Lexikon: Löslichkeit

 

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Die Löslichkeit (auch Sättigungskonzentration) eines Stoffes gibt an, ob und in welchem Umfang ein Stoff (Chemie)|Reinstoff in einem gelöst werden kann. Sie bezeichnet also die Eigenschaft eines Stoffes, sich unter Verteilung (als e, e oder Ion (Chemie)|Ionen) mit dem homogen zu vermischen. Meist ist das eine , es gibt aber auch feste Lösungen, die Legierungen. Bei der Lösung von Gasen in Flüssigkeiten bezeichnet der Begriff "Löslichkeit" einen Koeffizienten, der die im Diffusionsgleichgewicht mit dem Gasraum in der Flüssigkeit gelöste Gasmenge bezogen auf den Druck des Gases angibt.

Man unterscheidet daher die

  • qualitative Löslichkeit (ist der Stoff in einem bestimmten Lösungsmittel löslich?) und die
  • quantitative Löslichkeit (welche Stoffmenge kann in einem Liter eines bestimmten Lösungsmittels gelöst werden?).

Qualitative Löslichkeit

In welchen Flüssigkeiten ein Stoff löslich ist, hängt von dem chemischen Aufbau eines Stoffes ab.

So sind Salze|salzartige Stoffe fast nur in polaren Lösungsmitteln wie oder auch (HF) löslich. Viele lipophile, z. B. wachsartige, Stoffe sind dagegen nur in organischen Lösungsmitteln wie Benzin (ein apolares Lösungsmittel) löslich.

Einige, wie zum Beispiel (Alkohol|Trinkalkohol) sind sowohl in Wasser als auch apolaren Lösungsmitteln löslich. Aceton ist mit fast jeder Flüssigkeit mischbar.

Heute weiß man, daß bei Temperaturen größer Null allein aus thermodynamischen Gründen (Entropie) es für jeden Stoff in jedem Stoff immer eine gewisse Löslichkeit geben muß. Die immer genauer werdenden Analysemethode bestätigen das.

Quantitative Löslichkeit

Die Löslichkeit eines Stoffes in einem Lösungsmittel ist nicht in allen Fällen begrenzt. So ist Zucker mit Wasser in einem beliebigen Verhältnis mischbar.

Bei der Mischung von Phenol mit Wasser gibt es dagegen zwei Bereiche: eine Lösung von Phenol in Wasser und eine Lösung von Wasser in Phenol. Dazwischen bleibt ein Bereich "verbotener" Mischungsverhältnisse ausgespart, der zur Ausbildung einer Schichtung von zwei flüssigen Phasen führt.

Die quantitative Löslichkeit gibt bei begrenzt löslichen Systemen die Menge eines Stoffes an, die unter gegebenen Bedingungen (, Druck (Physik)|Druck, wenn nicht anders angegeben Standardbedingungen) maximal in einer bestimmten Menge der Lösung löslich ist. Bei Salzen kann die Löslichkeit aus dem Löslichkeitsprodukt berechnet werden:

K_L = \mathrm A^+^m \mathrm B^-^n

Die Löslichkeit des Salzes AnBm:

L = \frac{\mathrm A^+}{m} = \frac{\mathrm B^-}{n} = \sqrtn+m{\frac{K_L}{n^n \cdot m^m}}

Die quantitative Löslichkeit wird in verschiedenen Einheiten angegeben:

  • g / l Lösung
  • g / 100 g Lösung ("Gewichtsprozent", korrekter: "Massenprozent")
  • ml / 100 ml Lösung ("Volumenprozent", Vol.-%)
  • g / kg Lösung
  • Mol / l Lösung (Molarität)
  • Val / l Lösung (Normalität, eigentlich veraltet, aber in Chemie- und Medizinischen-Laboratorien noch weit verbreitet)
  • Mol / kg Lösemittel (Molalität)

Beispiel

Berechnung der Löslichkeit für Aluminiumsulfat in Wasser, bei bekanntem KL
\mathrm 2 Al^{3+} + \mathrm 3 SO^{2-}_4 Bild: Gleichgewicht.png \mathrm Al_2(SO_4)_3

K_L = \mathrm Al^{3+}^2 \cdot \mathrm SO^{2-}_4^3

Das heißt: Aus jeder Formeleinheit Aluminiumsulfat entstehen in der Lösung 2 Aluminiumionen und 3 Sulfationen.
Weiterhin gilt folgender Zusammenhang zwischen Reaktionskonstante KL und der Löslichkeit L:
\mathrm Al^{3+} = 2L bzw. \mathrm SO^{2-}_4 = 3L

Die Faktoren vor L erklären sich durch den Stöchiometrischen Faktor.
Dies setzt man nun in die Gleichung für KL ein, daraus folgt dann:

K_L = \mathrm(2L)^2 \cdot \mathrm(3L)^3

damit

L = \sqrt5{\frac{K_L}{2^2 3^3}}

Jetzt noch KL einsetzen in den Taschenrechner eintippen: Fertig

Lösung von Gasen in Flüssigkeiten

An der Grenzfläche zwischen Gasen und Flüssigkeiten kommt es zur von Gasmolekülen zwischen dem Gasraum und dem Lösungsraum. Dabei ist der Eintritt von Molekülen in die Lösung proportional dem Partialdruck des Gases und der Austritt proportional der Konzentration des Gases in der Lösung. Bei der sog. Sättigungskonzentration herrscht ein dynamisches Gleichgewicht zwischen beiden Diffusionsrichtungen. Die Sättigungskonzentration ist proportional zum Partialdruck im Gasraum. Der verbindende Proportionalitätsfaktor wird hier als "Löslichkeit" bezeichnet:

Gaslöslichkeit(Gas i) = Partialdruck(i) / Sättigungskonzentration(i)

Siehe auch

  • Lösung (Chemie)
  • Stoffkonzentration
  • Chemie für die Schule
  • Portal Chemie


Kategorie:Eigenschaft

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