Obsah
Kyselina benzoová, ktorej chemická štruktúra je C6H5COOH, je spojenie vo vode nerozpustnej molekuly benzénu (s voľným atómom vodíka) so skupinou karboxylovej kyseliny (-COOH). Je to táto skupina karboxylovej kyseliny, ktorá dáva kyseline benzoovej mieru rozpustnosti vo vode. To súvisí s „ionizáciou“. Voda sa môže na kyselinu benzoovú viazať vodíkovými väzbami. Molekuly vody sa navyše môžu stabilizovať tvorbou „benzoátového“ iónu.
Hlavný dôvod nízkej rozpustnosti
Hlavným dôvodom, prečo sa kyselina benzoová v studenej vode rozpúšťa len málo, je ten, že aj keď je skupina karboxylovej kyseliny polárna, väčšina molekuly kyseliny benzoovej nie je polárna (voda je polárna). Iba karboxylová skupina je. Okrem toho neexistujú žiadne vnútorné stabilizačné štruktúry, ktoré by zvýhodňovali karboxylát, -COO (-), pozdĺž karboxylátu, -COOH.
Vodíková väzba
Ak nie je v prítomnosti vody, môžu dve molekuly kyseliny benzoovej vytvárať takzvaný dimér. V tomto príklade je to molekula vodíka pripojená k druhej molekule.
V prítomnosti vody, hoci pri nízkej ionizácii, môže voda viazať vodík na kyselinu benzoovú. Páči sa ti to:
C6H5COOH + H2O ---> C6H5COO-H-OH2.
Takéto druhy viazané na vodík môžu dosiahnuť bod ionizácie.
Ionizácia
Okrem vodíkových väzieb môže dôjsť k úplnej ionizácii, ak existuje nejaký pôvodca, ktorý to vynúti. Bázy môžu vynútiť ionizáciu, ale pri obmedzenom stupni vody produkuje ionizáciu podľa reakčnej rovnice
C6H5COOH + H2O ---> C6H5COO (-) + H3O (+)
Ionizácia zaručuje rozpustnosť vo vode, pretože voda je polárne rozpúšťadlo.
Teplo zvyšuje rozpustnosť
Prídavok tepla zvyšuje rozpustnosť, pretože časť zvýšenej energie dostatočne rozťahuje vodíkové väzby hneď, ako dôjde k ionizácii. Ióny sú podľa definície polárne, takže sa rôzne rozpúšťajú, čo naznačuje ióny, ktoré sa potom rozpustia vo vode.
Zvýšená rozpustnosť
Okrem zmien teploty existujú aj iné spôsoby, ako zvýšiť alebo znížiť rozpustnosť kyseliny benzoovej vo vode. Pridanie silnej kyseliny znižuje ionizáciu účinkom „spoločného iónu“. Zvýšenie pH zvyšuje ionizáciu kyseliny benzoovej, čo môže viesť k reakcii.