Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Kemi

Hvorfor er benzoesyre lidt opløseligt i vand?

Benzen, C6H6, er et carbonhydrid, der findes i råolie og en væsentlig bestanddel af benzin. Det er vant til at lave syntetiske fibre, rengøringsmidler og endda stoffer. Du kan udlede benzoesyre, kemisk struktur C6H5COOH, fra benzen ved at forene det vanduopløselige benzenmolekyle med en carboxylsyregruppe, (-COOH). Dette giver et vandopløseligt, behageligt duftende hvidt pulver, der bruges til aromaer og parfume. Dannelsen af ​​benzoesyre har at gøre med "ioniserbarhed." Vand kan binde til benzosyre ved hydrogenbinding. Ud over det kan vandmolekyler stabilisere dannelsen af ​​"benozat" -ionen.

TL; DR (for lang, ikke læst)

Benzoesyre har lav opløselighed i stuetemperaturvand fordi størstedelen af ​​molekylet er ikke-polært. Ved højere temperaturer øger opløseligheden.

Primær årsag til lav opløselighed

Den primære årsag benzoesyre opløses kun lidt i koldt vand, det er, at selv om carboxylsyregruppen er polær, er størstedelen af benzoesyremolekylet er ikke-polært (vand er polært). Det er kun carboxylsegmentet, der er polært. Derudover er der ingen interne stabiliserende strukturer, der favoriserer carboxylat, -COO (-), over carboxylsyre, -COOH.

Hydrogenbindende

Når ikke i nærværelse af vand, er to molekyler af benzoesyre kan danne det, der kaldes en dimer. I dette tilfælde er et molekyle hydrogenbindende til det andet molekyle.

I nærværelse af vand kan ionbindingen hydrogenere, men i mangel af ionisering, bindes til benzoesyre. Således:

C6H5COOH + H2O → C6H5COO-H-OH2.

En sådan hydrogenbundet art kan gå til ioniseringspunktet.

Ionisering

Ud over hydrogenbindingsdannelse kan fuld ionisering finde sted, hvis der er noget forårsagende middel til at tvinge dette. Baser kan tvinge ionisering, men i begrænset omfang producerer vand ionisering i overensstemmelse med følgende reaktionsligning:

C6H5COOH + H2O → C6H5COO (-) + H3O (+)

Ionisering garanterer vand- opløselighed, da vand er et polært opløsningsmiddel.

Varme øger opløseligheden

Tilføjelse af varme øger i høj grad opløseligheden, fordi en del af den forøgede energi forlænger hydrogenbindingerne tilstrækkeligt, således at ionisering opstår. Ioner er pr. Definition polære, så den generelle truisme, som opløses som, indikerer, at ionerne vil opløses i vand.

Øget opløselighed

Ud over temperaturændringer er der andre måder at øge eller reducere vandopløseligheden af ​​benzoesyre. Tilsætningen af ​​en stærk syre reducerer ioniseringen gennem "common ion" -effekten. Forøgelse af pH øger ioniseringen af ​​benzoesyren, hvilket måske fører til reaktion.

Benzoesyre og andre opløsningsmidler

Selvom dens opløselighed i vand er lav, er benzosyre opløselig i andre opløsningsmidler. Nogle af de højere forudsagte opløselighedsfigurer for almindelige opløsningsmidler indbefatter 3,85 M for hexan og 9,74 M for ethylacetat.