Timm Wilke

Timm Wilke

Georg-August-Universität Göttingen

Wintersemester 2013 / 2014

K APITEL 3 – L ÖSUNGEN

Was erwartet uns?

 Lösungsmittel

– Wasser, polare Lösungsmittel, unpolare Lösungsmittel, Löslichkeiten, Lösungsvorgang, Hydrathülle, ...

 Eigenschaften von Lösungen

– Gehaltsangaben, kolligative Eigenschaften, ...

 Säuren und Basen

– Ionenprodukt des Wassers, Säurestärke, Indikatoren, Titrationen,

Pufferlösungen, ...

Wasser als Lösungsmittel

 In der Natur kommt Wasser als Stoffgemisch vor, enthält gelöste Gase und Salze (Regenwasser, Trinkwasser).

 Ohne Wasser gäbe es kein Leben auf der Erde

 Alle biochemischen Reaktionen und der Stoffwechsel fast aller Lebewesen finden in wässriger Lösung statt.

 Wasser ist ein gutes Lösungsmittel

Dipol

 Wasser ist ein „Dipol-Molekül “ . Der starke Dipol bestimmt wesentlich seine chemischen und physikalischen

Eigenschaften.

 Wie äußert sich dieser Dipol?

Experiment: Wasserstrahl

Experiment: Wasserstrahl

Dipol des Wassers

Der Wasserballon ist durch die Reibung negativ geladen (blaue

Kugeln). Die positiven Partialladungen der Wassermoleküle (H-Atome)

innerhalb des Wasserstrahls richten sich zum Stab hin aus, da sich positive und negative Ladungen anziehen.

Durch diese Ausrichtung der

Wassermoleküle krümmt sich der

Wasserstrahl zum Ballon hin, sodass

der Strahl abgelenkt wird.

Widerholung: Polarität

 Hohe Elektronegativitätsdifferenz zwischen Wasser- und Sauerstoff (DEN = 1,4), starker Dipol.

 Folge: Wasserstoff-Brücken- bindungen (intermolekulare Anziehungskräfte)

 Netzwerk von Wassermolekülen, die über

Wasserstoffbrücken miteinander verbunden sind.

Polarität als Löslichkeitskriterium

 Wasser löst Stoffe besonders gut, die selber Dipole sind (NH ₃ , HCl, ...), da sich die Pole der jeweiligen Moleküle anziehen.

 Stoffe die ebenfalls als Strukturelement eine OH-Gruppe enthalten (Alkohole, Zucker), werden meist besonders gut gelöst und bilden ebenfalls Wasserstoff-Brückenbindungen aus.

 Aus Ionen aufgebaute Stoffe wie anorganische und organische Salze (NaCl, MgCl ₂ ) sind in der Regel gut löslich, da sie sehr polar sind

(und eine Hydrathülle ausbilden)

Polarität als Löslichkeitskriterium

 Wasserlösliche Stoffe bezeichnet man als hydrophil, unlösliche als hydrophob

Polarität als Löslichkeitskriterium

 Stoffe, die in Wasser dissoziieren, also mit Wasser

reagieren oder in Ionen zerfallen wie HCl, CO ₂ , CH ₃ COOH lassen sich gut lösen.

(Beispiel: CO ₂ + H ₂ O H ₂ CO ₃ (= Kohlensäure)

 Biopolymere mit einer ausreichenden Anzahl polarer

Gruppen sind löslich, Naturstoffe (Aminosäuren, Proteine)

Unpolare Stoffe

 Unpolare Lösungsmittel wie

Chloroform und Benzol sind schlechte Lösungsmittel für polare Stoffe aber lösen leicht andere nichtpolaren Moleküle wie Fette und Wachse.

 Warum?

Erklärung

 Zwischen polaren Stoffen mit permanentem wirken Anziehungskräfte (und ggfs. Wasserstoff-

Brückenbindungen)  stabil!

 Um polare Stoffe zu lösen, müssen diese getrennt werden

 Unpolare Stoffe besitzen nur schwache Van-der-Waals-

Kräfte

Beispiel: Wasser und Öl

 Die energetisch günstigeren Anziehungskräfte bzw.

Wasserstoff-Brückenbindungen zwischen den polaren Wassermolekülen werden trotz Entropiesteigerung nicht zugunsten von schwachen Wechselwirkungen zwischen Wasser- und Ölmolekülen aufgegeben.

 Wasser und Öl bilden zwei getrennte Phasen

Merksatz: Gleiches löst sich in Gleichem.

Rechtliches



Abbildungsnachweis:

Folien 6,7: http://www.greenpeace.de/typo3temp/GB/5f7f1fb0df.jpg Folie 6: http://www.flt-farben.de/media/de/produkte/flt_aceton.jpg

Folie 6,7: http://static.wix.com/media/146e59_d738a769616ace29c7adb6a5c2ced275.jpg Folie 6,7: http://www.metrohm.de/Branchen/Bilder/Chemie-Titelbild-554px.jpg

Folie 11: http://static1.schoener-wohnen.de/thumbnails/galleryImage/0001/00000000001/35/94/35943_shutterstock-was-micimak3.jpg Folie 12: http://netexperimente.de/images/sci2go/031.jpg

Folie 13: http://www.ohg.sh.schule.de/ohg-alt/faecher/chemie/wasser/schema_stab.jpg Folie 16: http://www.zum.de/Faecher/Materialien/beck/chemkurs/bilder/h2olos.gif

Folie 18: http://www.chemgapedia.de/vsengine/media/vsc/de/ch/11/aac/vorlesung/kap_7/kap7_5/kap7_51/grafik/wasser_oel3.jpg

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Die Angaben zu den Stoffen und Experimentieranleitungen wurden jedoch sorgfältig und nach bestem Gewissen erstellt und sind in jedem Falle zu beachten,.