Rozpuszczalnik

Z Wikipedii

Rozpuszczalnik to ciecz zdolna do tworzenia roztworu po zmieszaniu z ciałem stałym, inną cieczą lub gazem. Najbardziej znanym rozpuszczalnikiem jest niewątpliwie 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 nazwa się stosunek ilości substancji rozpuszczanej do rozpuszczalnika. 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.

Spis treści 1 Zastosowania rozpuszczalników 2 Podział rozpuszczalników 3 Generalne zasady rozpuszczalności 4 Lista najbardziej popularnych rozpuszczalników

[edytuj] Zastosowania rozpuszczalników

Rozpuszczalniki stosuje się do:

• przeprowadzania reakcji chemicznych - podstawowym warunkiem dla związku chemicznego pełniącego rolę rozpuszczalnika do reakcji jest jego chemiczna inertność - czyli nie reagowanie ani 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.
• przeprowadzanie ekstrakcji - czyli procesu wymywania określonych związków chemicznych z np. osadów, minerałów czy roślin.
• rozcieńczanie substancji, które użyte w stanie czystym byłyby zbyt agresywne chemiczne
• czyszczenia, które polega na rozpuszczaniu niepożądanych substancji w rozpuszczalniku a następnie usuwania całości mechanicznie.

[edytuj] Podział rozpuszczalników

Podstawowy podział rozpuszczalników wynika z ich własności fizycznych i chemicznych.

Ze względu na własności fizyczne rozpuszczalniki dzieli się je na dwie podstawowe grupy:

• niepolarne (apolarne) - które są tworzone przez związki chemiczne posiadające zerowy, albo bardzo mały moment dipolowy
• polarne - które są tworzone przez związki chemiczne o znacznym momencie dipolowym.

Ze względu na własności chemiczne dzieli się je z kolei na:

• protonowe - tj. posiadające w swojej strukturze tzw. kwaśne atomy wodoru, które mogą być łatwo odszczepiane od cząsteczek rozpuszczalnika i tworzyć jony H⁺ oraz wiązania wodorowe. Do rozpuszczalników tego rodzaju zalicza się wodę, alkohole, aldehydy kwasy itp.
• aprotonowe - tj. nie posiadające w swojej strukturze tego rodzaju łatwo odszczepialnych atomów.

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.

Rozpuszczalniki ze względu na budowę chemiczną dzieli się na dwie:

• organiczne - takie jak ciekłe alkany (np: pentan, heptan, heksan, cyklohesan), 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)
• nieorganiczne: woda, kwas siarkowy, kwas azotowy, kwas fluorowodorowy, ciekły amoniak, ciekły azot, nadkrytyczny dwutlenek węgla.

[edytuj] Generalne zasady rozpuszczalności

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. Np: 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 łatworozpuszczalnych 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.

[edytuj] Lista najbardziej popularnych rozpuszczalników

Rozpuszczalnik	Wzór chemicznych	Temperatura wrzenia [°C]	Stała dielektryczna	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