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Lösen von Stoffen

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Team Wissensdurst
Lösen von Stoffen
lernst du in der Unterstufe 3. Klasse - 4. Klasse

Grundlagen zum Thema Lösen von Stoffen

Inhalt

Das Lösen von Stoffen – Chemie

Im Alltag begegnen sie dir ständig: Wässrige Lösungen wie Eistee, alkoholische Getränke, Blut, Nudelwasser oder Salzwasser. All diese Flüssigkeiten enthalten Salze, Zucker oder Alkohole, die in Wasser gelöst sind. Aber was passiert eigentlich genau, wenn sich Stoffe in Wasser lösen?

In diesem Lerntext erfährst du auf einfache Weise erklärt, was die Begriffe Löslichkeit und Wasserlöslichkeit bedeuten und warum sich Stoffe in Wasser lösen.

Was sagt die Löslichkeit eines Stoffs aus? – Definition

Unter der Löslichkeit versteht man, in welchem Umfang ein Reinstoff (z. B. ein Salz) in einem Lösungsmittel (z. B. Wasser) gelöst werden kann. Dabei gilt grundsätzlich der Merksatz zur Löslichkeit von Stoffen:

Gleiches löst sich in Gleichem.

Damit ist gemeint, dass sich in der Regel polare Stoffe sehr gut in polaren Lösungsmitteln und unpolare Stoffe sehr gut in unpolaren Lösungsmitteln lösen. Ein Lösungsmittel ist dabei ein Stoff, der Gase, Flüssigkeiten oder Feststoffe lösen kann, ohne dass es beim Lösevorgang zu chemischen Reaktionen kommt.

In den folgenden Abschnitten wollen wir uns die Löslichkeit von Stoffen in Wasser etwas genauer ansehen.

Warum lösen sich Stoffe in Wasser?

Wasser ist ein polares Lösungsmittel und sehr gut geeignet, um beispielsweise Zucker, Salze und Alkohole zu lösen. Dies liegt auch an der besonderen molekularen Struktur des Wassermoleküls: Es ist nämlich ein Dipol. Das Dipolmoment eines Stoffs bestimmt seine Löslichkeit oder seine Fähigkeit, als Lösungsmittel zu wirken.

Welche Flüssigkeiten lösen sich gut in Wasser? Wasser als Dipol

Das Wassermolekül besteht aus einem partiell negativ geladenen Sauerstoff- $(\ce{O})$ und zwei partiell positiv geladenen Wasserstoffatomen $(\ce{H2})$. Die einzelnen Wassermoleküle ziehen sich im flüssigen Wasser mit ihren entgegengesetzten Ladungen gegenseitig an. Die Anziehung ist aber so schwach, dass sich die Teilchen auch wieder weiterbewegen. Im flüssigen Wasser bewegen sich also die Teilchen ständig umher.

Wie löst sich ein Stoff in Wasser? – Beispiel Salz

Salze bestehen aus geladenen Ionen, die in einem sogenannten Ionengitter vorliegen. Beim Lösungsvorgang greift nun das Wassermolekül das Salz an und zieht die einzelnen Ionen aus dem Ionengitter. Dabei zieht die positive Seite des Dipols ein negatives Ion (Anion) und die negative Seite des Dipols ein positives Ion (Kation) an. Dieser Vorgang wird als Dissoziation bezeichnet. Die folgende Illustration zeigt dir am Beispiel von Natriumchlorid ($\ce{NaCl})$, Kochsalz), wie Wassermoleküle die Ionen aus dem Ionengitter herausziehen.

Wann ist ein Stoff schwer löslich? Dissoziation am Beispiel von Natriumchlorid

Was passiert beim Lösen von Stoffen in Wasser?

Beim Herauslösen der Ionen aus dem Ionengitter bilden die Wasserteilchen um die Ionen eine sogenannte Hydrathülle. Dabei legen sich die Wassermoleküle um die Salzionen. Das folgende Bild verdeutlicht diese Hydratation der Ionen.

Lösen von Stoffen:  Hydration am Beispiel von NaCl

Das Lösen von Stoffen kann man auch mit dem Kugelteilchenmodell gut erklären: Dabei schieben sich die kleinen Salzteilchen zwischen die Wasserteilchen und verteilen sich gleichmäßig im Wasser.

Wann ist etwas wasserlöslich?

Wann also ist ein Stoff in Wasser löslich? Da Wasser ein polares Lösungsmittel ist, sind in der Regel Stoffe gut in Wasser löslich, die ebenfalls polar sind. Dazu zählen Salze, Zucker und Alkohole. Unpolare Stoffe wie Sand, Benzin oder Öl sind unpolar und daher nicht in Wasser löslich.

Gut in Wasser löslich Kaum oder nicht in Wasser löslich
Zucker: Die Wassermoleküle bilden Wasserstoffbrücken mit den Hydroxygruppen $(\ce{-OH})$ der Zuckermoleküle. Benzin (Alkane): Alkanmoleküle sind unpolar und untereinander wirken Van-der-Waals-Kräfte. Die zwischen Wassermolekülen ausgebildeten Wasserstoffbrücken sind stärker. Deshalb bleiben die beiden Stoffe isoliert und bilden Schichten.
Salze: Die Wassermoleküle lösen die Salzionen aus dem Ionengitter. Es kommt zur Hydratation der Ionen. Öl: Ölmoleküle sind unpolar. Die polaren Wassermoleküle können sich nicht anlagern. Öl besitzt außerdem eine geringere Dichte und schwimmt deshalb auf dem Wasser.
Alkohol: Die Wassermoleküle bilden Wasserstoffbrücken mit den Hydroxygruppen $(\ce{-OH})$ der Alkoholmoleküle. Sand: Sand besteht vor allem aus Siliziumdioxid $\ce{SiO2}$ (Quarz), das in einem festen Kristallgitter angeordnet ist. Die Wassermoleküle können die Teilchen nicht voneinander trennen.

Was beeinflusst die Löslichkeit von Stoffen?

Die Löslichkeit ist bei jedem Stoff unterschiedlich und von verschiedenen Faktoren abhängig:

  • Die Art des gelösten Stoffs und des Lösungsmittels bestimmen auch dessen Löslichkeit.
  • Der pH-Wert der Lösung und eventuelle Zusätze können ebenfalls Einfluss auf die Löslichkeit haben. So kann zum Beispiel die Löslichkeit durch Zugabe von Säuren oder Komplexbildnern beeinflusst werden.
  • Aufgrund der maximalen Löslichkeit eines Stoffs in einem Lösungsmittel ist die Löslichkeit eines Stoffs auch von seinem Gehalt in einem Lösungsmittel abhängig.
  • Die Löslichkeit ist von der Temperatur abhängig. Bei zunehmender Temperatur steigt die Löslichkeit von festen Stoffen in flüssigen Lösungsmitteln. Bei zunehmender Temperatur nimmt die Löslichkeit von Gasen in Flüssigkeiten ab.
  • Die Löslichkeit von Gasen steigt mit zunehmendem Druck.

Möchte man in der Chemie die Löslichkeit von Stoffen mit einer Formel berechnen, kann das durch das sogenannte Löslichkeitsprodukt geschehen. Das Löslichkeitsprodukt gibt dabei die maximale Löslichkeit eines Stoffs in einem Lösungsmittel an.

Dieses Video

Es gibt einige Stoffe, die scheinen einfach zu verschwinden, wenn man sie ins Wasser gibt. Salz ist so ein Stoff. Allerdings verschwindet das Salz natürlich nicht wirklich, das kannst du leicht am Geschmack des Salzwassers erkennen. Das Salz hat sich lediglich gelöst. Wie das geht, sehen wir uns hier an.

Im Anschluss an das Video und diesen Text findest du Übungsaufgaben zur Löslichkeit von Stoffen, um dein erlerntes Wissen zu überprüfen. Viel Spaß!

Transkript Lösen von Stoffen

Gibt man Salz in ein Glas Wasser, scheint es zu verschwinden. Das Wasser sieht immer noch aus wie vorher. Ist es aber nicht, spätestens am Geschmack wird es deutlich. Das Salz muss also im Wasser drin sein, obwohl man es nicht mehr sieht. Schauen wir doch mal genauer hin und betrachten die einzelnen Wasserteilchen. Diese sind nicht auf allen Seiten gleich, sondern haben zwei unterschiedliche Seiten. Sie unterscheiden sich vor allem darin, dass sie schwach geladen sind, eine Seite ist etwas negativer geladen und die andere Seite etwas positiver, insgesamt ist das Wasserteilchen aber neutral. Teilchen, die zwei solche verschieden geladene Seiten haben, nennt man „Dipole“. Das Wasserteilchen ist also ein Dipol und das führt zu all den Besonderheiten, die wir am Wasser beobachten können. Im flüssigen Wasser bewegen sich die Teilchen, sie ziehen sich immer wieder an. Der Grund dafür liegt im Dipolcharakter des Wassers. Wenn sich zwei Wasserteilchen einander annähern, zieht die negative Seite des einen Wasserteilchens die positive Seite des anderen an, die Teilchen bleiben kurz aneinander hängen. Im flüssigen Wasser ziehen sich die entgegengesetzten Ladungen der Wasserdipole also ständig gegenseitig an. Da die Teilchen sich aber stark bewegen und die Anziehungen schwach sind, lösen sie sich auch immer wieder und die Teilchen bewegen sich weiter. Das Wasser kann fließen. Das Eisteepulver löst sich in null Komma nix auf und dank des Farbstoffes sieht man jetzt auch, dass seine Bestandteile noch im Wasser vorhanden sein müssen. Aber wie funktioniert das, „Lösen“? Eisteepulver ist, wie Salz, aus kleinsten Teilchen aufgebaut. In einem Salzkristall gibt es zwei Arten von Teilchen, positiv geladene und negativ geladene Teilchen. Diese geladenen Teilchen nennt man übrigens „Ionen“. Wirft man nun ein Salzkorn ins Wasser, begegnen sich die geladenen Ionen des Salzes und die Dipolteilchen des Wassers. Zwar haben die Wasserteilchen nur relativ schwach geladene unterschiedliche Seiten, aber es reicht für eine Anziehung. Nähern sich Wasserteilchen einem negativ geladenen Ion, so wird ihre positive Seite angezogen. Mehrere Wasserteilchen treten mit dem Ion in Wechselwirkung und lösen es aus dem Verbund. Es werden so lange weitere Wasserteilchen an das Ion gebunden, bis kein Platz mehr ist. Umgekehrt geschieht dasselbe, die negativ geladene Seite der Wasserteilchen wird von den positiven Ionen angezogen, auch hier lösen die Wasserteilchen Ionen aus dem Verbund und bilden eine sogenannte „Hydrathülle“. Die meisten Stoffe, die genauso wie Wasser, aus geladenen Teilchen bestehen, können auf diese Weise vom Wasser gelöst werden. Zum Beispiel der Farbstoff des Eisteepulvers, Zucker oder Kochsalz, sie alle gehen im Wasser in Lösung. Die meisten Flüssigkeiten, die uns im Alltag begegnen, sind solche wässrigen Lösungen. Nicht nur Eistee, auch alle anderen Getränke, auch die alkoholischen; Wein zum Beispiel ist eine wässrige Lösung von Alkohol, Farbstoffen, Duftstoffen und vielen anderen Substanzen. Blut ist eine wässrige Lösung, die neben vielen gelösten Salzen auch Blutzellen enthält. Auch unser Leitungswasser enthält viele gelöste Salze. Und wir geben gern auch noch etwas Seife und Duftstoffe hinein, damit kriegen wir dann auch den widerspenstigsten Schmutz dazu, sich im Wasser zu lösen.

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