A víz mint oldószer

Beszéltünk már arról, hogy a vízmolekula poláris. Egyik végén részlegesen negatív töltése van, a másikon pedig részlegesen pozitív töltések. Láttuk, hogyan vezet mindez a hidrogénkötések kialakulásához, és arra is utaltunk, hogy ezek a hidrogénkötések okozhatják a víz sokféle kellemes tulajdonságát. Ennek a videónak a témája e nagyon fontos tulajdonságok egyike, a víz képessége arra, hogy oldószerként működjön. Ez azt jelenti, hogy egyes anyagok könnyen, jól oldódnak vízben. Ez rettentően fontos, mert számos kémiai folyamat alapja az, hogy egyes anyagok vízben oldva lépnek egymással reakcióba. Éppen ez történik a sejtek belsejében, a citoplazmában is. A nagyrészt vízből álló citoplazma olyan oldószer, amelyben számos reakció mehet végbe a különböző molekulák közt. Gondoljuk végig, hogy a víz miért jó oldószer, milyen fajta anyagokat old jól, és mik azok az anyagok, amelyet nem képes annyira jól oldani. A legfontosabb tényező, ami a vizet jó oldószerré teszi, legalábbis az anyagok egy nagy csoportjára nézve, az a polaritása. Ha veszek egy kis nátrium-kloridot, ami asztali sóként is ismert, akkor... Tehát veszek egy kis nátrium-kloridot (NaCl). A nátrium- és a kloridionokat ionos kötések tartják össze. A nátriumion pozitív töltésű, mert elveszített egy elektront, a kloridion pedig... (ezt más színnel írom) ...tehát a nátriumion pozitív töltésű, mert elveszített egy elektront, a kloridion pedig egy anion, egy negatív töltésű ion, mert egy elektron felvételével alakult ki. Ezért vonzzák egymást. Ez pozitív töltésű, az pedig negatív. Ennek a neve ionos kötés. Ám ha a nátrium-kloridot vízbe tesszük, valami nagyon érdekes történik. Ilyet mindannyian láttunk már. Vegyél egy kis asztali sót, tedd vízbe, és figyeld, mi történik. A só feloldódik. Miért oldódik fel? Nos, ezt rajzoljuk le. Ez itt a nátriumion, amely pozitív töltésű. Ez pedig a kloridion, amely negatív töltésű. Mi történik, ha ezt vízbe tesszük? Ezt a negatív töltést inkább zölddel jelölöm. Mi történik, amikor ezt vízbe tesszük? Nos, ez könnyen kitalálható. A vízmolekulák negatív végei vonzódnak a nátriumionhoz. Ez valahogy így néz ki. Itt van egy oxigénatom, oxigén, oxigén, oxigén, oxigén. Nyilván nem méretarányos a rajz, de így is látszik a lényeg. A vízmolekuláknak ezek a végei mind részlegesen negatív töltésűek. Így ezek a pozitív töltésű nátriumionhoz vonzódnak. A vízmolekuláknak a hidrogének felé eső végei részlegesen pozitív töltést hordoznak, így ezeket taszítja a pozitív töltésű nátriumion. Tehát valahogy így néz ki. A részlegesen pozitív töltések kifelé helyezkednek el. Ezek a hidrogénatomok pedig úgy lépnek kölcsönhatásba a vízmolekulákkal, ahogyan szokás, azaz hidrogénkötésekkel. Így a molekulák elmozdulnak egymás mellett. Ez a nátriumion tehát töltéssel rendelkezik, Nagyon könnyen oldódik vízben, mert vonzódik a vízmolekula részlegesen negatív pólusához. A kloridionnal is hasonló dolog történik. A negatív iont anionnak nevezzük. Ez tehát... ezt egy kicsivel arrébb teszem, hogy legyen elég hely. A klorodion tehát... hadd tegyem egy kicsit arrébb. Itt jó lesz, vagy inkább a másik oldalra. Tehát a klorid anion... ...lássuk csak, a kijelölés valamiért nem működik. Na, most már rendben. A kloridion negatív töltésű, így a vízmolekulák pozitív végéhez vonzódik. Valahogy így lehet elképzelni. A vízmolekuláknak a hidrogén felőli végei a kloridionhoz vonzódnak, mert részlegesen pozitív töltésűek. És persze itt az oxigén felé eső vége, amelyik részlegesen negatív töltésű. Ebből többet is rajzolhatok. Hidrogén, hidrogén, ezek ide vonzódnak, itt van az oxigén, hadd rajzoljam ezt is ugyanazzal a színnel. Itt az oxigén. Itt megint hidrogén, – ismétlem, a rajz nem méretarányos – hidrogén, ami az oxigénhez kötődik. Itt is kialakul az előbb mutatott, vízmolekulákból álló burok, amit az ion magához vonz. Vonzódik az ionhoz, jobban mondva a részlegesen pozitív töltésű vége, amely a hidrogénatomok felé esik, az lesz az, ami vonzódik ehhez a negatív ionhoz. Ez tehát részlegesen pozitív töltés. A részlegesen negatív oldala, a burok külső felszíne pedig nyilván úgy lép kölcsönhatásba a vízzel, mint bármely más vízmolekula, így az ion könnyen mozog a vízben. Itt bizonyára feltűnt valami érdekesség. Aminek töltése van, ami ionos, vagy valamennyire poláris, az nagyon könnyen oldható vízben. Ebben az esetben – csak hogy gyakoroljuk a szakkifejezéseket –, a víz az oldószer, ami pedig feloldódik a vízben, azt oldott anyagnak nevezzük. Ez tehát az oldott anyag. Oldott anyagnak tekinthetjük a sót, vagy akár a nátriumionokat, illetve a kloridionokat. Ez is tekinthető oldott anyagnak. Így a kérdésedre, hogy milyen fajta anyagok oldódnak jól vízben, az a válasz, hogy a töltéssel rendelkező és a poláris anyagok. A töltéssel bíró, vagy poláris anyagokra, amelyek vízben jól oldódnak, egy másik elnevezést is használunk. Úgy mondjuk, hogy ezek hidrofilek. Ez az anyag tehát hidrofil. Ha megvizsgáljuk a szó tövét, a „hidro-” előtag a vízre utal, a „-fil” jenetése pedig „-kedvelő”. Ez tehát szó szerint „vízkedvelőt” jelent. Vízkedvelő. Hidrofil. Mondhatnád, hogy eddig minden rendben, láttuk, hogy a vízmolekulák polárisak, láttuk a töltéssel rendelkező ionokat, világos, hogy ezek miért hidrofilek. Jól beilleszkednek a vízmolekulák közé, de melyek azok az anyagok, amelyek nem illeszkednek be jól a vízmolekulák közé? Nos, általában azok az anyagok, amelyeknek nincs töltése, vagy nem polárisak, azok nem oldódnak olyan jól vízben. Erre jó példák a szénhidrogének. Vegyük például a hexánt. A hexán a motorbenzin egyik fő összetevője. A „hex”- előtag hat szénatomot jelent. Na lássuk: egy... (ehhez másik színt használok) Tehát egy, kettő, három, négy, öt, hat szénatom. Az összes többi kötésükkel hidrogénekhez kapcsolódnak. Ezeket is iderajzolom, ahogy tudom. A szénatom általában négy kötést létesít. Tehát hidrogén, hidrogén, hidrogén, hidrogén, hidrogén, hidrogén, hidrogén. Ez itt a hexán. Ez a molekula nem poláris. Nem létesít hidrogénkötéseket, egyáltalán nem poláris. Ha hexánt tennél a vízbe, nem nagyon oldódna. Sőt, cseppekké tömörülne össze. Éppen ezt látjuk, ha benzint öntünk a vízbe. A hexánhoz hasonló anyagokat hidrofóbnak nevezzük. Ez az anyag hidrofób. Vízben gömböcskéket képez, hogy minél kevésbé érintkezzen a vízzel. A vízmolekulák egymáshoz vonzódnak, viszont ehhez az anyaghoz nem. Mit jelent a hidrofób szó? Ebben is szerepel a „hidro”- előtag, ami vizet jelent, utána a -„fób”, ami rettegést jelent. Ez tehát retteg a víztől. Ezért nehéz összekeverni például a vizet az olajjal, vagy a benzint a vízzel.