Vi kan starta med vattenmolekylen, dess atomer (H och O) hålls samman av kovalenta bindningar. Vattenmolekylen är en dipol.

Kvävemolekylen (N2) hålls också samman av en kovalent bindning. Kvävemolekylen är en nära nog perfekt neutral molekyl, en ickedipol.

Ickedipoler kan dock kortvarigt få dipolegenskaper för att elektronerna slumpmässigt rör på sej och kortvarigt kan ansamlas i ett område av molekylen eller atomens elektronmoln och då orsaka en laddningsobalans.

.

Vatten, dvs flera vattenmolekyler, har inte riktigt van der Waalskrafter, även om dom är i form av dipol-dipol-bindningar. Vattens van der Waalskraft är lite starkare än den genomsnittliga dipol-dipol-bindning hos många andra dipoler pga den starka väte-syre-bindningen mellan två olika molekyler, dvs väte från en molekyl och syre från en annan vattenmolekyl. Den starka väte-syre-bindningen har lite kovalent karaktär över sej, men det är inte viktigt för din fråga. Ibland kallas vattens dipol-dipolbindning; vätebindning och räknas inte riktigt som en van der Waalsbindning, därför att van der Waalsradien underskrids mellan dom två molekylerna.

En dipol-dipolbindningen är annars en typ av van der Waalskraft som kallas Keesomkraft.

Ibland räknas inte dipol-dipolbindning som van der Waalskraft och kallas då bara dipol-dipolbindning, kolla i din lärobok.

.

En dipol kan med sin laddning skjuta bort eller dra till sej en ickedipols elektroner. Då uppstår en dipol-ickedipol-bindning, som är svagare än en ren dipol-dipolbindning.

En dipol-ickedipol-bindning är en typ av van der Waalskraft som kallas Debyekraft, där ickedipolen tillfälligt får dipolegenskaper och därför benämns inducerad dipol.

En kvävemolekyl och en vattenmolekyl kan därför bilda en dipol-ickedipolbindning.

.

Slutligen finns en van der Waalskraft som kallas Londonkraften och som kortvarigt uppstår mellan två ickedipoler. T ex kan två kvävemolekyler bilda en ickedipol-ickedipolbindning.

#1 Tack så mycket för ditt svar! Så det är verkligen möjligt för vattenmolekyler att skapa bindningar med kvävgasmolekylen? Idag fick jag nämligen äntligen förklarat för mig att det inte går, och precis av samma anledning blandar sig inte olja med vatten på grund av att oljan är opolär medan vattnet är polärt. Men den där "debyekraften" säger ju emot det totalt. 🤔 Det enda vi har fått lära oss om är vätebindningar, dipol-dipolbindningar och Van der Waals bindningar ("Londonkraften"), men det kanske bara är för att göra det mindre avancerat och lättare att förstå till en början?

Det där med vilka ämnen i vätskeform (oftast) som löser sej bra med andra ämnen är ibland lurigt. Normalt sett löser sej dipoler bra med andra dipoler och ickedipoler löser bra med ickedipoler. Fetter och oljor kan lösa varandra. Vatten och salter (som bildar joner) kan lösas med varandra. Dipol-jonbindning är dessutom en helt egen typ av bindning.

.

Dom enklare alkoholerna kan lösa sej med vatten, men mer komplicerade alkoholmolekyler löser sej dåligt med vatten. Dock löser sej alkoholer för det mesta bra i ickedipola lösningsmedel, toluen, terpentin mm.

Att vissa alkoholer kan lösa sej lätt med både vatten och oljor beror på att alkoholmolekylen har ungefär lika betydande syre-väte-dipoldel (OH) och neutral kol-väte-del (CH)

Kemiska egenskaper, molekylstorlek, temperatur och tryck kan dock spela in på lösbarhet, så det är inte helt givet vilket ämne som löser vilket annat ämne. Många ämnen kan lösa sej litegrann med varandra, men kan inte blandas i obegränsade mängder.

Varför är aceton vattenlösligt?

.

Blandar man oljor och vatten, löser sej ibland en liten smula av oljan i vattnet. Likadant om man blandar i en liten smula vatten i olja, kan man ofta få en liten mängd vatten att lösa sej i oljan.

Så dipoler och ickedipoler är inte alla gånger helt olösbara med varandra, bara väldigt svårlösta.

Fråga någon som försökt dricka vatten som förorenats med någon form för fordonsbränsle. En liten del av bränslet/oljan har faktiskt löst sej i vattnet och det smakar inte gott och kan vara giftigt. Även lite smält smör kan lösa sej i mycket vatten och lite vatten kan lösa sej i en stor kastrull smält smör.

Frågan är vad din lärare säger på denna punkt. Kan lite ickedipol-bränsle lösa sej i dipolt vatten? Kan man smaka det? Vatten som blandats grundligt med dieselolja. Låt vattnet stå stilla så att dieseloljan flyter upp till ytan, så att dieselolja och vatten separerat. Om man sedan häller vattnet ur tunnan nertill, och dricker vattnet (rekommenderas ej), kan man i så fall känna en dieseloljesmak i vattnet?

.

Då kommer vi till kväve.

Kväve löser sej sämre än syre i vatten. Och gaser löser generellt sett bättre i vatten, ju kallare vattnet är.

Så hur mycket kväve kan man lösa i vatten som är 0 grader Celsius, vid normalt lufttryck? Är lufttrycket mycket lågt försvinner det mesta kvävet fort ur vattnet. Luft är både kväve och syre.

Vid normalt lufttryck, vid 0 grader Celsius, i normal luft löser sej endast 0,03 g kväve i 1000 g vatten, dvs ca en liter vatten. Det är ganska lite kväve, 0,03 g, med tanke på att kväve vid normalt lufttryck väger 1,2 g per liter ren kvävgas (100 % N2).

.

Mina siffror ovan kan vara fel. Fråga din lärare hur mycket kväve i vikt räknat som man kan lösa i en liter vatten vid 0 grader Celsius i normal atmosfär vid normalt lufttryck.

Fråga sedan hur mycket (giftiga ämnen) bensen och toluen i vikt räknat, man kan lösa i 1 liter vatten, 0 grader Celsius, normal atmosfär/lufttryck. (Alternativt 20 grader eller 25 grader Celsius, beroende på vad läraren har för tabellverk att tillgå.)

Vilket ämne av kväve, bensen och toluen löser sej lättast (med avseende på vikt) i vatten?

#3 Har inte det snarare med att göra att molekylerna får plats "emellan" vattenmolekylerna och att det är därför icke-dipola molekyler löser sig lite trots att de är olösliga? Eller de kanske skapar svaga bindningar med vattnet ändå, men som är för svaga för att vi ska ha någon nytta av att lära oss det?

Förlåt för massor av motfrågor, men det är massor av olika fakta beroende på vart man läser/frågar som säger emot varandra och jag vet inte vad jag ska tro på. Jag har i alla fall haft redovisningen nu och jag sa att kvävgas egentligen är olösligt (precis som matolja som också är opolärt, "lika löser lika") men att det kan få plats i hålrum mellan vattenmolekylera och blir då delvis lösligt trots allt. Det blir även mer lättlösligt vid lägre temperatur eftersom vattenmolekylerna då inte rör sig lika mycket och det blir lättare för kvävgasen att "hitta" hålrummen. Detta var rätt enligt min lärare. Men som sagt så är det inte helt otroligt att de kan ha utelämnat en del av faktan för att förenkla det hela eller göra det lättare för oss att förstå.

Jag har tyvärr inte möjlighet att fråga min lärare nu, men jag tänka på det du skrivit och fråga henne när jag får möjlighet.

Det kan vara intressant att se på saken ur ett perspektiv med frågor, istället för att leta förklaringar, tror jag. Jag kan säga som så att det troligen saknas svar på flera frågor.

Vi kommer in på ett område som vissa forskare kallar "vetenskapligt generande", dvs vi rör oss mot frågor där svaren ibland är tveksamma eller saknas.

.

T ex är den van der Waalskraft som kallas Londonkraften inte riktigt bra förklarad. Svårigheten i förklaringen beror på att van der Waalskraften även fungerar repellerande, bortstötande.

Och just i fallet med Londonkraften förstår jag inte varför dom repellerande krafterna upphäver dom attraktiva krafterna, då nettosumman av laddningsattraktion och -repulsion borde vara noll för "neutrala" molekyler som är ickedipoler.

.

Det är även lite underligt att van der Waalskraften anses vara ett resultat av nollpunktsfältet/nollpunktsenergin, som kan observeras i den sk Casimireffekten.

Man tar två tunna plattor av valfritt material och placerar plattorna med flatsidorna nära varandra. Det finns då mycket färre partiklar mellan plattorna än vad det kommer partiklar utifrån rymden. Plattorna pressas därför sakta samman. Men…

Förklaringen till Casimireffekten är att partiklarna är "låtsaspartiklar" som skapas tillfälligt, knuffar till valfri platta och sedan försvinner partiklarna. Fast vad är det för låtsaspartiklar? Har låtsasfotoner så mycket kraft?

.

Det är också lite oklart varför sand och sten varken löser sej i vatten eller olja. Det finns vissa bergarter som är så sköra att dom lätt kan smulas sönder och inbördes bindingar släpper, men varför kan inte stenen upplösas? Jag vet att man pratar om hög smältpunkt osv, men även vissa salter har ibland hög smältpunkt, fast löser sej ändå bra i vatten.

.

Sen visst, det pratas ibland om att det finns mellanrum mellan vattenmolekylerna. Det kan man se genom att lösa salter i vatten, och vattnets volym ökar bara lite eller inget, men lösningens densitet ökar istället. Saltjonerna får plats i mellanrummen mellan vattenmolekylerna och drar i vissa fall till sej vattenmolekyler extra kraftigt i jon-dipolbindningar.

Men…

Igen, om det är mellanrum som gör att lite kväve får plats i vattnet, borde kvävet inte få svårare att få plats om vattenmolekylerna pressas samman?

Ökar du trycket, t ex på större vattendjup, så ändras koncentrationen av kväve väldigt lite. Om det råder ett ökat yttre lokalt gastryck kan dock koncentrationen av kväve öka i vattnet, vilket kan leda till dykarsjuka om en dykare går upp till ytan för fort.

För vissa salter minskar lösbarheten om trycket minskar i vatten. Jag är inte klar över varför. Sen ska man ha klart för sej att vätskor är väldigt svåra att pressa samman. Även om trycket ökas kraftigt för vatten, minskar volymen sällan mer än 10 %.

Samtidigt har man löst syre och kväve även på väldigt stora djup i havet, för annars skulle fiskar inte kunna simma omkring flera km ner under havsytan.

Jag tror att det finns flera obesvarade frågor på detta område än besvarade. T ex är jag inte säker på att man helt förstår varför lim klarar av att limma ihop vissa material.

Varför kan vätebindning underskrida van der Waalsradien utan att bilda en kemisk förening?

Jag tror att dom noggrannare frågorna är obesvarade.

Dom ifrågasättande frågorna.