Rozpouštědlo je kapalina nebo plyn, který rozpouští pevnou, kapalnou nebo plynnou rozpustnou látku, čímž vzniká roztok.
Nejběžnějším rozpouštědlem v každodenním životě je voda. Většina ostatních běžně používaných rozpouštědel jsou organické chemikálie (obsahující uhlík). Ty se nazývají organická rozpouštědla. Rozpouštědla mají obvykle nízký bod varu a snadno se odpařují nebo mohou být odstraněna destilací, přičemž rozpuštěná látka zůstane na místě. Pro rozlišení mezi rozpuštěnými látkami a rozpouštědly jsou rozpouštědla obvykle přítomna ve větším množství. Rozpouštědla mohou být také použita k extrakci rozpustných sloučenin ze směsi, nejčastějším příkladem je vaření kávy nebo čaje s horkou vodou. Rozpouštědla jsou obvykle čiré a bezbarvé kapaliny a mnohé z nich mají charakteristický zápach. Koncentrace roztoku je množství sloučeniny, která je rozpuštěna v určitém objemu rozpouštědla. Rozpustnost je maximální množství sloučeniny, která je rozpustná v určitém objemu rozpouštědla při stanovené teplotě. Běžné použití organických rozpouštědel je v chemickém čištění (např. tetrachlorethylen), jako ředidla barev (např. toluen, terpentýn), jako odlakovače nehtů a rozpouštědla lepidel (aceton, methylacetát, ethylacetát), v odlakovačích skvrn (např. hexan, petrolether), v detergentech (citrusové terpeny), v parfémech (ethanol) a v chemických syntézách. Použití anorganických rozpouštědel (jiných než voda) je typicky omezeno na výzkumnou chemii a některé technologické procesy.
V roce 2005 měl celosvětový trh s rozpouštědly celkový objem kolem 17,9 milionu tun, což vedlo k obratu okolo 8 miliard eur.[Jak na odkaz a odkaz na shrnutí nebo text]
Když se jedna látka rozpustí v jiné, vznikne roztok. To je rozdíl od směsi, kde se jedna sloučenina přidá k druhé a nevytvoří se žádná chemická vazba;[Jak odkazovat a odkazovat na shrnutí nebo text] způsob, jak přemýšlet o směsích a roztocích, je porovnat šálek vody s pískem smíchaným v porovnání se sodou, kde jsou všechny složky jednotné, aby se vytvořila nová látka. Na dně nezůstanou žádné zbytky. Mísení se označuje jako mísitelnost, zatímco schopnost rozpustit jednu sloučeninu v jinou je známá jako rozpustnost. Nicméně, kromě mísení, obě látky v roztoku mohou vzájemně působit specifickými způsoby. Rozpouštění popisuje tyto interakce. Když se něco rozpustí, molekuly rozpouštědla se uspořádají kolem molekul rozpuštěné látky. Teplo se vyvíjí a entropie se zvyšuje, takže roztok je termodynamicky stabilnější než samotná rozpuštěná látka. Toto uspořádání je zprostředkováno příslušnými chemickými vlastnostmi rozpouštědla a rozpuštěné látky, jako je vodíková vazba, dipólový moment a polarizabilita.
Dielektrické konstanty nejsou jediným měřítkem polarity. Protože rozpouštědla používají chemici k provádění chemických reakcí nebo k pozorování chemických a biologických jevů, jsou zapotřebí specifičtější měřítka polarity.
Grunwaldova Winsteinova mY stupnice měří polaritu z hlediska vlivu rozpouštědla na hromadění kladného náboje rozpuštěné látky během chemické reakce.
Kosowerova stupnice Z měří polaritu ve smyslu vlivu rozpouštědla na uv absorpční maxima soli, obvykle jodidu pyridinia nebo zwitterionu pyridinia.
Stupnice dárcovského počtu a dárcovského akceptoru měří polaritu ve smyslu interakce rozpouštědla se specifickými látkami, jako je silná Lewisova kyselina nebo silná Lewisova báze.
Polarita, dipólový moment, polarizovatelnost a vodíková vazba rozpouštědla určuje, jaký typ sloučenin je schopno rozpustit a s jakými dalšími rozpouštědly nebo kapalnými sloučeninami je mísitelné. Pravidlem je, že polární rozpouštědla nejlépe rozpouštějí polární sloučeniny a nepolární rozpouštědla nejlépe rozpouštějí nepolární sloučeniny: „jako se rozpouští jako“. Silně polární sloučeniny jako cukry (např. sacharóza) nebo iontové sloučeniny, jako anorganické soli (např. stolní sůl) se rozpouštějí pouze ve velmi polárních rozpouštědlech, jako je voda, zatímco silně nepolární sloučeniny jako oleje nebo vosky se rozpouštějí pouze ve velmi nepolárních organických rozpouštědlech, jako je hexan. Podobně voda a hexan (nebo ocet a rostlinný olej) nejsou mísitelné mezi sebou a rychle se oddělí do dvou vrstev i po dobrém protřepání.
Polární protic a polární a-protic
Rozpouštědla s relativní statickou permitivitou větší než 15 lze dále rozdělit na protická a aprotická. Protická rozpouštědla solvátují aniony (záporně nabité rozpuštěné látky) silně prostřednictvím vodíkové vazby. Voda je protické rozpouštědlo. Aprotická rozpouštědla jako aceton nebo dichlormethan mívají velké dipólové momenty (oddělení parciálních kladných a parciálních záporných nábojů v rámci téže molekuly) a solvátují kladně nabité látky prostřednictvím svého záporného dipólu. V chemických reakcích použití polárních protických rozpouštědel upřednostňuje reakční mechanismus SN1, zatímco polární aprotická rozpouštědla upřednostňují reakční mechanismus SN2.
Další důležitou vlastností rozpouštědel je bod varu. Ten také určuje rychlost odpařování. Malé množství nízkovroucích rozpouštědel jako diethylether, dichlormethan nebo aceton se odpaří během několika sekund při pokojové teplotě, zatímco vysokovroucí rozpouštědla jako voda nebo dimethylsulfoxid potřebují vyšší teploty, průtok vzduchu nebo použití vakua pro rychlé odpařování.
Pro srovnání: bod varu vody je při STP 100 °C.
Většina organických rozpouštědel má nižší hustotu než voda, což znamená, že jsou lehčí a na hladině vody vytvoří samostatnou vrstvu. Důležitá výjimka: mnoho halogenovaných rozpouštědel jako dichlormethan nebo chloroform klesne na dno nádoby a voda zůstane jako vrchní vrstva. To je důležité mít na paměti při dělení sloučenin mezi rozpouštědla a vodu v separační nálevce během chemických syntéz.
Většina organických rozpouštědel je hořlavá nebo vysoce hořlavá v závislosti na jejich těkavosti. Výjimkou jsou některá chlorovaná rozpouštědla jako dichlormethan a chloroform. Směsi par rozpouštědel a vzduchu mohou explodovat. Páry rozpouštědel jsou těžší než vzduch; klesají ke dnu a mohou cestovat na velké vzdálenosti téměř neředěné. Páry rozpouštědel lze nalézt také v údajně prázdných sudech a plechovkách, což představuje nebezpečí vzplanutí požáru; proto by prázdné nádoby s těkavými rozpouštědly měly být skladovány otevřené a vzhůru nohama.
Diethylether i disulfid uhličitý mají výjimečně nízké teploty samovznícení, které značně zvyšují riziko požáru spojené s těmito rozpouštědly. Teplota samovznícení disulfidu uhličitého je nižší než 100 °C (212 °F), takže v důsledku toho jsou objekty jako parní potrubí, žárovky, ohřívací desky a nedávno uhašené bunsenovy hořáky schopny vznítit jeho páry.
Ethery jako diethylether a tetrahydrofuran (THF) mohou při vystavení kyslíku a světlu vytvářet vysoce výbušné organické peroxidy, THF je běžně schopen vytvářet takové peroxidy lépe než diethylether. Jedním z nejnáchylnějších rozpouštědel je diisopropylether.
Heteromat (kyslík) stabilizuje tvorbu volného radikálu, který vzniká odběrem atomu vodíku jiným volným radikálem. Takto vytvořený volný radikál centrovaný uhlíkem je schopen reagovat s molekulou kyslíku a vytvořit peroxidovou sloučeninu. Pro zjištění přítomnosti peroxidu v etheru lze použít řadu zkoušek; jednou z nich je použití kombinace síranu železitého a thiokyanátu draselného. Peroxid je schopen oxidovat iont Fe2+ na iont Fe3+, který pak tvoří tmavě červený koordinační komplex s thiokyanátem. V extrémních případech mohou peroxidy vytvářet krystalické pevné látky v nádobě etheru.
Pokud použité vysoušedlo nemůže peroxidy zničit, budou se během destilace koncentrovat kvůli vyššímu bodu varu. Když se vytvoří dostatečné množství peroxidů, mohou vytvořit krystalickou a nárazově citlivou tuhou sraženinu. Když se tato pevná látka vytvoří v ústí láhve, otočením uzávěru se může získat dostatek energie k detonaci peroxidu. Tvorba peroxidu není významný problém, když se rozpouštědla rychle spotřebovávají; jsou spíše problémem pro laboratoře, kterým trvá roky, než dokončí jednu láhev. Ethery se musí skladovat ve tmě v uzavřených nádobách za přítomnosti stabilizátorů, jako je butylhydroxytoluen (BHT) nebo nad hydroxid sodný.
Peroxidy lze odstranit promytím kyselým síranem železitým (II), filtrací přes oxid hlinitý nebo destilací ze sodíku/benzofenonu. Hliník peroxidy nezničí, pouze je zachytí. Výhodou použití sodíku/benzofenonu je, že se odstraní i vlhkost a kyslík.
Mnoho rozpouštědel může při vdechnutí ve velkém množství vést k náhlé ztrátě vědomí. Rozpouštědla jako diethylether a chloroform se v medicíně používají jako anestetika, sedativa a hypnotika již dlouhou dobu. Ethanol (obilný alkohol) je široce užívaná a zneužívaná psychoaktivní droga. Diethylether, chloroform a mnoho dalších rozpouštědel (např. z benzinu nebo lepidel) se rekreačně používají při čichání lepidla, často se škodlivými dlouhodobými zdravotními účinky jako neurotoxicita nebo rakovina. Methanol může způsobit vnitřní poškození očí, včetně trvalé slepoty.
Je zajímavé poznamenat, že ethanol má synergický účinek, pokud se užívá v kombinaci s mnoha rozpouštědly. Například kombinace toluenu/benzenu a ethanolu způsobuje větší nevolnost/zvracení než kterákoli z těchto látek samostatně. Mnoho chemiků si dává záležet na tom, aby nepili pivo/víno/jiné alkoholické nápoje, pokud vědí, že byli vystaveni aromatickému rozpouštědlu.[Jak odkazovat a odkaz na shrnutí nebo text]
Kontaminace životního prostředí
Hlavní způsob, jak vyvolat účinky na zdraví, vzniká při rozlití nebo úniku rozpouštědel, která se dostanou do podkladové půdy. Vzhledem k tomu, že rozpouštědla snadno migrují na značné vzdálenosti, není vznik rozsáhlé kontaminace půdy neobvyklý; na celém světě může existovat asi 5000 míst, kde dochází k velké podpovrchové kontaminaci rozpouštědly; to představuje zdravotní riziko zejména v případě zasažení zvodnělých vrstev.
Některá rozpouštědla včetně chloroformu a benzenu (složka benzinu) jsou karcinogenní. Mnohá další mohou poškodit vnitřní orgány, jako jsou játra, ledviny nebo mozek.
Tabulka vlastností běžných rozpouštědel
Rozpouštědla jsou seskupena do nepolárních, polárních aprotických a polárních protických rozpouštědel a seřazena podle rostoucí polarity. Polarita je dána jako dielektrická konstanta. Hustota rozpouštědel, která jsou těžší než voda, je tučná.