Sıvı su yapısının önemi

Suyun sıvı hali çok karmaşık bir yapıya sahiptir ve şüphesiz moleküllerin hatırı sayılır bir şekilde birleşmesini içerir. Sıvı sudaki moleküller arasındaki kapsamlı hidrojen bağı, viskozite, yüzey gerilimi ve kaynama noktası gibi özellikler için, küçük moleküller içeren tipik bir sıvı için beklenenden çok daha büyük değerler üretir. Örneğin, moleküllerinin boyutuna bağlı olarak suyun, gözlemlenen kaynama noktasından yaklaşık 200 ° C (360 ° F) daha düşük bir kaynama noktasına sahip olması beklenir. Su molekülleri arasında yoğun bir birliktelik sergileyen suyun yoğunlaşmış hallerinin (katı ve sıvı) aksine, gaz halindeki (buhar) fazı, birbirinden büyük mesafelerde nispeten bağımsız su molekülleri içerir.

Su molekülünün polaritesi, sulu çözeltilerin oluşumu sırasında iyonik bileşiklerin çözünmesinde önemli bir rol oynar. Dünya okyanusları, büyük miktarda çözünmüş tuz içerir ve bu da harika bir doğal kaynak sağlar. Ayrıca organizmaları canlı tutmak için her an meydana gelen yüzlerce kimyasal reaksiyon, sulu sıvılarda gerçekleşir. Ayrıca, şeker ve tuz gibi maddelerin suda çözünürlüğü ile gıdaların pişerken lezzetlendirilme kabiliyeti sağlanmaktadır. Maddelerin sudaki çözünürlüğü son derece karmaşık bir süreç olmasına rağmen, polar su molekülleri ile çözünen madde (yani çözünen madde) arasındaki etkileşim önemli bir rol oynar. İyonik bir katı suda çözündüğünde, su moleküllerinin pozitif uçları anyonlara, negatif uçları ise katyonlara çekilir. Bu sürece hidrasyon denir. İyonlarının hidrasyonu, bir tuzun suda parçalanmasına (çözünmesine) neden olma eğilimindedir. Çözünme sürecinde, katının pozitif ve negatif iyonları arasında bulunan güçlü kuvvetlerin yerini güçlü su-iyon etkileşimleri alır.

İyonik maddeler suda çözündüğünde, ayrı ayrı katyonlara ve anyonlara ayrılırlar. Örneğin, sodyum klorür (NaCl) suda çözüldüğünde, ortaya çıkan çözelti ayrılmış Na + ve Cl− iyonları içerir.

Sodyum klorürün (NaCl) suda çözündüğünü temsil eden formül, elde edilen çözelti ayrılmış pozitif Na ve Cl iyonları içerir.

Bu denklemde (ler) katı hali temsil eder ve sulu için bir kısaltma olan (aq) iyonların hidratlandığını, yani kendilerine bağlı belirli sayıda su molekülüne sahip olduklarını gösterir. Sodyum klorür çözülürken, dört su molekülü sodyum iyonuyla yakından ilişkilidir. (Na + hidrasyon sayısı dörttür.) Bu iç hidrasyon küresinin hemen dışında, su moleküllerinin kısmen [Na (H2O) 4] + hidratlanmış iyonun varlığıyla sıralandığı bir bölge vardır. Bu kısmen düzenli bölge “normal” (dökme) sıvı suya karışır.
Genel olarak konuşursak, bir iyonun yük yoğunluğu (yükün yüzey alanına oranı) ne kadar büyük olursa, hidrasyon sayısı o kadar büyük olacaktır. Kural olarak, negatif iyonlar, su moleküllerinin hidrojen atomları anyona doğru yöneldiğinde meydana gelen daha büyük kalabalık nedeniyle, pozitif iyonlardan daha küçük hidrasyon sayılarına sahiptir.

Çoğu iyonik olmayan bileşik de suda çözünür. Örneğin, şarap, bira ve damıtılmış alkollü içkilerin alkollü bileşeni olan etanol (C2H5OH) suda oldukça çözünür. Bu içecekler, diğer maddelerle birlikte sulu çözelti içinde değişen oranlarda etanol içerir. Alkol molekülünün yapısı nedeniyle etanol suda çok çözünür. Molekül, sudakine benzer bir polar O ― H bağı içerir ve bu da suyla etkili bir şekilde etkileşime girmesine izin verir.

Suyun kabul edilebilir bir çözücü olmadığı birçok madde vardır. Örneğin hayvansal yağ, saf suda çözünmez çünkü yağ moleküllerinin polar olmayan doğası, onları polar su molekülleri ile uyumsuz hale getirir. Genelde polar ve iyonik maddeler suda çözünür. İki maddenin karışabilir olup olmadığını (yani bir çözelti oluşturmak için karışacağını) belirlemek için kullanışlı bir kural, “çözünmüş gibi” tir. Yani, polar olmayan iki madde gibi, iki polar maddenin bir çözelti oluşturmak için karışması muhtemeldir.