Водата като разтворител

Вече обсъдихме това, че водните молекули имат полярност. Едната страна има частично отрицателен заряд, а другите – частично положителен. И обсъдихме как това води до образуването на водородни връзки и споменахме факта, че може би тези водородни връзки придават на водата страхотните ѝ свойства. В този клип искам да обсъдя едно от тези така важни свойства – способността на водата да бъде разтворител. Водата е разтворител. Това ще рече, че някои неща с лекота се разтварят във вода. Това е изключително важно, защото доста от химичните реакции се осъществяват, когато разни неща се разтварят във вода и после взаимодействат и се сблъскват с други неща. Точно това по същество се случва вътре в клетките, вътре в цитоплазмата. Цитоплазмата, която е основно вода, е разтворител, което спомага за множество взаимодействия между различните вещества. Но нека се замислим защо водата е добър разтворител, какви неща може да разтвори с лекота и какви не може да разтвори толкова лесно. Главното нещо, което прави водата добър разтворител, или поне добър разтворител за голям клас вещества, е полярността на молекулата ѝ. Ако взема малко натриев хлорид, често наричан готварска сол... Само момент... Та ако взема натриев хлорид, NaCl, При натриевия хлорид натрият и хлорът са свързани чрез йонни връзки. Атомът на натрия има положителен заряд, от него са откъснати електрони, а хлорният атом има... Ще използвам друг цвят. Натрият има положителен заряд, защото от него са откъснати електрони, а хлорът е във вид на хлориден йон, има отрицателен заряд, той е отрицателно зареден йон, защото получава един допълнителен електрон. Но те се привличат помежду си. Това има положителен заряд, това – отрицателен. Тази връзка се нарича йонна връзка. Но ако поставиш натриев хлорид във вода, се случва нещо много интересно. Това е нещо, което всички сме наблюдавали. Вземи малко готварска сол и я сложи във вода и ще видиш какво се случва. Тя ще се разтвори. А защо се разтваря? Е, нека го нарисуваме. Ето това тук е натрият. Това е натрият. Има положителен заряд. А ето тук е хлоридният йон. Той има отрицателен заряд. Какво ще стане, ако го сложим във вода? Ще оцветя отрицателния заряд в зелено. Какво ще стане, ако поставим това във вода? Е, сигурно се досещаш. Отрицателните страни на водните молекули ще бъдат привлечени от натриевия катион. Ще изглежда горе-долу така. Тук имаме кислород, кислород, кислород, кислород. Очевидно не рисувам нещата в съответните размери, но това ще ти даде представа за какво говоря. Тази страна на водната молекула има частично отрицателен заряд. Затова ще бъде привлечена от положителния натриев йон. А водородните страни имат частичен положителен заряд и ще бъдат отблъснати от положителния натриев йон. Ще изглежда горе-долу така. А това ще изглежда общо взето така. И ще имаме частичен положителен заряд от външната страна. А сега тези водородни атоми ето тук ще си взаимодействат с водата по обичайния начин – с водородни връзки. Молекулите просто ще плуват една край друга. И ето го натриевия йон тук. Това е йон, има заряд. Може да се разтвори във водата доста лесно, защото е привлечен от частично отрицателната страна на водните молекули. Подобно нещо се случва с хлоридния йон. Отрицателният йон се нарича анион. Та ето тук... всъщност нека си направя място, ще мръдна нещата малко, така че да имам място. Та хлоридният анион... Нека го преместя малко, ето тук, или може би ето тук. Така че хлоридът, хлоридният анион... момент, имам проблем с показалеца... Ето, готови сме. Хлоридният анион има отрицателен заряд, който ще привлече положителната страна на водните молекули. Можеш да си го представиш така. И водородните страни, ще бъдат привлечени от него, понеже имат частично положителен заряд. И, разбира се, кислородният край има частично отрицателен заряд. Мога да нарисувам още от тези. Водород, водород, привличане тук, тук е кислородът. Ще използвам същите цветове. Кислородът ето тук, а имаме и водород. Повтарям, не спазвам точния мащаб. Водородът е свързан с кислорода. И така отново се формира това. И можем да си представим обвивката от водни молекули, привлечени от него, Частично положителната страна, където са атомите на водорода, ще бъде привлечена от отрицателно заредения йон. Ето тук е частично положителната страна. И после частично отрицателната страна, от външния край на обвивката, ще си взаимодейства с водата по обичайния начин за водните молекули. Тоест ще има свободно движение. И ето тук виждаме нещо интересно. Ако нещо има заряд, ако е йон, или ако нещо има полярност, ще е много лесно да го разтворим във вода. И в такъв случай, за да говорим с конкретни термини, в такъв случай водата е разтворител. Водата е разтворителят. Разтворителят е вода. А нещата, които се разтварят във водата, се наричат разтворими. Разтворими вещества. Като натриевия хлорид. Може да използваме натриев хлорид като разтворимо вещество или да кажем, че натриевите йони са разтворими, както и хлоридните йони. Те също са разтворими. И в крайна сметка какви неща се разтварят добре? Нещата, които имат заряд или са полярни. Нещата, които имат заряд или са полярни, обикновено се разтварят лесно във вода. Има още един термин, с който ги наричаме. Наричаме ги хидрофилни. Можем да кажем, че тези неща са хидрофилни. И ако се вгледаме в корена на думата хидрофилен, "хидро" идва от вода, а "филен" означава "обичащ". Това буквално означава "обичащ водата". Хидрофилен. И сигурно ще попиташ след всичко, за което говорихме: за водните молекули, за полярността, за заредените йони, след като обсъдихме всичко това и разбрахме какво е хидрофилен и как тези вещества се разтварят добре във водата, може би ще попиташ: какво няма да се разтвори добре във вода? В общия случай – неща, които нямат заряд или не са полярни, не се разтварят добре във вода. Въглеводородите са добър пример. Нека вземем малко хексан. Хексанът е главната съставка в автомобилния бензин. Представката "хекс" означава шест, тоест шест въглерода. Нека да видим – един... Ще го нарисувам с друг цвят. Та имаме един, два, три, четири, пет, шест въглерода. Един, два, три, четири, пет, шест въглеродни атома. И всички други връзки са с водород. Нека го нарисувам, доколкото мога. Въглеродът обикновени формира четири връзки. Водород, водород, водород, водород. Водород, водород, водород. Ето това е молекулата на хексана. Тя няма полярност. Не формира водородни връзки, няма полярност. Ако вземем хексан и го поставим във вода, няма да се разтвори добре. Всъщност по-скоро ще се отдели отгоре. Можеш да видиш, ако действително изсипеш малко бензин във вода. Наричаме вещества от този тип хидрофобни. Хексанът е пример за хидрофобно вещество. Хидрофобни. Те наистина се свиват, за да избегнат допира и контакта с водата. А водните молекули се привличат помежду си, но не се привличат от хидрофобните молекули. В думата хидрофобен имаме "хидро", което означава "вода", и "фобен", което идва от "фобия" – страх. Това означава "страхуващ се от водата". Затова е трудно да смесим вода и петрол или бензин и вода.