¿Por qué es que $\ce{CO2}$ es considerablemente más soluble en agua que $\ce{O2}$ ¿es?
$\ce{CO2}$ es no polar pero se disuelve en el agua que como $\ce{CO2}$ siendo no polar, no tiene ningún sentido.
¿Es la polaridad del enlace y que la polaridad del enlace es más importante en la solubilidad?
Si no es así, ¿por qué es $\ce{CO2}$ más soluble en agua que $\ce{O2}$ .
Tomado de mi respuesta a su pregunta original
Hay un par de razones por las que $\ce{CO2}$ es más soluble en agua que $\ce{O2}$ . Porque los dos $\ce{C=O}$ bonos en $\ce{CO2}$ están polarizados (mientras que en $\ce{O2}$ el enlace no está polarizado) facilita la disolución de la molécula de agua polar y la formación de enlaces de hidrógeno. Ambos factores estabilizarán un $\ce{CO2}$ molécula más que una $\ce{O2}$ molécula en el agua; la estabilización se traduce en una mayor solubilidad. Otro factor que aumenta la solubilidad de $\ce{CO2}$ en el agua es el hecho de que $\ce{CO2}$ reacciona con el agua para establecer un equilibrio con el ácido carbónico. $$\ce{CO2(aq) + H2O <=> H2CO3(aq)}$$ Esta reacción también mejorará $\ce{CO2}$ La solubilidad en el agua es mayor que la del oxígeno, que no reacciona con el agua.
Esta es una buena respuesta porque cubre ambas posibilidades - la solubilidad mejorada debido a los enlaces polarizados así como la reacción de $\ce{CO2}$ con agua. Sin embargo, creo que es importante señalar que la reacción con el agua es la principal responsable del aumento de la solubilidad. Para comprobarlo, eche un vistazo a la solubilidad de $\ce{CO}$ contra. $\ce{CO2}$ - $\ce{CO}$ es polar, pero es 60 veces menos soluble que $\ce{CO2}$ .
Buen punto thomij. Sin embargo, ten en cuenta que en $\ce{CO2}$ es el oxígeno el que está polarizado negativamente, mientras que en $\ce{CO}$ el oxígeno está polarizado positivamente. Sospecho que esto tiene un efecto significativo en el enlace de hidrógeno y, en consecuencia, en la solvatación. Como suele ocurrir, demasiadas variables y pocos experimentos.
@Jori "Ambos factores" me refiero a esto...Porque los dos $\ce{C=O}$ bonos en $\ce{CO2}$ están polarizados (mientras que en $\ce{O2}$ el enlace no está polarizado) lo hace 1) más fácil que la molécula de agua polar la solvente y 2) para formar enlaces de hidrógeno. La comunicación privada está bien, dame tu correo electrónico y me pondré en contacto contigo, o podríamos utilizar el chat de SE Chem.
Esto se debe a que $\ce{CO2}$ reaccionará con el agua en equilibrio para formar $\ce{H2CO3}$ que es un ácido y, por lo tanto, se disociará para formar iones que pueden caber fácilmente en el disolvente polar (es decir, el agua). $\ce{O2}$ por otro lado, no reacciona con el agua porque no es un electrófilo muy bueno en comparación con $\ce{CO2}$ . El $\pi$ -El vínculo es débil en $\ce{CO2}$ (es decir, de alta energía), en parte porque el $\ce{C=O}$ está polarizado y debido a la deslocalización en el resto $\pi$ -vínculo de $\ce{CO2}$ . $\ce{O2}$ no tiene ese lujo.
Algunas personas lanzan la fórmula H2CO3 como si fuera un compuesto real. Se supone que es un ácido débil y que, por tanto, no se ioniza en gran medida. La verdad es que no hay moléculas de H2CO3 en solución acuosa. No existen. Lo que llamamos "ácido carbónico" es CO2 disuelto en agua en equilibrio con ligeras cantidades de H+ y HCO3^-.
CO2(aq) + HOH(l) <==> H+ + HCO3^- .............. Ka es pequeño
Un Ka pequeño significa que el equilibrio está muy a la izquierda, y que casi todo el CO2 se queda en CO2 y ciertamente no forma H2CO3 molecular.
Bienvenido al sitio. Asegúrese de leer el recorrido si aún no lo ha hecho. chemistry.stackexchange.com/tour Creo que el que pregunta quiere una comparación entre el CO2 y el O2. El O2 no se menciona en absoluto en esta respuesta.
Tienes razón pero creo que el ácido carbónico tiene sentido como entidad química. Repito, tienes razón en contextos prácticos. Pero si una molécula de CO2 y una de agua se encuentran en un espacio vacío creo que el resultado es el ácido carbónico, eventualmente en un equilibrio similar dependiendo de las condiciones exactas.
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El hecho de que una molécula sea no polar no significa que no haya momentos dipolares en la molécula. El dióxido de carbono tiene 2 momentos dipolares en direcciones opuestas y de igual fuerza (el momento dipolar de la molécula es 0; por tanto, es apolar).
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@LDC3 Yo lo diría de forma ligeramente diferente. El CO2 no tiene momento dipolar, pero eso no lo hace no polar. Los momentos dipolares opuestos combinados dan a toda la molécula un "momento cuadrupolar", lo que significa que si hay un campo eléctrico de 4 polos con positivos al norte y al sur y negativos al este y al oeste, la molécula de CO2 tenderá a girar hacia una orientación norte-sur. Las moléculas más grandes pueden tener momentos hexapolares, octupolares o superiores (con un efecto progresivamente menor). Los enlaces polares del CO2 le permiten absorber la luz infrarroja con mucha más facilidad que el N2 o el O2, lo que le convierte en un importante gas de efecto invernadero.
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@steveverrill En el collage me enseñaron que el dipolo se refiere a la polarización entre 2 átomos enlazados, no a la molécula. De esta definición, $CO_2$ tiene 2 dipolos (en direcciones opuestas). El efecto neto resulta en $CO_2$ siendo no polar. Una molécula no polar sin dipolos es el oxígeno, el nitrógeno, el hidrógeno, el azufre ( $S_8$ ), ...
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@LDC3 dipolo sólo significa una separación de cargas en 2 extremos, un extremo positivo y un extremo negativo. Los enlaces entre átomos distintos tienen un dipolo. Una molécula también puede tener un dipolo. El H2O tiene ambos. El "momento dipolar" de una molécula es su tendencia cuantitativa a alinearse con un campo eléctrico, y existen tablas de estos. Como el CO2 no tiene momento dipolar, muchos libros de texto lo clasifican como "no polar", pero pertenece al siguiente grupo: moléculas con momentos cuadrupolares. Cuando se habla de solubilidad, equiparar el momento dipolar con la "polaridad" no siempre es útil. Por ejemplo, la hexamina es muy soluble en agua
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@steveverrill Como un dipolo es en realidad un vector, entonces supongo que al sumar los vectores, se podría seguir llamando dipolo, aunque yo llamaría a la molécula polarizada. Nunca mencioné nada sobre la solubilidad en mis posts (no estoy lo suficientemente familiarizado con ese tema). Lo que señalaba en mi primer comentario es que no todas las moléculas no polares están ausentes de momentos dipolares.
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Déjame adivinar. El cuadrupolo es de 2 dipolos iguales y el hexapolo es de 3 dipolos iguales