Соленая вода, которая естественным образом содержится в океанах и озерах мира, сегодня используется для самых разных целей, как в науке, так и в повседневной жизни. Растворение соли в воде — явление крайне обыденное, о котором многие даже не задумывались.
И все же это незначительное явление представляет собой сложный процесс, который можно объяснить физическими законами нашей Вселенной и фундаментальными принципами науки химии.
В этой статье мы рассмотрим соленую воду и попытаемся ответить на такие вопросы, как «Почему соль растворяется в воде?» и «Как отделить соль от воды?». Для этого нам нужно освежить наши знания по химии.
Почему соль растворяется в воде?
Чтобы ответить на этот вопрос, важно понять принципы химических связей элементов. Существует четыре типа химических связей: ионные связи, ковалентные связи, водородные связи и взаимодействия Ван-дер-Ваальса. Сегодня нам нужно понять только ионную и ковалентную связи.
Ионные связи
Ионная связь — это разновидность химической связи между противоположно заряженными ионами, возникающая за счет электростатического притяжения. Положительно заряженный ион образует связь с отрицательно заряженным ионом, передавая электроны от одного атома к другому.
Образование ионной связи основано на электронном обмене. Атом, теряющий электроны, является катионом (положительно заряженным), а атом, приобретающий электроны, — анионом (отрицательно заряженным). Между анионом и катионом при взаимодействии возникает интенсивная электростатическая сила притяжения.
Ионная связь позволяет двум ионам стоять вместе. Такого рода связь никогда не может образоваться между нейтральными частицами. Катионы и анионы должны существовать для этого события. Количество полученных и отданных электронов равно друг другу при обмене электронами, происходящем при образовании ионной связи.
Ковалентные связи
Ковалентные связи являются наиболее распространенной и прочной формой химических связей, встречающихся в живых организмах. Если два элемента имеют один или несколько общих электронов, это называется ковалентной связью.
Одинарная ковалентная связь образуется, когда два неметаллических атома имеют общую пару электронов, бинарная ковалентная связь образуется, когда две пары электронов являются общими, а тройная ковалентная связь образуется, когда три пары электронов являются общими.
Поскольку общие электроны проводят больше времени между двумя ядрами, они создают (-) нагруженную область. Эта область образует связь, применяя силу притяжения к обоим ядрам.
Как происходит растворение
Соединение NaCl (основное соединение поваренной соли) представляет собой ионно-связанное кристаллическое соединение. Молекулы воды растворяют атомы Na и Cl, которые перед растворением связаны в кристаллической форме. В результате вода является растворителем.
Поскольку кристаллы молекул NaCl растворяются в воде (H2O), ионы водорода (H) молекул воды окружают (-) заряженные ионы хлора (Cl) соли. Точно так же (-) заряженные ионы кислорода (O), (-) окружают (+) заряженные ионы натрия (Na). Электростатическое притяжение является силой, которая вызывает это событие.
После этого процесса молекулы воды попадают между ионами натрия и хлора и разделяют их. Таким образом, соль растворяется в воде. Выделенные ионы равномерно распределяются в растворителе, образуя гомогенную смесь.
Этот процесс продолжается до полного растворения соли. Если количество соли, добавленной в воду, слишком велико, часть соли не растворится и осядет на дно. Соль растворяется, но не плавится в воде. Событие плавления происходит совершенно по-другому.
Влияет ли температура на скорость растворения соли в воде?
Да, это так. Соль быстрее растворяется при комнатной температуре, чем в холодной воде. Точно так же соль и другие ионные соединения, подобные ей, будут растворяться тем быстрее, чем горячее вода, в которой она растворена. Это потому, что высокие температуры заставляют атомы двигаться быстрее, и чем быстрее они движутся, тем легче они распадаются.