Oplosmiddelen zijn chemische stoffen die op grote schaal worden gebruikt en van fundamenteel belang zijn in vele wetenschapsgebieden, waaronder de scheikunde, de biologie en de farmacie. Zoals hun naam al aangeeft, hebben deze verbindingen het vermogen om moleculen op te lossen, maar ook te transporteren (de zogenaamde “ soluten”).
In chemische reacties functioneren oplosmiddelen bijvoorbeeld vaak als reactiemiddel, maar ze kunnen ook rechtstreeks invloed uitoefenen op de reactiviteit en de fysische en chemische eigenschappen van oplossingen. Dit maakt ze tot essentiële hulpmiddelen op gebieden als onderzoek, analyse of de ontwikkeling van nieuwe chemische producten en materialen.
In dit artikel gaan we in op de definitie van oplosmiddelen, de verschillende soorten die er zijn en enkele van de meest voorkomende toepassingen in de scheikunde en biologie, waarbij we de nadruk leggen op het belang in de wetenschappelijke praktijk.
Oplosmiddelen worden gedefinieerd als substanties die in staat zijn een solutie op te oplossen, waarbij het oplosmiddel normaal gesproken het grootste deel van het mengsel uitmaakt. Hoewel er gasvormige, vaste en superkritische oplosmiddelen bestaan, zijn in het laboratorium de vloeibare oplosmiddelen het meest gebruikelijk.
Één van de meest voorkomende manieren om oplosmiddelen te classificeren is op basis van hun polariteit, dat wil zeggen de verdeling van de lading in hun moleculen.
Polaire oplosmiddelen zijn oplosmiddelen waarvan de moleculen een ongelijke verdeling van ladingen hebben, waardoor er een gedeeltelijk negatieve en een gedeeltelijk positieve zone ontstaat. Door deze polarisatie kunnen ze efficiënt interageren met polaire of ionische opgeloste stoffen, volgens de algemene regel “soort zoekt soort” (like dissolves like).
Schema van de oplossing in water en hydratatie van een natriumchloridekristal (NaCl), gewoon keukenzout
Water is het meest voorkomende en biologisch relevante polaire oplosmiddel. Een voorbeeld: het cytoplasma van cellen bestaat grotendeels uit water, waarin een grote verscheidenheid aan moleculen wordt opgelost (en verspreid): suikers zoals glucose, ionen zoals sodium of chloride, en vele anderen.
Dit is zelfs in het dagelijks leven te zien: tijdens het koken lost keukenzout (NaCl) gemakkelijk op in heet water, dankzij de polariteit.
Moleculaire structuur van dimethylsulfoxide (DMSO), een polair aprotisch oplosmiddel
Apolaire oplosmiddelen hebben een gelijkmatige verdeling van de elektrische lading, waardoor ze apolaire verbindingen zoals vetten, wassen of koolwaterstoffen kunnen oplossen.
Bij organische reacties, vooral bij reacties waarbij zeer reactieve verbindingen betrokken zijn (zoals nucleofielen of elektrofielen), wordt de voorkeur gegeven aan chemisch inerte oplosmiddelen. Water kan bijvoorbeeld te reactief zijn, omdat het kan bijdragen aan zuur-base-reacties of als nucleofiel kan fungeren, wat kan leiden tot ongewenste nevenproducten. Apolaire of polaire aprotische oplosmiddelen daarentegen hebben deze reactiviteit niet en zorgen voor schonere en beter controleerbare reactieomstandigheden.
Moleculaire structuur van cyclohexaan, een apolair aprotisch oplosmiddel
Een ander belangrijk begrip is het oplossingsvermogen, dat verwijst naar de maximale hoeveelheid solutie die onder specifieke omstandigheden in een bepaalde hoeveelheid oplosmiddel kan worden opgelost. Het is belangrijk op te merken dat dit vermogen niet alleen afhankelijk is van de polariteit, maar ook van factoren zoals het molecuulgewicht van de solutie, de temperatuur of de druk, onder andere.
Oplosmiddelen vervullen tal van belangrijke functies in laboratoria. Enkele van de meest gangbare toepassingen zijn:
Oplosmiddelen fungeren als reactiemedia waarin veel chemische reacties plaatsvinden. De keuze ervan beïnvloedt de oplosbaarheid van de reactanten, de reactiesnelheid en het soort mechanisme (bijvoorbeeld SN1 of SN2).
Substanties zoals aceton of ethanol worden vaak gebruikt om glas of oppervlakten te reinigen, omdat ze vetten, polymeren of verontreinigingen kunnen oplossen.
In de biologie worden oplosmiddelen gebruikt om metabolieten uit weefsels te onttrekken. Klassieke voorbeelden hiervan zijn:
• Ethanol (of ethanol/water) voor fenolen en flavonoïden uit planten.
• Chloroform voor lipiden uit dierlijk weefsel.
• Acetonitril of methanol in combinatie met water voor eiwitten of polaire metabolieten.
Bij technieken zoals hogedrukvloeistofchromatografie (HPLC) of dunne-laagchromatografie (TLC) fungeren oplosmiddelen als mobiele fasen (componenten).
Oplosmiddelen zijn essentiële chemische hulpmiddelen voor elk laboratorium. Van het oplossen van anorganische stoffen in water tot het onttrekken van lipiden of alkaloïden, oplosmiddelen hebben tal van toepassingen en spelen een cruciale rol in de chemie, biologie en vele andere wetenschappelijke disciplines.
De oplosmiddelen die wij bij Labbox aanbieden:
Waarschuwing
De chemische producten van Labkem zijn uitsluitend bestemd voor laboratoriumgebruik en mogen alleen worden gehanteerd door professionals op dit gebied. Chemische producten zijn gevaarlijk. Volg de instructies op het veiligheidsinformatieblad. De veiligheidsinformatiebladen kunnen gratis worden gedownload op onze website www.labbox.nl.
