1. ความสามารถในการละลายของน้ำ
น้ำเป็นตัวทำละลายที่ดีมาก น้ำสามารถละลายสารเกือบทุกชนิดได้ จึงไม่น่าแปลกใจว่าน้ำทะเลหรือของเหลวอื่น ๆ ในธรรมชาติแม้กระทั่งสิ่งมีชีวิตจะมีน้ำเป็นองค์ประกอบหลัก คำว่าสารละลายจะประกอบด้วยองค์ประกอบสองส่วนด้วยกัน คือ ตัวทำละลาย (solvent) ซึ่งเป็นของเหลวและมีสัดส่วนในปริมาณมากกว่า องค์ประกอบอีกตัวหนึ่ง คือตัวถูกละลาย (solute) ซึ่งมักจะเป็นของเหลวหรือก๊าซ ในสารละลายใด ๆ ที่มีการผสมเป็นเนื้อเดียวกัน หมายถึงตัวถูกละลายแพร่กระจายไปใน ตัวทำละลายได้อย่างทั่วถึง มีคุณสมบัติเดียวกันทุกส่วน ต่างจากของผสม (mixture) ซึ่งตัวทำละลายและตัวถูกละลาย จะไม่ผสมเป็นเนื้อเดียวกัน คุณสมบัติในแต่ละส่วนอาจไม่เหมือนกัน
ความสามารถในการเป็นตัวทำละลายที่ดีของน้ำนั้นเนื่องมาจากคุณสมบัติความมีขั้วในโมเลกุลของน้ำ ถ้าพิจารณาการละลายของเกลือแกงในน้ำ ไอออน (ion) ซึ่งหมายถึงอะตอมหรือกลุ่มของอะตอมที่มีประจุอันเนื่องมาจากการรับหรือสูญเสียอิเล็กตรอน ซึ่งแตกต่างไปจากการใช้อิเล็กตรอนร่วมกันในพันธะโคเวเลนต์โดยโซเดียมไอออนในเกลือจะสูญเสียอิเล็กตรอน ในขณะที่คลอไรด์จะเป็นตัวรับอิเล็กตรอน ทำให้อะตอมของโซเดียมและคลอไรด์ในเกลือยึดกันอยู่ โดยพันธะมาจากแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอมต่างประจุเราเรียกพันธะแบบนี้ว่า พันธะไอออนิก (ionic bond) เมื่อเกลือละลายในน้ำ (ภาพที่ 5.3) ความมีขั้วของน้ำจะแยกอะตอมของโซเดียมและคลอไรด์ออกจากกัน ให้สังเกตว่า โซเดียมคลอไรด์ไม่ได้อยู่ในสภาพของเกลือในน้ำ อะตอมของธาตุทั้งสองจะแยกออกจากกัน เมื่อเกิดการระเหยของน้ำ อะตอมทั้งสองจึงสร้างตัวเป็นผลึกเกลือ
ความสามารถในการเป็นตัวทำละลายที่ดีของน้ำนั้นเนื่องมาจากคุณสมบัติความมีขั้วในโมเลกุลของน้ำ ถ้าพิจารณาการละลายของเกลือแกงในน้ำ ไอออน (ion) ซึ่งหมายถึงอะตอมหรือกลุ่มของอะตอมที่มีประจุอันเนื่องมาจากการรับหรือสูญเสียอิเล็กตรอน ซึ่งแตกต่างไปจากการใช้อิเล็กตรอนร่วมกันในพันธะโคเวเลนต์โดยโซเดียมไอออนในเกลือจะสูญเสียอิเล็กตรอน ในขณะที่คลอไรด์จะเป็นตัวรับอิเล็กตรอน ทำให้อะตอมของโซเดียมและคลอไรด์ในเกลือยึดกันอยู่ โดยพันธะมาจากแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอมต่างประจุเราเรียกพันธะแบบนี้ว่า พันธะไอออนิก (ionic bond) เมื่อเกลือละลายในน้ำ (ภาพที่ 5.3) ความมีขั้วของน้ำจะแยกอะตอมของโซเดียมและคลอไรด์ออกจากกัน ให้สังเกตว่า โซเดียมคลอไรด์ไม่ได้อยู่ในสภาพของเกลือในน้ำ อะตอมของธาตุทั้งสองจะแยกออกจากกัน เมื่อเกิดการระเหยของน้ำ อะตอมทั้งสองจึงสร้างตัวเป็นผลึกเกลือ
ภาพที่ 5.3 การละลายของเกลือซึ่งเป็นสารประกอบไอออนิกในน้ำ ไอออนของโซเดียมและคลอไรด์จะถูกล้อมรอบด้วยโมเลกุลของน้ำโดยหันด้านประจุตรงข้ามมาล้อมรอบ
ที่มา Garrison (2007)
ในทางตรงกันข้าม น้ำมันไม่สามารถละลายน้ำได้ถึงแม้ว่าจะเขย่าให้ผสมกันอย่างแรง เมื่อน้ำมันผสมกับน้ำลักษณะของสารดังกล่าวนี้จะเป็นของผสม เนื่องจากโมเลกุลของน้ำมันเป็นสารประกอบไม่มีขั้ว ซึ่งหมายถึงปลายทั้งสองด้านของน้ำมัน จะไม่มีประจุบวกหรือประจุลบ คุณสมบัติดังกล่าวจะมีข้อดีสำหรับเซลล์ของสิ่งมีชีวิตที่มีผนังเซลล์เป็นสารประกอบประเภทไขมัน
เราทราบกันดีว่าน้ำทะเลเป็นสารประกอบที่มีไอออนหรือสารประกอบที่ไม่ใช่ไอออนละลายอยู่มาก อนุภาคเหล่านี้สามารถเคลื่อนที่ไปยังมวลน้ำอื่นได้โดย ขบวนการแพร่ (diffusion) ซึ่งหมายถึงการเคลื่อนที่แบบสุ่มของอนุภาคในสารละลาย ถ้าเราใส่เกลือเม็ดลงในน้ำ น้ำจะทำการละลายเม็ดเกลืออย่างรวดเร็ว ในระยะแรกความเข้มข้นของโซเดียมไอออน และคลอไรด์ไอออนในบริเวณใกล้ก้อนเกลือจะสูง และเมื่อน้ำละลายเม็ดเกลือโดยสมบูรณ์แล้วไอออนทั้งสองจะแพร่ไปยังทุกส่วนของน้ำ ทำให้กลายเป็นสารละลายที่เป็นเนื้อเดียวกัน ก๊าซในบรรยากาศก็สามารถแพร่ลงสู่ผิวหน้าน้ำได้โดยขบวนการแพร่เช่นเดียวกัน
เมื่อไม่มีสารใด ๆ สามารถจะละลายในน้ำได้แล้วจะถือว่าสารละลายนั้นเป็นสารละลายอิ่มตัว ซึ่งในความเข้มข้นระดับนี้อัตราการละลายของสารที่จะถูกละลายได้ใหม่จะเท่ากับอัตราการตกผลึกของสารเดิมในน้ำนั้น
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น