O ccl₄ pode se dissolver na água? por que ou por que não?

A solubilidade do tetracloreto de carbono CCl4 na água é muito baixa: 8 mg / litro a 20 ° C.

Por quê?

  1. Seus átomos de C e Cl não formam ligações de hidrogênio com as moléculas de H2O. Seus átomos de C são sombreados pelos átomos de cloro.
  2. As moléculas de CCl4 são simétricas. Eles não são dipolos, ao contrário das moléculas assimétricas de H2O, H3O (+) e OH (-).

Similibus solvuntur similar - ou substâncias similares se dissolvem, uma boa regra para os químicos. Portanto, a solubilidade do tetracloreto de carbono na água está no nível de ppm. Ao contrário do CCl4 simétrico, a água é uma molécula altamente polar, um atributo que determina a extensão de moléculas diferentes que se misturam. De fato, a água e o CCl4 (sg = 1,59) são imiscíveis e formam fases discretas, com o primeiro flutuando acima do último.

O tetracloreto de carbono afunda no fundo de um prato de água. CCl4 é insolúvel em água porque não é polar, enquanto a água é polar. Substâncias polares são solúveis em substâncias polares e não polares em não polares.

CCl4 não é polar. A simetria tetraédrica da molécula significa que todos os dipolos de ligação (C → Cl) serão todos cancelados. A molécula como um todo possui apenas forças de dispersão para atraí-la para outras moléculas. A água, por outro lado, é polar e pode se ligar ao hidrogênio com outras moléculas de água. Como uma camarilha de amigos que se apegam uns aos outros, com exclusão dos de fora, as moléculas de água são fortemente atraídas uma pela outra e espremem moléculas não polares como o CCl4. É por isso que CCl4 não é solúvel em água.

Números em primeiro lugar: 100 g de água dissolvem apenas 0,097 g de tetracloreto de carbono (CCl₄) a 0ºC, enquanto essa quantidade desce para 0,087 g a 25ºC.

Além disso, como sua densidade é de cerca de 1,6 g / cm³, o CCl₄ na verdade afunda no fundo de um determinado volume de água. Em outras palavras, CCl₄ é muito insolúvel em H₂O e não se dissolve nele.

Por que é que? Porque CC1 é um exemplo típico de um composto que, apesar de suas ligações CH muito polares, não possui polaridade geral. Isso não implica interações intermoleculares positivas com moléculas polares como, de fato, água. Em outras palavras, são possíveis poucas interações muito fortes ou nulas entre CCl₄ e H₂O: ambas preferem aderir a moléculas semelhantes (água com água, CCl₄ com CCl₄) e, assim, duas camadas se formarão quando CCl₄ for adicionado à água.

Há pelo menos duas perguntas aqui. O primeiro é que o CCl4 se dissolve na água e a resposta à pergunta está relacionada à solubilidade (se dissolvida na água, é solúvel). Então, qual é a definição de solubilidade? A USP diz que um composto é considerado solúvel em água se você puder dissolver 3 g ou mais em 100 mL de água. Isso significa que, se você puder obter apenas 2,95 g em 100 mL de água, ele não será solúvel em água. Mas não acho que as pessoas pensem de maneira tão binária sobre solubilidade para que termos como muito, moderado, ruim etc. sejam usados. Independentemente da definição, a maioria provavelmente diria que o CCl4 tem uma solubilidade em água muito baixa (0,1 g / 100 mL de água,

ICSC 0024 - TETRACLORETO DE CARBONO

)

Então, o que torna as coisas solúveis (na água ou de outra forma). A melhor idéia é que, para a solubilidade, o soluto (o que você deseja dissolver) interage mais fortemente com o solvente do que com ele próprio. Por exemplo, o NaCl (sal) é muito solúvel em água (cerca de 36 g / 100 mL de água a 20º C), portanto o NaCl deve interagir com a água mais do que consigo (provavelmente interações eletrostáticas entre Na + e o átomo de oxigênio da água, Cl- com átomos de hidrogênio da água). Mas o AgCl é quase insolúvel na água, portanto, neste caso, as interações do Ag + com o Cl- são muito mais fortes do que com a água.

No caso do CCl4, não há interações que suportem uma forte interação entre ele e a água (por exemplo, ligação de hidrogênio, eletrostática, iônica ou dipolo-dipolo), de modo que o CCl4 tende a interagir mais fortemente consigo mesmo do que com a água. Conseqüentemente, quando você mistura CCl4 e água, você obtém duas camadas, uma de água, a outra de CCl4 (camada inferior pelo que vale a pena) e uma quantidade muito pequena de CCl4 na água e uma quantidade muito pequena de água na água. Camada CCl4.

Quando dizemos que algo se dissolve na água, estamos efetivamente olhando as partículas da substância sendo separadas umas das outras pelas moléculas de água.

Seja A a substância a dissolver (soluto) e B seja a água (solvente).

Portanto, se uma substância se dissolve bem, devemos ver nosso sistema passando de

AAA e BBB para ABABAB

Se considerarmos isso do ponto de vista energético, o processo de dissolução envolve:

  1. Energia necessária para separar as partículas A
  2. Energia necessária para separar as partículas B
  3. Energia liberada pelas interações das partículas A e B.

Se a energia liberada de 3 é suficiente para compensar a energia requerida em 1 e 2, podemos dizer que o soluto se dissolve bem no solvente (solúvel).

Vamos voltar nossa atenção para as interações entre as moléculas de CCl4 e H2O.

CCl4 é uma molécula não polar e as forças que as mantêm unidas são forças dipolares instantâneas induzidas por dipolo (id-id) fracas.

H2O é uma molécula polar e as forças que as mantêm unidas são fortes ligações de hidrogênio.

Quando eles são misturados, a única forma de interação entre as moléculas de CCl4 e H2O são forças de identificação id fracas (uma vez que o CCl4 não é polar e sua nuvem de elétrons será polarizada pelas moléculas vizinhas de H2O).

A energia necessária para superar o id-id entre moléculas de CCl4 e superar as ligações de hidrogênio entre as moléculas de H2O é maior que a energia liberada pelo id-id formado entre as moléculas de CCl4 e H2O. Como tal, a mistura não ocorre.

O CCl4 existirá em uma camada separada da água e dizemos que o CCl4 é insolúvel em H2O. Embora o CCl4 também seja líquido, provavelmente usaríamos o termo imiscível em vez de insolúvel.