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Der Auflösungsprozess

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9.3 Der Auflösungsprozess

Lernziel

  1. Beschreibe den Auflösungsprozess auf molekularer Ebene.

Was geschieht auf molekularer Ebene, damit sich ein gelöster Stoff in einem Lösungsmittel auflöst? Die Antwort hängt zum Teil vom gelösten Stoff ab, aber es gibt einige Gemeinsamkeiten für alle gelösten Stoffe.

Erinnern Sie sich an die Regel, dass sich Gleiches in Gleichem auflöst. Wie wir in Abschnitt 9.1 „Lösungen“ gesehen haben, bedeutet dies, dass Stoffe ähnliche zwischenmolekulare Kräfte haben müssen, um Lösungen zu bilden. Wenn ein löslicher Stoff in ein Lösungsmittel eingebracht wird, können die Teilchen des gelösten Stoffes mit den Teilchen des Lösungsmittels wechselwirken. Im Falle eines festen oder flüssigen gelösten Stoffes sind die Wechselwirkungen zwischen den Teilchen des gelösten Stoffes und den Teilchen des Lösungsmittels so stark, dass sich die einzelnen Teilchen des gelösten Stoffes voneinander trennen und, umgeben von Lösungsmittelmolekülen, in die Lösung übergehen. (Bei gasförmigen gelösten Stoffen sind die einzelnen Teilchen bereits voneinander getrennt, aber das Konzept, von Lösungsmittelteilchen umgeben zu sein, gilt auch hier). Dieser Vorgang wird als Solvatation bezeichnet und ist in Abbildung 9.4 „Solvatation“ dargestellt. Wenn das Lösungsmittel Wasser ist, spricht man nicht von Solvation, sondern von HydratationLösung durch Wassermoleküle.

Bei molekularen gelösten Stoffen wie Glucose sind die gelösten Teilchen einzelne Moleküle. Ist der gelöste Stoff jedoch ionisch, trennen sich die einzelnen Ionen voneinander und werden von Lösungsmittelteilchen umgeben. Das heißt, die Kationen und Anionen eines ionischen gelösten Stoffes trennen sich, wenn sich der gelöste Stoff auflöst. Dieser Vorgang wird als DissoziationDer Vorgang, bei dem sich die Kationen und Anionen eines ionischen gelösten Stoffes trennen, wenn sich der gelöste Stoff auflöst… Vergleiche die Dissoziation eines einfachen ionischen gelösten Stoffes, wie in Abbildung 9.5 „Ionische Dissoziation“ gezeigt, mit dem in Abbildung 9.4 „Solvation“ dargestellten Prozess.

Die Dissoziation von löslichen ionischen Verbindungen verleiht Lösungen dieser Verbindungen eine interessante Eigenschaft: Sie leiten Elektrizität. Aufgrund dieser Eigenschaft werden lösliche ionische Verbindungen als Elektrolyte bezeichnet Eine ionische Verbindung, die sich in Wasser auflöst… Viele ionische Verbindungen dissoziieren vollständig und werden daher als starke Elektrolyte bezeichnetEine ionische Verbindung, die beim Lösen vollständig ionisiert… Natriumchlorid ist ein Beispiel für einen starken Elektrolyten. Einige Verbindungen lösen sich, dissoziieren aber nur teilweise, und Lösungen solcher gelösten Stoffe leiten den Strom nur schwach. Diese gelösten Stoffe werden als schwache Elektrolyte bezeichnet Eine ionische Verbindung, die beim Lösen nicht vollständig ionisiert… Essigsäure (CH3COOH), die Verbindung in Essig, ist ein schwacher Elektrolyt. Lösungen, die sich ohne Dissoziation in einzelne neutrale Moleküle auflösen, verleihen ihren Lösungen keine zusätzliche elektrische Leitfähigkeit und werden als Nichtelektrolyte bezeichnet Eine Verbindung, die beim Lösen überhaupt nicht ionisiert… Tafelzucker (C12H22O11) ist ein Beispiel für einen Nichtelektrolyten.

Hinweis

Der Begriff Elektrolyt wird in der Medizin für alle wichtigen Ionen verwendet, die in wässriger Lösung im Körper gelöst sind. Wichtige physiologische Elektrolyte sind Na+, K+, Ca2+, Mg2+ und Cl-.

Beispiel 10

Die folgenden Stoffe lösen sich alle bis zu einem gewissen Grad in Wasser auf. Klassifiziere jede als Elektrolyt oder Nichtelektrolyt.

  1. Kaliumchlorid (KCl)
  2. Fruktose (C6H12O6)
  3. Isopropylalkohol
  4. Magnesiumhydroxid

Lösung

Jede Substanz kann als ionisch gelöst oder nichtionisch gelöst klassifiziert werden. Ionische gelöste Stoffe sind Elektrolyte, und nichtionische gelöste Stoffe sind Nichtelektrolyte.

  1. Kaliumchlorid ist eine ionische Verbindung; wenn es sich auflöst, trennen sich daher seine Ionen, was es zu einem Elektrolyten macht.
  2. Fructose ist ein Zucker, der der Glucose ähnlich ist. (Da es sich um eine molekulare Verbindung handelt, erwarten wir, dass sie ein Nichtelektrolyt ist.
  3. Isopropylalkohol ist ein organisches Molekül mit der funktionellen Gruppe Alkohol. Die Bindungen in der Verbindung sind alle kovalent. Wenn sich Isopropylalkohol auflöst, zerfällt er in einzelne Moleküle, aber nicht in Ionen. Es handelt sich also um einen Nichtelektrolyten.
  4. Magnesiumhydroxid ist eine ionische Verbindung, d. h. wenn es sich auflöst, dissoziiert es. Daher ist Magnesiumhydroxid ein Elektrolyt.

Anmerkung

Weitere Informationen als die in diesem Kapitel angegebenen sind erforderlich, um zu bestimmen, ob einige Elektrolyte stark oder schwach sind. Wir werden dies in Kapitel 10 „Säuren und Basen“ behandeln.

Übung zur Kompetenzerweiterung

    Die folgenden Stoffe lösen sich alle bis zu einem gewissen Grad in Wasser auf. Ordne sie jeweils einem Elektrolyten oder einem Nichtelektrolyten zu.

  1. Aceton (CH3COCH3)

  2. Eisen(III)nitrat

  3. Elementares Brom (Br2)

  4. Natrium Hydroxid (NaOH)

Konzeptüberprüfungsübung

  1. Erläutern Sie, wie der Solvatationsprozess das Lösen eines gelösten Stoffes in einem Lösungsmittel beschreibt.

Antwort

  1. Jedes Teilchen des gelösten Stoffes ist von Teilchen des Lösungsmittels umgeben, die den gelösten Stoff aus seiner ursprünglichen Phase mitführen.

Key Takeaway

  • Wenn sich ein gelöster Stoff auflöst, sind seine einzelnen Teilchen von Lösungsmittelmolekülen umgeben und werden voneinander getrennt.

Übungen

  1. Beschreibe, was passiert, wenn sich ein ionischer gelöster Stoff wie Na2SO4 in einem polaren Lösungsmittel auflöst.

  2. Beschreibe, was passiert, wenn sich ein molekularer gelöster Stoff wie Saccharose (C12H22O11) in einem polaren Lösungsmittel löst.

  3. Klassifiziere jeden Stoff als Elektrolyt oder Nichtelektrolyt. Jeder Stoff löst sich bis zu einem gewissen Grad in H2O auf.

    1. NH4NO3
    2. CO2
    3. NH2CONH2
    4. HCl

  4. Klassifiziere jeden Stoff als Elektrolyt oder Nichtelektrolyt. Jeder Stoff löst sich bis zu einem gewissen Grad in H2O.

    1. CH3CH2CH2OH
    2. Ca(CH3CO2)2
    3. I2
    4. KOH

  5. Leiten Lösungen jedes gelösten Stoffes Elektrizität, wenn sie gelöst sind?

    1. AgNO3
    2. CHCl3
    3. BaCl2
    4. Li2O

  6. Werden Lösungen jedes gelösten Stoffes Elektrizität leiten, wenn sie gelöst sind?

    1. CH3COCH3
    2. N(CH3)3
    3. CH3CO2C2H5
    4. FeCl2

Antworten

  1. Jedes Ion des ionischen gelösten Stoffes ist von Teilchen des Lösungsmittels umgeben, die das Ion von seinem zugehörigen Kristall tragen.

    1. Elektrolyt
    2. Nonelektrolyt
    3. Nonelektrolyt
    4. Elektrolyt
    1. Ja
    2. Nein
    3. Ja
    4. Ja

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