Περιεχόμενο
- Πρωταρχικός λόγος για χαμηλή διαλυτότητα
- Ο δεσμός υδρογόνου
- Ιονισμός
- Η θερμότητα αυξάνει τη διαλυτότητα
- Αυξημένη διαλυτότητα
Το βενζοϊκό οξύ, της χημικής δομής C6H5COOH, είναι η ένωση του αδιάλυτου στο νερό μορίου βενζολίου (με ένα χαλαρό άτομο υδρογόνου), με μια ομάδα καρβοξυλικού οξέος (-COOH). Αυτή η ομάδα καρβοξυλικού οξέος δίνει στο βενζοϊκό οξύ το μέτρο της διαλυτότητάς του στο νερό. Αυτό έχει να κάνει με τον "ιονισμό". Το νερό μπορεί να προσκολληθεί στο βενζοϊκό οξύ με δεσμούς υδρογόνου. Επιπλέον, μόρια νερού μπορούν να σταθεροποιηθούν με το σχηματισμό του "βενζοϊκού" ιόντος.
Πρωταρχικός λόγος για χαμηλή διαλυτότητα
Ο πρωταρχικός λόγος που το βενζοϊκό οξύ διαλύεται μόνο λίγο σε κρύο νερό είναι ότι, παρόλο που η ομάδα καρβοξυλικού οξέος είναι πολική, το μεγαλύτερο μέρος του μορίου βενζοϊκού οξέος δεν είναι πολικό (το νερό είναι πολικό). Μόνο η καρβοξυλική ομάδα είναι. Επιπλέον, δεν υπάρχουν εσωτερικές δομές σταθεροποίησης που ευνοούν το καρβοξυλικό, -COO (-), κατά μήκος του καρβοξυλικού, -COOH.
Ο δεσμός υδρογόνου
Όταν δεν υπάρχει νερό, δύο μόρια βενζοϊκού οξέος μπορούν να σχηματίσουν αυτό που ονομάζεται διμερές. Σε αυτό το παράδειγμα, ένα μόριο υδρογόνου προσκολλημένο στο δεύτερο μόριο.
Παρουσία νερού, αν και σε χαμηλό ιονισμό, το νερό μπορεί να συνδέσει υδρογόνο με βενζοϊκό οξύ. Σαν αυτό:
C6H5COOH + H2O ---> C6H5COO - H - OH2.
Τέτοια είδη που συνδέονται με υδρογόνο μπορούν να φθάσουν στο σημείο ιονισμού.
Ιονισμός
Εκτός από τη σύνδεση υδρογόνου, μπορεί να συμβεί πλήρης ιονισμός εάν υπάρχει κάποιος αιτιολογικός παράγοντας που το επιβάλλει. Οι βάσεις μπορούν να επιβάλουν ιονισμό, αλλά σε περιορισμένο βαθμό νερού παράγει ιονισμό, σύμφωνα με την εξίσωση της αντίδρασης
C6H5COOH + H2O ---> C6H5COO (-) + H3O (+)
Ο ιονισμός εγγυάται τη διαλυτότητα στο νερό, καθώς το νερό είναι πολικός διαλύτης.
Η θερμότητα αυξάνει τη διαλυτότητα
Η προσθήκη θερμότητας αυξάνει τη διαλυτότητα, επειδή μέρος της αυξημένης ενέργειας εκτείνεται επαρκώς στους δεσμούς υδρογόνου μόλις πραγματοποιηθεί ιονισμός. Τα ιόντα είναι, εξ ορισμού, πολικά, επομένως τα διαφορετικά διαλύονται, δείχνοντας τα ιόντα που στη συνέχεια θα διαλυθούν στο νερό.
Αυξημένη διαλυτότητα
Εκτός από τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας, υπάρχουν και άλλοι τρόποι αύξησης ή μείωσης της υδατοδιαλυτότητας του βενζοϊκού οξέος. Η προσθήκη ενός ισχυρού οξέος μειώνει τον ιονισμό μέσω του φαινομένου «κοινού ιόντος». Η αύξηση του ρΗ αυξάνει τον ιονισμό του βενζοϊκού οξέος, οδηγώντας ίσως στην αντίδραση.