3.2   Rozpuszczanie w wyniku solwatacji cząsteczek lub jonów

Solwatacją nazywamy oddziaływanie cząsteczek lub jonów danej substancji z cząsteczkami rozpuszczalnika w wyniku czego powstaje solwatowana forma cząsteczki (jonu). Forma ta jest przeważnie strukturą przestrzenną w której cząsteczka (jon) są otoczone ściśle zorientowanymi cząsteczkami rozpuszczalnika.

Charakter odziaływania cząsteczka (jon) – rozpuszczalnik zależy do budowy chemicznej cząsteczki i rozpuszczalnika. Przeważnie jest to oddziaływanie elektrostatyczne lub oddziaływanie poprzez siły dyspersyjne (II.1.3). W wyniku zjawiska solwatacji niejednorodny układ substancja rozpuszczana/rozpuszczalnik tworzy jednorodny układ jakim jest roztwór. Rys.3.1 przedstawia rozpuszczanie kryształu jonowego w wodzie w wyniku czego powstaje wodny roztwór tej soli składający się z jonów uwodnionych (solwatowanych).

Kliknij na rysunek aby zobaczyć animacje.

Rys.3.1 Uwodnione kationy i aniony powstają wskutek odziaływań elektrostatycznych kationów i anionów, z jakich jest zbudowana sieć jonowa kryształu z polarnymi cząsteczkami wody. Można zauważyć, że w uwodnionym anionie cząsteczki wody orientują się „biegunem dodatnim” – atomami wodoru, podczas gdy w uwodnionym kationie „biegunem ujemnym” – atomem tlenu.

Rysunek 3.2. ilustruje z kolei rozpuszczanie alkoholu w wodzie w wyniku odziaływań elektrostatycznych pomiędzy polarnymi cząsteczkami substancji rozpuszczanej -alkoholu i rozpuszczalnika – wody.

    

Rys.3.2. Rozpuszczanie alkoholu w wodzie. Polarne cząsteczki wody oddziaływują z polarną grupą OH alkoholu.

Im większa stała dielektryczna rozpuszczalnika, będąca miarą jego własności polarnych tym łatwiej rozpuszczają się w nim cząsteczki polarne lub kryształy jonowe. Rozpuszczalniki  zbudowane z cząsteczek  o słabych własnościach polarnych (niskiej stałej dielektrycznej) są natomiast dobrymi rozpuszczalnikami dla cząsteczek niepolarnych. Przykładem rozpuszczalnika „niepolarnego” jest czterochlorek węgla (rys.3.3). W cząsteczce tej cztery atomy chloru  związane kowalentnie z centralnie położonym atomem węgla tworzą symetryczny czworościan. Tego typu ułożenie atomów chloru powoduje jednorodność ładunku na powierzchni bryły, pomimo istnienia polarnych wiązań C-Cl.

                  

Rys.3.3. Model cząsteczki czterochlorku węgla