Hvorfor løsner sukkerbitene raskere i varmt vann?

 

Bakgrunn

Når et stoff, eller løsemiddel, oppløses, fordeles det homogent til et annet stoff, løsningsmidlet. Det tar energi for den faste strukturen til oppløsningen å bryte. Det tar også energi å bryte bindingene som holder oppløsningsmidlet sammen. Nye molekylære bindinger dannes mellom løsningsmidlet og løsningsmidlet. For bestemte kombinasjoner av stoffer, er energien som frigjøres som en oppløses til en annen, større enn den energi det koster å oppløse. Når dette er sant, er løsningen løselig i løsningsmidlet.

Temperatur

Temperatur er en fysisk egenskap. Det kan endres uten å påvirke et stoffs natur. Temperatur er definert som et mål på molekylernes gjennomsnittlige energi i den substansen. I et fluidlignende vann omdannes dette til hvert molekyl som beveger seg med høyere hastighet. Når en molekyl støter på et andre molekyl, kan noe av den energien overføres. Denne energien kan bryte intermolekylære bindinger, som de som holder krystaller sammen, eller hydrogenbindingene mellom vannmolekyler.

Oppløsning

Sukker er et eksempel på et fast stoff som er oppløselig i vann. I sin faste form danner den en krystallinsk struktur. Å bryte denne strukturen tar energi. Selv om det er energetisk gunstig for sukker å oppløse i vann, vil det skje raskere i varmt vann. Det er mer energi i varmt vann, så det er mer energi tilgjengelig for å bryte opp den krystallinske strukturen. Det samme prinsippet bidrar til å forklare hvorfor det å blande et glass med en sukkerbit vil øke hvor fort det oppløses. Omrøring legger til energi i systemet.

Metning

Det er en grense for hvor mye av ett stoff som skal løses opp i et annet. Dette kalles metning. Metningspunktet for et oppløsningsmiddel i et løsningsmiddel er avhengig av systemets fysiske forhold. Temperatur og trykk kan både påvirke metningspunktet. Når du åpner en boks med karbonholdig drikke, faller trykket, og metningspunktet endres. Gassen i systemet overskrider metningspunktet, og det kommer ut av løsningen som bobler.

Unntak

Ikke alle stoffer vil oppløse mer eller raskere i et varmere løsningsmiddel. Et vanlig observert eksempel på dette er oksygen i vann. Om sommeren, når de øverste lagene av vannet er varmere, blir fisk hyppigere funnet på bunnstrømmene og innsjøene. Dette er fordi de søker de oksygenrike delene av vannet. Selv dispensere vann fra springen, kan du se at varmt vann noen ganger vil ha bobler mens kaldt vann ikke gjør det. Dette skjer fordi med varmt vann kommer gassene ut av løsningen. Sukker er et eksempel på et krystallinsk fast stoff som er oppløselig i vann. Det kan oppløse hurtigere i varmt vann enn kaldt vann fordi det er mer energi i varmtvannsmolekylene. Fordi de beveger seg raskere, har de mer energi for å bryte bindingene som holder sukkeret sammen. Det er også mer energi tilgjengelig for å bryte hydrogenbindingene som holder vannet sammen.