Rozpuszczalnik

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Woda - najbardziej znany i rozpowszechniony na Ziemi rozpuszczalnik.

Rozpuszczalnikciecz zdolna do tworzenia roztworu po zmieszaniu z ciałem stałym, inną cieczą lub gazem. Najbardziej znanym rozpuszczalnikiem jest woda.

Większość rozpuszczalników to związki chemiczne o małej lepkości i stosunkowo niskiej temperaturze wrzenia. Mała lepkość powoduje, że mogą one dość łatwo penetrować rozpuszczaną substancję, zaś niska temperatura wrzenia umożliwia ich oddestylowywanie i parowanie.

Stężeniem roztworu nazywa się stosunek ilości substancji rozpuszczanej do ilości całego roztworu. W zależności od przyjętego sposobu obliczania tego stosunku rozróżnia się stężenie molowe i stężenie procentowe. Rozpuszczalność z kolei to maksymalne stężenie jakie można uzyskać rozpuszczając związek chemiczny w danym rozpuszczalniku.

Zastosowania rozpuszczalników[edytuj | edytuj kod]

Rozpuszczalniki stosuje się do:

  • przeprowadzania reakcji chemicznych − podstawowym warunkiem dla związku chemicznego pełniącego rolę rozpuszczalnika do reakcji jest jego chemiczna inertność, czyli niereagowanie z substratami ani z produktami reakcji, chociaż rozpuszczalniki wchodzą zwykle w swoiste interakcje z rozpuszczonymi związkami, takie jak solwatacja czy tworzenie z nimi nietrwałych związków kompleksowych lub wiązań wodorowych.
  • przeprowadzania ekstrakcji − czyli procesu wymywania określonych związków chemicznych z np. osadów, minerałów czy roślin.
  • rozcieńczania substancji, które użyte w stanie czystym byłyby zbyt agresywne chemicznie
  • czyszczenia, które polega na rozpuszczaniu niepożądanych substancji w rozpuszczalniku, a następnie usuwaniu całości mechanicznie.

Podział rozpuszczalników[edytuj | edytuj kod]

Rozpuszczalniki można sklasyfikować do różnych grup ze względu na:

  • własności fizyczne
  1. niepolarne (apolarne) − mające zerowy albo bardzo mały moment dipolowy
  2. polarne − posiadające znaczny elektryczny moment dipolowy
  • własności chemiczne
  1. protonowe (protyczne) − zawierające w swojej strukturze tzw. "kwaśne" protony, które mogą ulegać oderwaniu przez cząsteczkę zasady, a także mogą brać udział w tworzeniu wiązań wodorowych. Do rozpuszczalników tego rodzaju zalicza się wodę, alkohole, aldehydy, kwasy zarówno organiczne kwasy karboksylowe jak i nieorganiczne kwasy mineralne.
  2. aprotonowe (aprotyczne) − nieposiadające w swojej strukturze "kwaśnych" protonów.
Zasadniczo wszystkie rozpuszczalniki protonowe są też polarne, natomiast aprotonowe mogą być zarówno polarne jak i niepolarne. Daje to razem trzy główne grupy rozpuszczalników: protonowe, aprotonowe polarne i aprotonowe niepolarne.
  • budowę chemiczną
  1. organiczne − np. ciekłe alkany (np. pentan, heptan, heksan, cykloheksan), areny (benzen, toluen, ksylen), chlorek metylenu, chloroform, etery alifatyczne (zwłaszcza eter dietylowy i THF), alkohole (metanol, etanol propanol, butanol, fenol), estry (np. octan etylu), ketony (głównie aceton), aldehydy (aldehyd mrówkowy, aldehyd octowy), kwasy karboksylowe (zwłaszcza kwas octowy) oraz inne (np. dimetyloformamid, dimetylosulfotlenek, dioksan, disiarczek węgla)
  2. nieorganiczne − np. woda, kwas siarkowy, kwas azotowy, kwas fluorowodorowy, ciekły amoniak, ciekły azot, nadkrytyczny dwutlenek węgla.

Generalne zasady rozpuszczalności[edytuj | edytuj kod]

Przewidywanie w jakim rozpuszczalniku może się rozpuszczać określony związek chemiczny są stosunkowo proste, choć czasami zdarzają się tu niespodzianki.

Ogólną zasadą jest, że podobne rozpuszcza się w podobnym. Na przykład związek chemiczny, który posiada kwaśny atom wodoru albo dużo grup hydroksylowych będzie się chętniej rozpuszczał w rozpuszczalnikach protonowych niż aprotonowych. Podobnie, związek który sam posiada duży moment dipolowy, będzie się chętniej rozpuszczał w rozpuszczalnikach polarnych niż apolarnych. Związki zawierające grupy aromatyczne, będą się chętnie rozpuszczać w arenach.

O związkach mających tendencję do rozpuszczania się rozpuszczalnikach apolarnych mówi się, że mają one własności lipofilowe lub hydrofobowe, zaś o związkach łatwo rozpuszczalnych w polarnych rozpuszczalnikach, że są one lipofobowe lub hydrofilowe. Istnieją też związki, które są z jednej strony lipofilowe, a z drugiej lipofobowe. Nazywa się je związkami amfifilowymi i mają one tendencję do formowania emulsji a nie tzw. roztworów właściwych.

Lista najbardziej popularnych rozpuszczalników[edytuj | edytuj kod]

Rozpuszczalnik Wzór chemiczny Temperatura
wrzenia
[°C]
Przenikalność elektryczna Gęstość
[g/cm3]
Rozpuszczalniki apolarne
Heksan CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 69 2,0 0,655
Benzen C6H6 80 2,3 0,879
Toluen C6H5-CH3 111 2,4 0,867
eter dietylowy CH3CH2-O-CH2-CH3 35 4,3 0,713
Chloroform CHCl3 61 4,8 1,498
Octan etylu CH3-C(=O)-O-CH2-CH3 77 6,0 0,894
Tetrahydrofuran (THF) /CH2-CH2-O-CH2-CH2\ 66 7,5 0,886
Chlorek metylenu CH2Cl2 40 9,1 1,326
Rozpuszczalniki polarne aprotonowe
Aceton CH3-C(=O)-CH3 56 21 0,786
Acetonitryl (MeCN) CH3-C≡N 82 37 0,786
Dimetyloformamid (DMF) H-C(=O)N(CH3)2 153 38 0,944
Dimetylosulfotlenek (DMSO) CH3-S(=O)-CH3 189 47 1,092
Rozpuszczalniki polarne protonowe
Kwas octowy CH3-C(=O)OH 118 6,2 1,049
n-Butanol CH3-CH2-CH2-CH2-OH 118 18 0,810
Izopropanol CH3-CH(-OH)-CH3 82 18 0,785
n-Propanol CH3-CH2-CH2-OH 97 20 0,803
Etanol CH3-CH2-OH 79 24 0,789
Metanol CH3-OH 65 33 0,791
Kwas mrówkowy H-C(=O)OH 100 58 1,21
Woda H-O-H 100 80 0,998