Solvente
COS’E’ UN SOLVENTE:
Un solvente è un liquido che scioglie un soluto solido, liquido o gassoso, dando luogo ad una soluzione. In altre parole, un solvente è il componente di una soluzione che si presenta nello stesso stato di aggregazione della soluzione stessa. Il solvente più comune è l’acqua. Ed è quella sostanza presente in maggior quantità in una soluzione.
In genere, i solventi hanno un basso punto di ebollizione ed evaporano facilmente o possono essere rimossi per distillazione, lasciando ciò nonostante la sostanza disciolta intatta. I solventi non dovrebbero dunque reagire chimicamente con il soluto (ovvero devono essere chimicamente inerti). Possono anche essere utilizzati per estrarre composti solubili da un miscuglio.
Sono solitamente liquidi chiari e incolori e spesso presentano un odore caratteristico. La concentrazione di una soluzione è l’ammontare di composto disciolto in un certo volume di solvente. La solubilità è l’ammontare massimo di composto solubile in un certo volume di solvente a data temperatura.
Il termine solvente organico si riferisce ai solventi che sono composti organici. Usi comuni dei solventi organici sono nel lavaggio a secco (es. tetracloroetilene), come colle (es. acetone, acetato di metile, acetato di etile) come rimotori di macchie (es. esano), nei detergenti, profumi e soprattutto nelle sintesi chimiche.
Polarità, solubilità e miscibilità del solvente
Solventi e soluti possono essere classificati come polari e non polari (o apolari).
La polarità di un solvente può essere misurata a mezzo della costante dielettrica o del momento di dipolo elettrico. In particolare, i solventi polari presentano elevati valori della costante dielettrica e del momento di dipolo, mentre i solventi apolari presentano bassi valori della costante dielettrica e del momento di dipolo.
Il carattere polare o apolare di un solvente determina la natura dei composti che il solvente può sciogliere e la natura degli altri solventi e/o liquidi con i quali si può miscelare. Di norma, solventi polari sciolgono meglio composti polari e solventi non polari sciolgono meglio composti non polari. Tale evidenza sperimentale risale agli alchimisti medievali, che la riassumevano nella frase “similia similibus solvuntur” (dal latino, traducibile in “il simile scioglie il simile”).
In particolare, l’acqua è un solvente polare, per cui le sostanze che si sciolgono meglio nell’acqua (dette “idrofile”) sono in genere polari, mentre le sostanze che si sciolgono in acqua con più difficoltà (dette “lipofile”) sono in genere apolari.
Composti fortemente polari come i sali inorganici o gli zuccheri si sciolgono solo in solventi molto polari come l’acqua, mentre composti fortemente apolari come gli oli o le cere si sciolgono solo in solventi organici estremamente apolari, come l’esano. Analogamente, acqua e esano (o aceto e olio extravergine d’oliva) non sono miscibili tra loro e si separeranno velocemente formando due fasi distinte, anche dopo aver mescolato energicamente.
Esistono comunque delle eccezioni a tale regola empirica: ad esempio, il metanolo (avente costante dielettrica pari a 32,6, quindi polare) e il toluene (avente costante dielettrica pari a 2,4, quindi apolare) sono miscibili tra loro.[3] Un’altra eccezione in tal senso è data dalla miscela acqua-isopropanolo.
Solvente protico e aprotico
I solventi polari possono a loro volta essere suddivisi in solventi protici polari e solvente aprotici polari. L’acqua (H-O-H), l’etanolo (CH3-CH2-OH) o l’acido acetico (CH3-COOH) sono rappresentanti della famiglia dei protici. Un comune solvente aprotico è l’acetone (CH3-CO-CH3). Nelle reazioni chimiche l’uso di solventi polari protici favorisce reazioni di sostituzione nucleofila unimolecolare, viceversa i solventi polari aprotici favoriscono reazioni di sostituzione elettrofila bimolecolare.
Punto di ebollizione
Un’altra importante proprietà dei solventi è il loro punto di ebollizione che determina tra l’altro la velocità di evaporazione. Piccole quantità di solventi a basso punto di ebollizione, come il dietiletere o il cloruro di metilene, evaporeranno in pochi secondi a temperatura ambiente, mentre solventi ad alto punto di ebollizione come l’acqua o il dimetilsolfossido richiedono alte temperatura o la riduzione della pressione ambiente perché l’evaporazione abbia luogo in maniera efficiente.
Densità
La maggior parte dei solventi hanno densità minore dell’acqua. Sono quindi più leggeri e si staglieranno sopra l’acqua. Un’importante eccezione sono i solventi alogenati come il cloroformio, che si poggerà sul fondo. Questo è importante da tenere a mente durante sintesi chimiche di solubilizzazione di solventi immiscibili con l’acqua e l’acqua stessa.
Interazioni chimiche
Un solvente crea numerose deboli interazioni con il soluto allo scopo di solubilizzarlo. Le più comuni interazioni sono le deboli forze di van der Waals (dipolo indotto), la più forte interazione dipolo-dipolo, e l’ancora più forte interazione dei legami a ponte d’idrogeno. Queste interazioni portano alla solvatazione.
