Бензол, C6H6, является углеводородом, содержащимся в сырой нефти, и основным компонентом бензина. Он используется для изготовления синтетических волокон, моющих средств и даже лекарств. Вы можете получить бензойную кислоту, химическую структуру C6H5COOH, из бензола, объединив нерастворимую в воде молекулу бензола с группой карбоновой кислоты (-COOH). Это производит растворимый в воде, приятно пахнущий белый порошок, который используется для ароматизаторов и духов. Образование бензойной кислоты связано с «ионизируемостью». Вода может присоединяться к бензойной кислоте посредством водородных связей. Кроме того, молекулы воды могут стабилизировать образование «бензозатного» иона.

Основная причина низкой растворимости

Основная причина, по которой бензойная кислота лишь незначительно растворяется в холодной воде, заключается в том, что, хотя группа карбоновой кислоты является полярной, основная масса молекулы бензойной кислоты является неполярной (вода является полярной). Только карбоновая группа является полярной. Кроме того, нет внутренних стабилизирующих структур, которые бы благоприятствовали карбоксилату, -COO (-), по сравнению с карбоновой кислотой, -COOH.

Водородная связь

Когда нет воды, две молекулы бензойной кислоты могут образовывать то, что называется димером. В этом случае одна молекула водорода связывается со второй молекулой.

В присутствии воды, хотя ей и не хватает ионизации, вода может образовывать водородную связь с бензойной кислотой. Таким образом:

C6H5COOH + H2O → C6H5COO - H - OH2.

Такие водородсвязанные частицы могут перейти в точку ионизации.
Ионизация

Помимо образования водородной связи, полная ионизация может иметь место, если есть какой-то возбудитель, чтобы вызвать это. Основания могут вызывать ионизацию, но в ограниченной степени вода производит ионизацию в соответствии со следующим уравнением реакции:

C6H5COOH + H2O → C6H5COO (-) + H3O (+)

Ионизация гарантирует растворимость в воде, поскольку вода является полярным растворителем.

Тепло увеличивает растворимость

Добавление тепла значительно увеличивает растворимость, потому что часть увеличенной энергии в достаточной степени удлиняет водородные связи, так что происходит ионизация. Ионы по определению полярны, поэтому общий трюизм, подобно тому, как растворяется, указывает, что ионы затем растворятся в воде.

Увеличение растворимости

Помимо изменений температуры существуют и другие способы увеличения или уменьшения водорастворимости бензойной кислоты. Добавление сильной кислоты уменьшает ионизацию благодаря эффекту «общего иона». Увеличение pH увеличивает ионизацию бензойной кислоты, что может привести к реакции.

Бензойная кислота и другие растворители

Хотя его растворимость в воде низкая, бензойная кислота растворима в других растворителях. Некоторые из более предсказанных показателей растворимости для обычных растворителей включают 3,85 М для гексана и 9,74 М для этилацетата.