Domanda:
Perché l'acqua è "il solvente universale"?
M.A.R.
2014-12-19 06:55:42 UTC
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Questa è una vecchia domanda a cui il nostro libro di testo ha cercato di rispondere, ma ha peggiorato la situazione.

Molte cose sono solubili in acqua. Così tanti, che lo studio delle soluzioni richiederà sempre lo studio di quelle acquose. È vero che molti non polari come le cere non sono molto solubili in acqua, eppure non mi sono mai imbattuto in un solvente "buono" come l'acqua.

Ma come abbiamo risposto quando abbiamo chiesto "perché l'acqua è un buon solvente"? Hanno detto che poiché l'acqua è polare, quindi l'attrazione tra per esempio $ \ ce {O} $ e gli ioni positivi è così tanto bla bla bla!

Quindi o ci sono "ottimi" solventi come l'acqua là fuori o ci sono altre cose sull'acqua che la rendono il maestro solvente che sono al di là di me.

  • Esiste un solvente "versatile" come l'acqua?
  • Questo tipo di solvente può essere non polare?
  • Se la risposta alle domande precedenti è no, cosa ha di speciale l'acqua?
Cinque risposte:
#1
+20
Williham Totland
2014-12-19 15:57:16 UTC
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TL; DR: l'acqua è incredibilmente facile da ottenere e lavorare con.


Completamente

L'acqua è un buon solvente per polare composti [citazione necessaria] e le ragioni di ciò sono spiegate abbastanza bene da John Snow, ma non è proprio questo che lo rende il solvente universale.

Invece, una serie di altre proprietà secondarie lo rendono una scelta popolare:

Disponibilità

C'è molta acqua [citazione necessaria] . Cade letteralmente dal cielo. Ciò significa che per la maggior parte delle applicazioni è il solvente in assoluto più economico disponibile.

Reattività

L'acqua è una molecola ragionevolmente stabile. Poche cose che puoi sciogliere in acqua dovrebbero reagire in modo significativo con esso. Non brucia o brucia prontamente, anche sotto forma di vapore, e la sua elevata capacità termica e prevalenza (vedi sopra) significa che può spegnere efficacemente la maggior parte delle reazioni incontrollate che potrebbero verificarsi, come gli incendi (ci sono momenti in cui si aggiunge acqua a un il fuoco è una cattiva idea, specialmente forse in un laboratorio, ma anche quelle volte il problema può essere risolto aggiungendo molta acqua).

Tossicità

A differenza di altri comuni solventi, l'acqua non è tossica [citazione necessaria] e non è un rischio biologico o ecologico. Ciò significa che il solvente inutilizzato può essere smaltito senza precauzioni speciali e, se il soluto può essere smaltito in modo banale, anche il solvente può farlo.

Purezza e stabilità

L'acqua è ovunque [citazione necessaria] , conferendogli un'altra proprietà unica: a differenza di molti altri solventi, l'acqua non assorbe il vapore acqueo atmosferico, diminuendone la purezza come ovvio. (Ovviamente scambierà ancora l'acqua con il vapore atmosferico, ma non cambia in modo significativo la sua composizione.)

L'acqua distillata al 100% rimarrà più o meno pura a meno che non venga aggiunto attivamente qualcosa che, sebbene non unico, è utile e alquanto raro. Inoltre, le molecole d'acqua non si decompongono spontaneamente nella maggior parte delle condizioni sane.

Temperature di esercizio

L'acqua è liquida in un ampio intervallo di temperature, che va da 0 ° C a 100 ° C. In condizioni di laboratorio di ~ 1 atm e 20-25 ° C, l'acqua è un liquido pratico e ben educato.

Inoltre, mentre la fase liquida è disponibile in un ampio intervallo di temperature, quella solida e quella gassosa gli stati non sono fuori portata quando si utilizzano attrezzature anche estremamente semplici. Raffreddare l'acqua fino a ben al di sotto del punto di congelamento, diciamo -18 ° C, o fino all'ebollizione, sono entrambe attività banali, utilizzando apparecchiature che non sono disponibili solo in ogni laboratorio, ma anche nella maggior parte delle case.

In breve ...

L'acqua non è sempre lo strumento migliore per il lavoro, ma è quasi sempre buono o ottimo, almeno quando si lavora con composti polari. Un'alternativa comune all'acqua è l'alcol etilico, che ha proprietà polari e temperature di esercizio simili, ma l'etanolo presenta punti deboli nelle altre categorie qui menzionate, ovvero la sua reattività, il suo assorbimento del vapore acqueo e il suo prezzo.

> C'è molta acqua [citazione necessaria]. Cade letteralmente dal cielo. Ciò significa che per la maggior parte delle applicazioni è il solvente in assoluto più economico disponibile. Bene, diciamo questo alle persone che muoiono a causa della mancanza d'acqua in 2/3 del mondo ^^
@Babounet: Mancanza di acqua _clean_. Il problema non è (di solito) prendere l'acqua, ma renderla potabile. Gli aggiornamenti igienico-sanitari generali e la disponibilità di metodi di dissalazione e purificazione a basso costo stanno già aiutando a risolvere questo problema, oltre al quale, la questione della disuguaglianza idrica esula dallo scopo di questo sito. Uno _può_ ovviamente politicizzare qualsiasi cosa, ma a volte è bene fare una breve pausa per considerare se uno _dovrebbe_.
Questo ignora la storia del termine e implica un significato diverso della parola * universale * rispetto al significato inteso da quella storia.
@KRyan: Prima di tutto, potresti voler cercare cos'è un errore etimologico, ma non è né qui né là. L'acqua è considerata un solvente universale perché è universalmente utilizzata, nel senso che tutti i chimici la usano ampiamente, non nel senso che tutto ciò che esiste è effettivamente in una soluzione acquosa, perché sarebbe assurdo.
Ma non è questo il senso a cui si riferisce @KRyan; non stanno parlando della storia di come è stato usato * universale *, ma della storia di come è stato usato "solvente universale", vale a dire che è stato usato per alkahest. Alkahest non esiste e la cosa più vicina alla chimica è l'acqua.
@JonHanna Mi sembra che l'OP si chieda perché l'acqua è così ampiamente utilizzata come solvente, che è la domanda a cui ho risposto.
Sì, sono d'accordo che tu abbia risposto alla domanda. Ma penso che alcune delle tue affermazioni potrebbero essere leggermente fuorvianti.
@KRyan Come? Sono più che felice di ricevere note e correzioni.
La lede implica che la capacità dell'acqua come solvente è irrilevante, il che non è il caso, e che * solvente universale * come "in grado di dissolvere qualsiasi cosa" non fa parte del significato o dell'uso della frase, il che non è nemmeno il caso.
@KRyan Nel vernacolo moderno, essere in grado di dissolvere qualsiasi cosa non ci entra, perché ora abbiamo la scienza della chimica. Per quanto riguarda le capacità dell'acqua come solvente, è un solido B +. Bene, non eccezionale.
Sì, tranne per il fatto che * il motivo per cui la frase viene usata piuttosto che uno più accurato * è a causa della storia.
@KRyan La sua storia pre-scientifica e irrilevante. La chimica è piena di parole del genere, devi solo affrontare. (L'esempio migliore è come l'ossigeno e l'idrogeno vengono scambiati. L'ossigeno è il materiale da cui viene prodotta l'acqua, l'idrogeno è ciò che [tipicamente] fa di qualcosa un acido). Inoltre, il suo uso moderno è piuttosto accurato; l'acqua è universalmente utilizzata.
Sì, è storia pre-scientifica, irrilevante per quasi tutto. Tranne, sai, domande sugli usi e sui significati delle frasi che derivano direttamente da quella storia. Dal momento che hai capito, implichi che la frase "solvente universale" applicata all'acqua è completamente separata dalla storia della frase e non ha nulla a che fare con il significato precedente, quando in realtà l'unica ragione per cui la frase esiste o è usata affatto è a causa dell'utilizzo precedente. La conoscenza della storia e dell'origine è utile. La tua risposta e la tua argomentazione qui sembrano suggerire che dovremmo dimenticare che la storia esiste. Non sono d'accordo.
@Williham Totland potresti localizzare la letteratura da cui l'acqua è chiamata universale per la sua "universalità, non per le sue capacità di solvente", per favore? Nella mia risposta ho fornito una fonte che contraddice tale affermazione.
@JohnSnow: Guarda la risposta di DavePhD per un esempio: per la dissoluzione dei metalli, il mercurio è un solvente migliore. Inoltre, per sciogliere i composti idrofili, cose come l'esano sono un solvente migliore. L'acqua è un buon solvente generico e generalmente sicuro, ma per molte, se non la maggior parte delle applicazioni, esistono solventi migliori.
No, sto dicendo che stai facendo un'affermazione dichiarativa sulla frase su cui è incentrata questa domanda, e dovresti fornire una fonte per quella dichiarazione.
#2
+20
John Snow
2014-12-19 09:54:37 UTC
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Per indicare direttamente da dove proviene la frase:

L'acqua è chiamata "solvente universale" perché dissolve più sostanze di qualsiasi altro liquido. - USGS

Quali sono le qualità ideali del solvente?

La forza di un solvente può essere attribuita alla forza delle sue forze intermolecolari come forze di londra, forze dipolo-dipolo, dipolo indotto da ioni e legame idrogeno. Queste sono forze di attrazione e repulsione. La solvatazione si verifica quando una molecola è circondata dal solvente, quindi quando ci sono forti forze intermolecolari, si verifica una solvatazione più forte.

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Il legame idrogeno

L'acqua fa uso del legame idrogeno, un tipo di forza intermolecolare sperimentata quando l'idrogeno è attratto dagli atomi elettronegativi dell'azoto , ossigeno o fluoro. Il legame idrogeno è la forza intermolecolare più forte.

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Idrofobia

L'acqua è un ottimo solvente per le molecole idrofile ma le molecole idrofobiche, per definizione, non lo sono facilmente disturbato dall'acqua. Ciò costituisce una chiara eccezione all'idea "Universal Solvent". Non ho letto alcuna letteratura che affermi che sia effettivamente il miglior solvente, ma funziona bene in molte situazioni chimiche.

#3
+16
DavePhD
2014-12-19 18:36:45 UTC
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Solo per fornire una risposta alternativa:

Considera una tabella di miscibilità dei solventi come quella collegata.

Qual è il solvente meno miscibile? Acqua! L'acqua è il peggior solvente. L'acqua è immiscibile con 17 su 30 degli altri solventi elencati.

Ci sono 6 solventi nella tabella che sono miscibili con tutti gli altri solventi: etanolo, acetone, tetraidrofurano, n-& iso-propanolo e diossano.

Perché l'acqua è un cattivo solvente? Legami di idrogeno. Le molecole d'acqua sono fortemente legate all'idrogeno ad altre molucole d'acqua. Per dissolvere qualcos'altro, questi legami idrogeno devono essere rotti.

Per un'altra prospettiva, guarda attraverso la tavola periodica. Cosa scioglie stabilmente l'acqua? L'acqua dissolve l'oro, l'argento, il rame, lo stagno, il piombo, l'alluminio e molti altri metalli e metaloidi come l'antimonio, il silicio e il germanio, come fa il mercurio?

Non c'è niente di universale nell'acqua, tranne che ce n'è in abbondanza sulla Terra e ne abbiamo bisogno per vivere.

Oserei dire che c'è molta acqua ovunque, tranne la Terra, però, ma a ciascuno la sua.
Penso che vada notato che c'è una differenza tra solubilità e miscibilità, ma questo è un buon contributo.
"miscibile" significa reciprocamente solubile in tutte le proporzioni
#4
+11
user467
2014-12-19 07:48:29 UTC
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Poiché l'acqua è polare come noti, e "il simile dissolve il simile" rimane un buon principio, penso che la risposta sia che molte, molte sostanze sono polari. La maggior parte dei sali (ionici) lo sono, ad esempio. Anche le sostanze covalenti polari sono almeno leggermente polari e quindi un po 'solubili (e con agitazione, più solubili). Quindi devi essere davvero non polare (ad esempio idrocarburi, "oli") per non essere solubile in acqua.

#5
+10
KRyan
2014-12-19 20:04:57 UTC
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Vale la pena notare un po 'della storia dietro il termine "solvente universale" e del motivo per cui viene utilizzato anche se l'acqua non è veramente universale o anche necessariamente il solvente più versatile disponibile.

Prima che la chimica esistesse, e del resto prima che la scienza esistesse come pratica che oggi riconosciamo, l'alchimia era un'importante protoscienza. Una serie di importanti scoperte e perfezionamenti avvenne grazie al lavoro degli alchimisti e, nonostante tutto ciò spesso fu sepolto nel misticismo (e, a volte, nella frode), l'alchimia iniziò la ricerca sulle proprietà chimiche della materia. La chimica si è sviluppata in gran parte in reazione all'alchimia, rifiutando le basi mistiche e applicando il metodo scientifico.

All'interno dell'alchimia, c'era la convinzione dell'esistenza di un "solvente universale", che sarebbe stato parte del processo per produrre la pietra filosofale e / o trasmutare il piombo in oro. Numerosi alchimisti affermavano di sapere come realizzarlo, mentre molti altri consideravano produrlo uno dei loro principali obiettivi generali, il passo più difficile o segreto per ottenere qualunque potere credessero di poter ottenere attraverso l'alchimia.

Ovviamente non è mai stata trovata nessuna sostanza chimica con le proprietà descritte per questo solvente universale. Tuttavia, a causa dell'uso critico dell'acqua come solvente predefinito nei lavori chimici, è stato spesso indicato con il titolo. Altre risposte descrivono meglio di me perché l'acqua è un solvente particolarmente utile.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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