Kas ir polārais šķīdinātājs?

Polārais šķīdinātājs ir šķidrums ar molekulām, kurām tā formas dēļ ir neliels elektriskais lādiņš. Piemēram, ūdens ir molekula ar vienu skābekļa un diviem ūdeņraža atomiem. Abi ūdeņraža atomi atrodas nevis pretējās skābekļa pusēs, bet gan leņķī. Tas rada nelielu elektriskā lādiņa nelīdzsvarotību ūdens molekulā, ko sauc arī par polaritāti.

Kad cieta molekula tiek ievietota polārā šķīdinātājā, tā var izšķīst, ja tai ir sava polaritāte. Tas notiek tāpēc, ka cietās vielas molekulas piesaista šķīdinātāja vājie elektriskie lādiņi. Polāro materiālu piemēri ir sāls un cukurs, kas abi viegli šķīst ūdenī, kas ir visizplatītākais polārais šķīdinātājs uz Zemes.

Polārs šķīdinātājs parasti neizšķīdina nepolārus materiālus un otrādi. Sāls un cukurs nešķīst lielākajā daļā organisko šķīdinātāju, jo nav elektriskā lādiņa, kas piesaistītu molekulas. Termins “līdzīgs dod priekšroku līdzīgam” bieži tiek lietots, lai atzīmētu polāro materiālu izvēli polāriem šķīdinātājiem un līdzīgi nepolāriem materiāliem. Šim noteikumam ir daži reti izņēmumi, jo nepolāriem šķīdinātājiem var būt nelieli elektriskie lādiņi, kas var atdarināt polāros.

Kad cieta viela tiek ievietota šķīdinātājā un izšķīst, cietās molekulas tiek izkliedētas vai vienmērīgi izkliedētas šķīdinātājā. Šis izšķīdušais maisījums saglabāsies stabils tik ilgi, kamēr paliks pietiekami daudz šķīdinātāja, lai ieskautu cietās molekulas. Nokrišņi vai cietās vielas atdalīšanās no maisījuma var notikt, ja tajā ir vairāk cietas vielas, nekā var izšķīdināt. Šos šķīdumus sauc par piesātinātiem, un temperatūras izmaiņas var izraisīt cietas vielas nogulsnēšanos no izšķīdinātā maisījuma.

Polāros šķīdinātājus bieži klasificē, norādot tā dielektrisko konstanti vai polaritātes indeksu. Dielektriskā konstante ir paraugā esošā šķīdinātāja elektrisko īpašību mērījums pret tukšu kondensatoru, kas notur materiālu, kamēr caur to iet elektriskā strāva. Polārais indekss ir relatīvs mērījums, kas raksturo šķīdinātāja spēju izšķīdināt dažādus standarta polāros materiālus. Abos testos izmērītā konstante jeb indekss tiek ievietots izplatīto šķīdinātāju tabulā, ko var izmantot ķīmisko procesu šķīdinātāju identificēšanai.

Cita veida šķīdinātāju, virsmaktīvās vielas, var izmantot, lai izveidotu polāru un nepolāru materiālu maisījumus. Virsmaktīvās vielas ir molekulas, kas ir polāras un nepolāras katrā galā. Šie materiāli radīs polārā gala molekulārās saites ar līdzīgām molekulām un līdzīgi ar nepolāro galu.
Šāda efekta piemērs ir roku krēms. Ūdens un eļļaini mitrinātāji parasti nesajaucas, un sakrata tie galu galā atdalās. Virsmaktīvās vielas pievienošana izraisa abu nešķīstošo materiālu stabilas emulsijas veidošanos. Eļļa un ūdens nešķīst, jo tie nešķīst viens otrā, būdami polāri un nepolāri. Virsmaktīvā viela saista abus materiālus, un tie ilgstoši saglabā stabilas emulsijas.