Rozpuszczalnik

Rozpuszczalnik − ciecz zdolna do tworzenia roztworu po zmieszaniu z ciałem stałym, inną cieczą lub gazem. Najbardziej znanym rozpuszczalnikiem jest 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 nazywa się stosunek ilości substancji rozpuszczanej do ilości całego roztworu. 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
5 Zobacz też

[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 niereagowanie 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.
przeprowadzania ekstrakcji − czyli procesu wymywania określonych związków chemicznych z np. osadów, minerałów czy roślin.
rozcieńczania substancji, które użyte w stanie czystym byłyby zbyt agresywne chemicznie
czyszczenia, które polega na rozpuszczaniu niepożądanych substancji w rozpuszczalniku, a następnie usuwaniu całości mechanicznie.

[edytuj] Podział rozpuszczalników

Rozpuszczalniki można sklasyfikować do różnych grup ze względu na:

własności fizyczne

niepolarne (apolarne) − posiadające zerowy albo bardzo mały moment dipolowy
polarne − posiadające znaczny moment dipolowy

własności chemiczne

protonowe (protyczne) − posiadające w swojej strukturze tzw. "kwaśne" protony, które mogą ulegać oderwaniu przez cząsteczkę zasady, a także mogą brać udział w tworzeniu wiązań wodorowych. Do rozpuszczalników tego rodzaju zalicza się wodę, alkohole, aldehydy, kwasy zarówno organiczne kwasy karboksylowe jak i nieorganiczne kwasy mineralne.
aprotonowe (aprotyczne) − nieposiadające w swojej strukturze "kwaśnych" protonów.

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.

budowę chemiczną

organiczne − np. ciekłe alkany (np. pentan, heptan, heksan, cykloheksan), 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 − np. 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. Na przykład 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 łatwo rozpuszczalnych 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 chemiczny	Temperatura wrzenia [°C]	Przenikalność elektryczna	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