Co to jest rozpuszczalnik polarny?

Rozpuszczalnik polarny to ciecz z cząsteczkami, które ze względu na swój kształt mają niewielki ładunek elektryczny. Na przykład woda jest cząsteczką z jednym tlenem i dwoma atomami wodoru. Dwa atomy wodoru nie znajdują się po przeciwnych stronach tlenu, ale pod pewnym kątem. Powoduje to niewielką nierównowagę ładunku elektrycznego w cząsteczce wody, znaną również jako biegunowość.

Gdy cząsteczka stała zostanie umieszczona w polarnym rozpuszczalniku, może się rozpuścić, jeśli ma własną biegunowość. Dzieje się tak, ponieważ cząsteczki ciała stałego są przyciągane przez słabe ładunki elektryczne rozpuszczalnika. Przykłady materiałów polarnych obejmują sól i cukier, które łatwo rozpuszczają się w wodzie, najczęściej występującym polarnym rozpuszczalniku na Ziemi.

Rozpuszczalnik polarny normalnie nie rozpuszcza materiałów niepolarnych lub odwrotnie. Sól i cukier nie rozpuszczą się w większości rozpuszczalników organicznych, ponieważ nie ma ładunku elektrycznego przyciągającego cząsteczki. Określenie „podobne preferuje podobne” jest często używane do odnotowania preferencji polarnych materiałów dla polarnych rozpuszczalników i podobnie dla materiałów niepolarnych. Istnieją rzadkie wyjątki od tej reguły, ponieważ rozpuszczalniki niepolarne mogą mieć niewielkie ładunki elektryczne, które mogą imitować polarne.

Gdy ciało stałe jest umieszczane w rozpuszczalniku i rozpuszcza się, cząsteczki stałe są zdyspergowane lub równomiernie rozmieszczone w rozpuszczalniku. Ta rozpuszczona mieszanina pozostanie stabilna tak długo, jak długo pozostanie wystarczająca ilość rozpuszczalnika, aby otoczyć cząsteczki stałe. Wytrącanie lub oddzielanie ciała stałego od mieszaniny może wystąpić, jeśli jest obecne więcej ciała stałego niż można go rozpuścić. Roztwory te nazywane są nasyconymi, a zmiany temperatury mogą powodować wytrącanie się substancji stałych z rozpuszczonej mieszaniny.

Rozpuszczalnik polarny jest często klasyfikowany przez podanie jego stałej dielektrycznej lub indeksu polarności. Stała dielektryczna jest pomiarem właściwości elektrycznych rozpuszczalnika w próbce w porównaniu z pustym kondensatorem, który utrzymuje materiał podczas przepływu prądu elektrycznego. Indeks polarny jest względnym pomiarem zdolności rozpuszczalnika do rozpuszczania różnych standardowych materiałów polarnych. W obu testach zmierzoną stałą lub indeks umieszcza się w tabeli popularnych rozpuszczalników, które można wykorzystać do identyfikacji rozpuszczalników w procesach chemicznych.

Inny rodzaj rozpuszczalnika, środek powierzchniowo czynny, można stosować do tworzenia mieszanin materiałów polarnych i niepolarnych. Surfaktanty to cząsteczki, które są polarne i niepolarne na każdym końcu. Materiały te będą tworzyć wiązania molekularne końca polarnego z podobnymi cząsteczkami i podobnie z końcem niepolarnym.

Przykładem tego efektu jest krem ​​do rąk. Woda i tłuste środki nawilżające zwykle się nie mieszają, a jeśli wstrząśnie, ostatecznie się rozdzielą. Dodanie środka powierzchniowo czynnego powoduje, że dwa nierozpuszczalne materiały tworzą stabilną emulsję. Olej i woda nie są rozpuszczone, ponieważ nie rozpuszczają się w sobie, ponieważ są polarne i niepolarne. Środek powierzchniowo czynny wiąże te dwa materiały i pozostają one stabilnymi emulsjami przez długi czas.