństwie do wody (H ₃ O ⁺ i OH ^- ).

Część niepolarnych rozpuszczalników ma momenty dipolowe równe zero, wśród nich: pentan, heksan, cykloheksan i benzen. Tymczasem maksymalną wartość momentu dipolowego prezentuje dichlorometan (1,60) ze względu na obecność chloru.

Rozpuszczalniki niepolarne są odpowiednie do solubilizacji niepolarnych substancji rozpuszczonych, podobnie jak większość tłuszczów i olejów.

Przykłady rozpuszczalników

Toluen

Jest to rozpuszczalnik aromatyczny (synonim metylobenzenu), który służy do zwiększania liczby oktanowej benzyny. Znajduje zastosowanie w przetwórstwie farb, żywic, powłok, gum, detergentów, leków, perfum i sacharyny.

Ksylen

Jest synonimem dimetylobenzenu, który jest używany jako rozpuszczalnik do żywic, lakierów, gumy, tuszy, emalii oraz jako paliwo do silników odrzutowych. Jest również środkiem odtłuszczającym, używanym przy produkcji żywic epoksydowych oraz do przygotowania perfum, insektycydów i repelentów.

Octan etylu

Jest stosowany w laboratoriach leków do ekstrakcji antybiotyków. Z kolei w przemyśle farbiarskim służy do rozpuszczania żywic syntetycznych używanych do przygotowania farb. Jest również stosowany w zapachach, barwnikach i aromatach.

Aceton

Wykorzystywany jest do produkcji octanu celulozy, farb, lakierów, klejów i barwników z serii difenyloamin. Służy do ekstrakcji tłuszczów i olejów, a także do ich oczyszczania. W domu służy do usuwania lakieru i lakieru do paznokci.

Keton etylenowo-metylowy

Wykorzystywany jest do produkcji rozpuszczalników do powłok, klejów i taśm magnetycznych. Znajduje również zastosowanie przy ekstrakcji tłuszczów, olejów i wosków z żywic naturalnych i syntetycznych. Ponadto znajduje zastosowanie w produkcji farb drukarskich, skór syntetycznych, celofanu i folii aluminiowych opakowaniowych.

Perchloroetylen

Znajduje zastosowanie w praniu chemicznym odzieży oraz usuwaniu plam.

Octan butilo

Służy do oczyszczania penicyliny.

Alkohol izopropylowy

Jest stosowany jako miejscowy środek dezynfekujący oraz jako rozpuszczalnik do odladzania i czyszczenia szyb samochodowych.

Chloroform

Jest to niepolarny rozpuszczalnik stosowany w pralniach chemicznych jako rozpuszczalnik do tłuszczy używanych w pralniach chemicznych. Jest stosowany jako rozpuszczalnik i odtłuszczacz w wielu procesach przemysłowych. W biologii molekularnej jest używany do ekstrakcji DNA z lizatów komórkowych.

Bibliografia

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemia (8th ed.). CENGAGE Learning.
2. Wikipedia. (2019). Rozpuszczalnik. Odzyskane z: en.wikipedia.org
3. Moment dipolowy. Odzyskany z: biorom.uma.es
4. ChemicalSafetyFacts. (2019). Rozpuszczalniki. Odzyskany z: chemicalafetyfacts.org
5. Marketizer. (16 maja 2011). Rodzaje rozpuszczalników i ich zastosowania. Odzyskany z: marketizer.com
6. Steven A. Hardinger. (2017). Ilustrowany słownik chemii organicznej: rozpuszczalnik. Odzyskany z: chem.ucla.edu