Oplosbaarheid

Datum: November 2004

Principe:

Oplosbaarheid van polaire en apolaire oplosmiddelen.

Materiaal:

  • Reageerbuisrek
  • Reageerbuizen
  • Water

  • Wasbenzine

  • Slaolie

  • Afwasmiddel

Uitvoering:

  • Je hebt voor je flesjes staan bevattende (sla)olie, water, afwasmiddel, wasbenzine.
  • Schenk enkele ml slaolie en enkele ml water in een reageerbuis en schud. 
  • Voeg nu een druppel afwasmiddel toe, schud en observeer.
  • Schenk enkele ml wasbenzine en enkele ml water in een reageerbuis en schud. 
  • Schenk er vervolgens 1 a 2 ml slaolie bij en observeer.

Resultaten:

Discussie en conclusie:

Waar we hier mee te maken hebben is oplosbaarheid.  Zoals jullie al thuis ervaren hebben lossen suiker en keukenzout heel er goed op in water. Zoals we aan bovenstaand experiment kunnen zien lossen slaolie en wasbenzine niet op in water maar slaolie weer wel in wasbenzine. Dat een vloeistof niet oplost in water kunnen we zien als er twee lagen gevormd worden. Stoffen die niet goed oplossen in water noemen we hydrofobe stoffen terwijl we stoffen die wel goed in water oplossen hydrofiel noemen.

Vetachtige stoffen bestaan uit moleculen die niet met watermoleculen gemengd kunnen worden. Dat komt doordat watermoleculen elkaar onderling sterker aantrekken dan vet- of oliemoleculen onderling doen. Vetachtige stoffen lossen dus wel op in andere vetachtige stoffen (bv olie's) en in oplosmiddelen zoals benzine, hexaan, terpentine, etc. 

Als je olie op water schenkt blijft de olie als een aparte laag op het water drijven. Schud je beide vloeistoffen goed door elkaar dan ontstaat een troebel mengsel (een emulsie) die al snel weer schift (weer twee vloeistoflagen vormt) met de olie als bovenste laag. Olie en water mengen dus niet. 

We zien ook dat na het toevoegen van een beetje zeep de situatie veranderd. Er ontstaat een flinke schuimvorming, en een deel van de olie lijkt nu wel in het water op te lossen. In dit geval maken we hier echter een zgn emulsie. Bij een emulsie maken we heel kleine oliedruppels die zich dan verdelen in het water.  Het lijkt op oplossen maar is het niet, we praten dan over een vloeistof-vloeistof emulsie. Schuimvorming ontstaat omdat we lucht erdoorheen mengen. We maken dan een gas-vloeistof emulsie. 


Olie-in-water emulsie

Opmerkingen:

  • hydrofiel = waterlievend. Uit het Grieks: Hydros = water; Filos = vriend.
    hydrofoob = watervrezend

  • Melk is ook een emulsie van vetdeeltjes in water. Dat kun je makkelijk zichtbaar maken door wat azijn aan melk toe te voegen. De melk gaat dan schiften.

Literatuur:

  • Teun Pieters; 'Wolters' Scheikunde in je pocket'; Wolters-Noordhoff; 2004; ISBN 9001970737; p. 60-64.

  • J.W. Storm van Leeuwen; 'Contexten'; Ceedata Chaam; 1996; ISBN 9071947300; p.33-39, 50.

  • J. Viorst; 'Zelf op onderzoek'; Roelofs van Goor; 1966; p. 22,23.

Relevante websites:

Achtergrondinformatie:

Oplosbaarheid van enkele stoffen:

stof oplosbaarheid bij 20 oC
suiker 900 g/l
keukenzout (natriumchloride) 360 g/l
gips (calciumsulfaat) 2.6 g/l
zuurstof 0.043 g/l

Een globale indeling voor oplosbaarheid is:

  • goed oplosbaar: > 10 g/l
  • matig oplosbaar: 1- 10 g/l
  • slecht oplosbaar: < 1 g/l

Oplosbaarheid van stoffen kan be´nvloedt worden door externe factoren zoals de temperatuur. De oplosbaarheid van vaste stoffen is groter bij een hogere temperatuur. Voor gassen geldt echter het tegenovergestelde. Aangezien een hogere temperatuur betekent dat de moleculen sneller bewegen betekent dit dat ze makkelijker uit de oplossing kunnen ontsnappen.


Zeepmoleculen bestaan uit een lange koolwaterstofketen aan een eind, die waterafstotend (hydrofoob) is en de andere kant is wateraantrekkend (hydrofiel). In water zullen de zeepmoleculen zich zo rangschikken, dat de waterafstotende delen uit het water steken of tegen een ander oppervlak en de wateraantrekkende delen in het water. Dit heeft tot resultaat, dat de oppervlaktespanning vermindert, want de waterafstotende einden worden afgestoten door de watermoleculen en dus hebben de oppervlaktemoleculen een kleinere aantrekkingskracht naar het centrum van de vloeistof. Door de bovenvermelde eigenschappen van zeep, zal een klein druppeltje vloeibare zeep, dat op een wateroppervlak wordt gelegd, zich zodanig over het oppervlak verspreiden dat een zo dun mogelijke (monomoleculaire) laag ontstaat. 

Schuim wordt geproduceerd, wanneer een stof,die aan een vloeistof wordt toegevoegd, een duidelijke vermindering van de oppervlaktespanning teweeg brengt. Zuivere stoffen schuimen niet. Het systeem van belletjes dat door zo een combinatie wordt geproduceerd kan gedurende langere tijd behouden blijven en zal slechts in elkaar zakken, tengevolge van externe verstoringen zoals stof, temperatuurveranderingen of trillingen. 


Hoe zitten watermoleculen aan elkaar vast? 

Waterstofatomen worden aangetrokken door andere atomen zoals zuurstofatomen, aangezien elektronen van het waterstofatoom sterker naar het zuurstofatoom worden getrokken, dit komt door de grotere aantrekkingskracht van het zuurstofatoom voor elektronen. Als gevolg hiervan hebben zuurstofatomen gedeeltelijk een zeer lichte negatieve lading, terwijl waterstofatomen een gedeeltelijke, zeer lichte positieve lading hebben. De licht positief geladen waterstofatomen worden daarom aangetrokken tot de licht negatief geladen zuurstofatomen van andere watermoleculen. Deze aantrekkingskrachten worden waterstofbruggen genoemd. De krachten die twee moleculen via een waterstofbrug met elkaar verbinden, zijn veel sterker dan de krachten tussen koolwaterstofmoleculen onderling. Door deze aantrekkingskracht tussen waterstof- en zuurstofatomen heeft water een veel hoger kookpunt dan een ander molecuul met dezelfde massa. Waterstofbruggen kunnen ook gevormd worden tussen waterstof en zwavel- of stikstof (SH-R en NH2-R).   

         Waterstofbruggen

 


08-01-2017