Inhalt
- TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
- Wie kleine Magnete
- Wie sich Substanzen auflösen
- Ein physikalischer oder chemischer Prozess?
Chemiker haben ein Sprichwort: "Gleiches löst Gleiches auf." Dieser Aphorismus bezieht sich auf eine spezifische Eigenschaft der Moleküle eines Lösungsmittels und der gelösten Stoffe, die sich darin auflösen werden. Dieses Merkmal ist die Polarität. Ein polares Molekül ist eines, bei dem sich elektrische Ladungen gegenüberliegen. denke Pole aber mit positiv und negativ statt Nord und Süd. Wenn Sie zwei Substanzen mit polaren Molekülen kombinieren, können diese polaren Moleküle in Abhängigkeit von der Stärke der Polaritäten voneinander angezogen werden und nicht von den übrigen Molekülen in den Verbindungen, die sie bilden. Das Wassermolekül (H20) ist stark polar, weshalb sich Wasser so gut in Stoffen löst. Diese Fähigkeit hat Wasser den Ruf eines universellen Lösungsmittels verliehen.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Polare Wassermoleküle sammeln sich um die Moleküle anderer polarer Verbindungen und die Anziehungskraft bricht die Verbindungen auseinander. Wassermoleküle umgeben jedes Molekül, wenn es sich löst und das Molekül in Lösung geht.
Wie kleine Magnete
Jedes Wassermolekül ist eine Kombination aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom. Wenn sich die Wasserstoffatome symmetrisch zu beiden Seiten des Sauerstoffatoms anordnen würden, wäre das Molekül elektrisch neutral. Das passiert aber nicht. Die beiden Wasserstoffe ordnen sich an den 10-Uhr- und 2-Uhr-Positionen an, ähnlich wie Mickey Mouses Ohren. Dies gibt dem Wassermolekül eine positive Nettoladung auf der Wasserstoffseite und eine negative Ladung auf der anderen Seite. Jedes Molekül ist wie ein mikroskopischer Magnet, der vom entgegengesetzten Pol des benachbarten Moleküls angezogen wird.
Wie sich Substanzen auflösen
Zwei Arten von Substanzen lösen sich in Wasser auf: ionische Verbindungen wie Natriumchlorid (NaCl oder Tafelsalz) und Verbindungen aus größeren Molekülen, die aufgrund der Anordnung ihrer Atome eine Nettoladung aufweisen. Ammoniak (NH3) ist ein Beispiel für den zweiten Typ. Die drei Wasserstoffatome sind asymmetrisch am Stickstoff angeordnet und bilden auf der einen Seite eine positive und auf der anderen Seite eine negative Nettoladung.
Wenn Sie einen polaren gelösten Stoff in Wasser einbringen, verhalten sich die Wassermoleküle wie winzige Magnete, die von Metall angezogen werden. Sie sammeln sich um die geladenen Moleküle des gelösten Stoffs, bis die von ihnen erzeugte Anziehungskraft größer ist als diejenige der Bindung, die den gelösten Stoff zusammenhält. Während sich jedes gelöste Molekül allmählich auflöst, umgeben es Wassermoleküle und wandert in Lösung. Wenn der gelöste Stoff ein Feststoff ist, geschieht dieser Vorgang allmählich. Die Oberflächenmoleküle sind die Ersten, die die darunter liegenden Wassermoleküle aussetzen, die sich noch nicht gebunden haben.
Wenn genügend Moleküle in die Lösung driften, kann die Lösung eine Sättigung erreichen. Ein gegebener Behälter enthält eine begrenzte Anzahl von Wassermolekülen. Nachdem alle von ihnen elektrostatisch an gelösten Atomen oder Molekülen "hängengeblieben" sind, löst sich kein gelöster Stoff mehr auf. Zu diesem Zeitpunkt ist die Lösung gesättigt.
Ein physikalischer oder chemischer Prozess?
Eine physikalische Änderung, wie z. B. das Einfrieren von Wasser oder das Schmelzen von Eis, ändert die chemischen Eigenschaften der Verbindung, die der Änderung unterzogen wird, nicht, wohingegen dies bei einem chemischen Prozess der Fall ist. Ein Beispiel für eine chemische Veränderung ist der Verbrennungsprozess, bei dem sich Sauerstoff mit Kohlenstoff zu Kohlendioxid verbindet. CO2 hat andere chemische Eigenschaften als der Sauerstoff und der Kohlenstoff, die sich zu ihm verbinden.
Es ist nicht klar, ob das Auflösen einer Substanz in Wasser ein physikalischer oder chemischer Prozess ist. Wenn Sie eine ionische Verbindung wie Salz auflösen, wird die resultierende ionische Lösung zu einem Elektrolyten mit anderen chemischen Eigenschaften als reines Wasser. Das würde es zu einem chemischen Prozess machen. Auf der anderen Seite können Sie das gesamte Salz in seiner ursprünglichen Form durch physikalisches Abkochen des Wassers zurückgewinnen. Wenn sich größere Moleküle wie Zucker in Wasser auflösen, bleiben die Zuckermoleküle intakt und die Lösung wird nicht ionisch. In solchen Fällen ist die Auflösung deutlicher ein physikalischer Vorgang.