質問: 高校の時に「極性溶媒は極性溶媒に溶ける」「非極性溶媒は非極性溶媒に溶ける」と習いましたよね。 ある時に友達と辞書で調べていたら、ジエチルエーテルは非プロトン性極性溶媒と書いてありました。あれっ、エーテルって極性溶媒だったっけ? エーテルは水(極性溶媒)に溶けないから、極性溶媒ではないと思っていたのに、極性溶媒と書いているじゃないですか?酸素原子があるから電荷が偏っているという考えももちながら、この極性溶媒というところに疑問を持ちました。ヘキサンが水に溶けないのはそのままだと思うのですが、エーテルも溶けないというのは少し納得いきません。 非プロトン性溶媒という言葉が関わってきているのでしょうか?そこもよくわからないので、その点についてわかる方がおられるなら解答お願いします。
回答: まず,液体同士が「溶け合う」という現象を考えてみましょう。これは,熱力学ではギブス自由エネルギー変化で説明されます。理系の大学の経験者なら一度は見たことがあるΔG=ΔH-TΔSの式です。この式が授業で出始めたとたん,物理化学がいやになった人は多いでしょう。 溶け合うためには,ΔGがマイナスになる必要があります。温度TとエントロピーΔSは常に正ですから,ΔGが負になるにはΔHが負であるか,TΔSよりも小さくなる必要があります。つまり,ΔHが溶けるか溶けないかに大きな影響力を持っています。 ここで,ΔHは2つの物質の親和力に対応します。極性溶媒同士や非極性溶媒同士では親和性が良いのでΔHが充分小さくなったりマイナスになります。逆に,水と油のように親和性が悪い組み合わせでは大きなプラスの値になります。 質問に戻ると,世の中の溶媒は極性溶媒・非極性溶媒と2分されるのではなく,あくまでも混ぜるときの組み合わせで親和性が違い,その結果も変わってしまうということになります。ここのところが「例外」と見えてしまう部分です。 ちなみに,エーテルは意外と水に溶ける溶媒です。確か5%ぐらい溶けたと思います。極性溶媒の定義については,また質問があれば日を改めてお答えしたいと思います。