ŠĶĪDINĀTĀJS: KONCEPCIJA, VEIDI UN PIEMĒRI - ĶĪMIJA - 2025

Šķīdinātājs ir sastāvdaļa risinājumu vai risinājumu, kas ir atrodama augstākajā proporcionāli. Tas izšķīdina izšķīdušo vielu, otru mazāko šķīduma sastāvdaļu, kas ir nekas cits kā viendabīgs maisījums, kam nav pārtraukumu.

Šķīdinātājs parasti ir šķidrums, galvenokārt ūdens, ko uzskata par universālu šķīdinātāju. Papildus ūdenim šķīdumu parasti veido cieta viela, kas tajā pilnībā izšķīst. Bet šķīdinātājs var būt cieta viela un izšķīdināts šķidrums. Šis piemērs varētu būt amalgama, ko veido dzīvsudrabs un metāls.

Šajā stikla tvertnē ir šķidrs ūdens, universālais šķīdinātājs. Avots: Pixabay.

No otras puses, gaiss ir šķīdums, ko veido slāpeklis, un to uzskata par šķīdinātāju, jo tas ir lielāks; un tādu gāzu grupa kā skābeklis, oglekļa dioksīds, ūdens tvaiki utt., kas darbojas kā izšķīdušas vielas.

Šķīdumā šķīdinātāja molekulas ir izvietotas ap izšķīdušajām molekulām fenomenā, ko sauc par solvāciju; pareizāk to sauc par hidratāciju, ja ūdens ir šķīdinātājs. Solvācijas process būtībā ir eksotermisks.

Šķīdinātāju veidi

Šķīdinātājus klasificē kā polāros un nepolāros.

- Polārs

Tos veido molekulas ar nehomogēnu elektriskā lādiņa sadalījumu; tas ir, polārās molekulas. Polārajiem šķīdinātājiem parasti ir augsta dielektriskā konstante.

Šķīdinātāja dielektriskā konstante ir bezizmēra konstante, un tādā veidā tā mēra šķīdinātāja spēju uzturēt elektriskos lādiņus atsevišķi šķīdumā.

Ja nātrija hlorīds ir izšķīdināts ūdenī, katjonam (Na ⁺ ) ir tendence asociēties ar anjonu (Cl ^- ), veidojot nātrija hlorīda nogulsnes. Ūdens, pateicoties tā augstajai dielektriskajai konstantei, novērš šo atkalapvienošanos.

Polāro šķīdinātāju dielektriskā konstante ir lielāka par 15, un ūdens ir visaugstākais (80). Šiem šķīdinātājiem parasti ir spēja veidot ūdeņraža saites ar izšķīdinātām vielām, papildus tām mijiedarbojoties ar dipola-dipola spēkiem.

Tāpēc polāro šķīdinātāju un polāro šķīdinātāju mijiedarbība ir ļoti spēcīga. Turklāt polāro šķīdinātāju molekulām ir lieli dipola momenti, un, mijiedarbojoties starp pretējās zīmes lādiņiem, tie var izraisīt elektriski lādētu molekulu šķīdināšanu.

Protiskie šķīdinātāji

Protonā šķīdinātāji piemīt OH un NH grupas, piemēram, ūdeni (HOH) un etanols (CH ₃ CH ₂ OH). Šīs grupas ļauj veidot ūdeņraža saites, kas ļauj šiem šķīdinātājiem daudzu izšķīdušo vielu šķīdināšanai.

Protisko šķīdinātāju dielektriskās konstantes parasti ir lielākas par 15; lai arī etiķskābes, kas ir protisks šķīdinātājs, dielektriskā konstante ir 6,2. Ūdenim ir liela vērtība gan dielektriskajai konstantei (80), gan dipola momentam (1,85).

Ūdens blīvums (1,00 g / cm ³ ) ir viens no augstākajiem starp protiskajiem šķīdinātājiem. Tomēr skudrskābes blīvums ir 1,21 g / cm ³ , un etiķskābes blīvuma vērtība ir 1,049 g / cm ³ .

Protiskie šķīdinātāji atbalsta nukleofīlas aizvietošanas reakcijas (SN1).

Aprotiski šķīdinātāji

Šajos šķīdinātājos nav OH un NH grupas, kas ļauj veidot ūdeņraža saites; šāds gadījums ir no acetona (CH ₃ C = OCH ₃ ). Tādēļ šāda veida šķīdinātājiem ir zemāka sāļu sastāvdaļu šķīdināšanas spēja nekā protiskajiem šķīdinātājiem.

Lielākajai daļai aprotisko šķīdinātāju dielektriskās konstantes vērtības ir lielākas par 15, izņemot tetrahidrofurānu (7.5) un etilacetātu (6.02).

Ir vairāki aprotiski šķīdinātāji, kuriem ir lielāki dipola momenti nekā ūdenim. Starp tiem: acetons (2.88), dimetilformamīds (3.82), dimetilsulfoksīds (3.96), nitrometāns (3.56) un propilēna karbonāts (4.9).

Ir aprotiski šķīdinātāji, kuru blīvums ir lielāks par ūdens blīvumu: dimetilsulfoksīds (1,092 g / cm ³ ), nitrometāns (1,137 g / cm ³ ) un propilēna karbonāts (1,205 g / cm ³ ).

Aprotiski šķīdinātāji atbalsta nukleofīlas aizvietošanas reakcijas (SN2).

- nepolārs

Viņiem raksturīga dielektriskā konstante, kas mazāka par 15, ļoti zems dipola moments, un mijiedarbība ar izšķīdušajām molekulām ir vāja (Londona vai dispersijas spēka tipa).

Nepolārie vai apolārie šķīdinātāji nav viegli sajaucami ar polārajiem šķīdinātājiem. Turklāt tie efektīvi neizšķīdina sāļus, jo tie nespēj atdalīt to jonu komponentus; no tiem arī nevar iegūt jonus, atšķirībā no ūdens (H ₃ O ⁺ un OH ^- ).

Daļai nepolāru šķīdinātāju dipola momenti ir vienādi ar nulli, starp tiem: pentāns, heksāns, cikloheksāns un benzols. Tikmēr maksimālo dipola momenta vērtību hlora klātbūtnes dēļ uzrāda dihlormetāns (1,60).

Nepolāri šķīdinātāji, tāpat kā vairums tauku un eļļu, ir piemēroti nepolāru šķīdinātāju šķīdināšanai.

Šķīdinātāju piemēri

Toluols

Tas ir aromātisks šķīdinātājs (sinonīms metilbenzols), ko izmanto, lai palielinātu benzīna oktānskaitli. To izmanto krāsu, sveķu, pārklājumu, kaučuku, mazgāšanas līdzekļu, zāļu, smaržu un saharīna apstrādē.

Ksilols

Tas ir dimetilbenzola sinonīms, ko izmanto kā šķīdinātāju sveķiem, lakām, gumijai, tintēm, emaljām un kā reaktīvo degvielu. Tas ir arī attaukošanas līdzeklis, ko izmanto epoksīdsveķu ražošanā un smaržu, insekticīdu un repelentu sagatavošanā.

Etilacetāts

To lieto zāļu laboratorijās antibiotiku ieguvei. Tikmēr krāsu rūpniecībā to izmanto, lai izšķīdinātu sintētiskos sveķus, kurus izmanto krāsu sagatavošanā. To izmanto arī smaržās, krāsvielās un aromatizētājos.

Acetons

To izmanto celulozes acetāta, difenilaminu sērijas krāsu, laku, līmju un krāsvielu ražošanā. To izmanto tauku un eļļu ekstrakcijā, kā arī to attīrīšanā. Mājās to izmanto nagu lakas un krāsas noņemšanai.

Etilēnmetilketons

To izmanto pārklājumu, līmju un magnētisko lentu šķīdinātāju ražošanā. To izmanto arī tauku, eļļu un vasku ekstrahēšanai no dabīgiem un sintētiskiem sveķiem. Turklāt to izmanto iespiedkrāsu, sintētiskās ādas, celofāna un alumīnija iesaiņošanas foliju ražošanā.

Perhloretilēns

To izmanto drēbju sausai tīrīšanai un traipu tīrīšanai.

Butilo acetāts

To lieto penicilīna attīrīšanā.

Izopropilspirts

To lieto kā aktuālu dezinfekcijas līdzekli un kā atkausēšanas un tīrīšanas līdzekli automašīnu vējstiklu tīrīšanai.

Hloroforma

Tas ir nepolārs šķīdinātājs, ko izmanto ķīmiskajā tīrītavā kā tauku šķīdinātāju ķīmiskajā tīrīšanā. Daudzos rūpniecības procesos to izmanto kā šķīdinātāju un attaukošanas līdzekli. Molekulārajā bioloģijā to izmanto DNS ekstrahēšanai šūnu lizātos.

Atsauces

1. Vaitens, Deiviss, Peks un Stenlijs. (2008). Ķīmija (8. izd.). CENGAGE mācīšanās.
2. Wikipedia. (2019. gads). Šķīdinātājs. Atgūts no: en.wikipedia.org
3. Dipola moments. Atgūts no: biorom.uma.es
4. ChemicalSafetyFacts. (2019. gads). Šķīdinātāji. Atgūts no: chemicalsafetyfacts.org
5. Tirgotājs. (2011. gada 16. maijs). Šķīdinātāju veidi un to pielietojums. Atgūts no: marketizer.com
6. Stīvens A. Hardingers. (2017). Ilustrētā organiskās ķīmijas vārdnīca: šķīdinātājs. Atgūts no: chem.ucla.edu