Sadržaj
- Primarni razlog niske topljivosti
- Vodikova veza
- Jonizacija
- Toplina povećava topljivost
- Povećana topljivost
Benzojeva kiselina, kemijske strukture C6H5COOH, spoj je molekule benzena netopive u vodi (s labavim atomom vodika) s grupom karboksilne kiseline (-COOH). Upravo ta skupina karboksilne kiseline daje benzojevoj kiselini mjeru topljivosti u vodi. To ima veze s "ionizacijom". Voda se na benzojevu kiselinu može vezati vodikovim vezama. Uz to, molekule vode mogu se stabilizirati stvaranjem iona "benzoata".
Primarni razlog niske topljivosti
Primarni razlog što se benzojeva kiselina samo malo otapa u hladnoj vodi je taj što, iako je karboksilna kiselina polarna, većina molekule benzojeve kiseline nije polarna (voda je polarna). Samo karboksilna skupina je. Uz to, ne postoje unutarnje stabilizacijske strukture koje favoriziraju karboksilat, -COO (-), duž karboksilata, -COOH.
Vodikova veza
Kad nisu u prisutnosti vode, dvije molekule benzojeve kiseline mogu stvoriti ono što se naziva dimerom. U ovom primjeru, molekula vodika vezana za drugu molekulu.
U prisutnosti vode, iako u maloj ionizaciji, voda može vezati vodik s benzojevom kiselinom. Kao ovo:
C6H5COOH + H2O ---> C6H5COOH - H - OH2.
Takve vrste vezane vodikom mogu doseći točku ionizacije.
Jonizacija
Uz vodikovu vezu, može se dogoditi i potpuna ionizacija ako postoji uzročnik koji to prisiljava. Baze mogu prisiliti ionizaciju, ali na ograničenom stupnju vode ona proizvodi ionizaciju, prema jednadžbi reakcije
C6H5COOH + H2O ---> C6H5COO (-) + H3O (+)
Jonizacija jamči topljivost u vodi, jer je voda polarno otapalo.
Toplina povećava topljivost
Dodavanje topline povećava topljivost, jer dio povećane energije dovoljno rasteže vodikove veze čim se dogodi ionizacija. Po definiciji su joni polarni, pa se različiti otapaju, što ukazuje na ione koji će se zatim otopiti u vodi.
Povećana topljivost
Pored temperaturnih varijacija, postoje i drugi načini za povećanje ili smanjenje topljivosti benzojeve kiseline u vodi. Dodatak jake kiseline smanjuje ionizaciju efektom "zajedničkog iona". Povećanje pH povećava ionizaciju benzojeve kiseline, što možda dovodi do reakcije.