Зміст
- TL; DR (Занадто довго; Не читав)
- Основна причина низької розчинності
- Водневе зв’язування
- Іонізація
- Тепло підвищує розчинність
- Підвищення розчинності
- Бензойна кислота та інші розчинники
Бензол, C6H6, - вуглеводень, який міститься в сирої нафті, і головний компонент бензину. Його використовують для виготовлення синтетичних волокон, миючих засобів і навіть наркотиків. Можна отримати бензойну кислоту, хімічну структуру C6H5COOH, з бензолу, об'єднавши нерозчинні у воді молекули бензолу з групою карбонової кислоти (-COOH). При цьому утворюється водорозчинний, приємно пахнутий білий порошок, який використовується для ароматизаторів та парфумів. Утворення бензойної кислоти пов'язане з "іонізуваністю". Вода може приєднуватися до бензойної кислоти шляхом водневого зв'язку. Крім того, молекули води можуть стабілізувати утворення іона "бенозату".
TL; DR (Занадто довго; Не читав)
Бензойна кислота має низьку розчинність у воді кімнатної температури, оскільки основна частина молекули неполярна. При більш високих температурах розчинність збільшується.
Основна причина низької розчинності
Основна причина, коли бензойна кислота лише незначно розчиняється в холодній воді, полягає в тому, що, хоча група карбонової кислоти є полярною, основна частина молекули бензойної кислоти є неполярною (вода полярна). Тільки карбонові групи є полярними. Крім того, немає внутрішніх стабілізуючих структур, які сприяють карбоксилату, -COO (-), над карбоновою кислотою, -COOH.
Водневе зв’язування
Якщо немає в присутності води, дві молекули бензойної кислоти можуть утворювати те, що називається димером. У цьому випадку одна молекула водню зв’язується з другою молекулою.
За наявності води, хоч і іонізації не вистачає, вода може воднево зв’язуватися з бензойною кислотою. Таким чином:
C6H5COOH + H2O → C6H5COO - H - OH2.
Такий вид, пов'язаний з воднем, може перейти до точки іонізації.
Іонізація
Крім утворення водневих зв’язків, може відбутися повна іонізація, якщо є якийсь збудник, який це може змусити. Основи можуть примушувати іонізацію, але в обмеженому ступені вода виробляє іонізацію, згідно з наступним рівнянням реакції:
C6H5COOH + H2O → C6H5COO (-) + H3O (+)
Іонізація гарантує розчинність у воді, оскільки вода є полярним розчинником.
Тепло підвищує розчинність
Додавання тепла значно збільшує розчинність, оскільки частина підвищеної енергії достатньо подовжує водневі зв’язки, завдяки чому відбувається іонізація. Іони за визначенням полярні, тому загальна істина, подібно до розчинення, вказує на те, що іони потім розчиняться у воді.
Підвищення розчинності
Крім зміни температури, існують і інші способи підвищення або зниження водорозчинності бензойної кислоти. Додавання сильної кислоти знижує іонізацію завдяки ефекту «загального іона». Підвищення pH збільшує іонізацію бензойної кислоти, можливо, призводить до реакції.
Бензойна кислота та інші розчинники
Хоча його розчинність у воді низька, бензойна кислота є розчинною в інших розчинниках. Деякі з більш високих прогнозованих показників розчинності для звичайних розчинників включають 3,85 М для гексану та 9,74 М для етилацетату.