Wie wirkt Wasser als universelles Lösungsmittel?

Wasser (H ₂ O) ist eine lebensnotwendige Substanz für Lebewesen. Es besteht aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom. In der Natur ist es in flüssigem Zustand reichlich vorhanden, aber es kann auch in festem Zustand in Form von Eis und Schnee oder in gasförmigem Zustand als Wasserdampf gefunden werden.

Das Wasser zeichnet sich dadurch aus, dass es farb- und geruchlos ist. 97 % des Wassers auf der Erde ist salzig, wie das Wasser der Meere und Ozeane. Der Rest ist Süßwasser und befindet sich in Grundwasserleitern, Permafrost, Seen, Flüssen, Bodenfeuchtigkeit, Luftdampf und Lebewesen. Ein Großteil des Wassers befindet sich auch in Gletschern und Eiskappen.

Wasser durchläuft auch einen Prozess, der als „hydrologischer Kreislauf“ bekannt ist und verschiedene Zustände durchläuft: fest, flüssig und gasförmig.

Wasser ist von entscheidender Bedeutung für natürliche Ökosysteme, die Klimaregulierung und menschliche Aktivitäten. Ebenso bildet es 80% der meisten Organismen und ermöglicht das Funktionieren von Organen und Geweben sowie anderer lebenswichtiger Prozesse.

Neben diesen Eigenschaften gilt Wasser auch als natürliches und universelles Lösungsmittel. Um die Gründe für diese Aussage besser zu verstehen, ist es notwendig, die Definition und die Eigenschaften eines Lösungsmittels zu verstehen.

was ist ein lösungsmittel

Ein Lösungsmittel ist eine Substanz, in der ein gelöster Stoff gelöst werden kann, was zur Bildung einer Lösung führt. Im Allgemeinen ist das Lösungsmittel die häufigste Komponente in einer Lösung.

Lösungsmittel haben unterschiedliche Anwendungen, sowohl bei der Herstellung von Klebstoffen, Farben und Kunststoffen als auch in pharmazeutischen, Reinigungs- und anderen Produkten.

Unter Berücksichtigung der Definition eines Lösungsmittels kann gesagt werden, dass ein universelles Lösungsmittel eine Substanz ist, die in der Lage ist, jede andere Substanz zu lösen. Es gibt jedoch keine Substanz, die alle anderen auflösen kann; daher gibt es kein wirklich universelles Lösungsmittel. Stattdessen gibt es Substanzen, die mehrere ähnliche Substanzen auflösen können. Wenn beispielsweise ein Lösungsmittel polar ist, kann es andere polare gelöste Stoffe gut lösen, aber es löst nicht unpolare gelöste Stoffe wie Fette und Öle. Umgekehrt, wenn das Lösungsmittel unpolar ist, kann es unpolare gelöste Stoffe gut lösen, aber keine polaren gelösten Stoffe.

Warum gilt Wasser als „Universallösungsmittel“?

Obwohl es kein universelles Lösungsmittel an sich gibt, wird Wasser als universelles Lösungsmittel bezeichnet, da es nicht nur das gebräuchlichste Lösungsmittel ist, sondern mehr Substanzen löst als jedes andere bekannte Element. Als polares Lösungsmittel kann Wasser organische und anorganische, ionische oder neutrale Verbindungen lösen.

Die Eigenschaften, die Wasser zu einem hervorragenden Lösungsmittel machen, sind die Polarität seiner Moleküle und seine Fähigkeit, Wasserstoffbrückenbindungen zu bilden. Die Wasserstoffseite jedes Wassermoleküls hat eine leicht positive elektrische Ladung, während die Sauerstoffseite eine leicht negative elektrische Ladung trägt.

Dadurch kann Wasser ionische Verbindungen in positive und negative Ionen dissoziieren. Die Sauerstoffseite zieht den positiven Teil der Ionenverbindung an und die positive Wasserstoffseite zieht ihren negativen Teil an.

Was macht eine Verbindung wasserlöslich?

Die Löslichkeit eines Moleküls oder Ions hängt von seiner Fähigkeit ab, mit Wassermolekülen zu interagieren. Das heißt, sie wird gemäß dem Kräftegleichgewicht zwischen den Molekülen des Lösungsmittels und des gelösten Stoffs bestimmt. Auch Temperatur und Druck beeinflussen die Löslichkeit eines Stoffes.

Beispiele für Stoffe, die sich in Wasser lösen

Warum löst sich Salz in Wasser auf?

Eines der häufigsten Beispiele für wasserlösliche Verbindungen sind Salze. Insbesondere Speisesalz, das wir zu Hause zum Kochen verwenden. In der Chemie heißt diese Verbindung Natriumchlorid (NaCl).

Wie oben erwähnt, hängt die Löslichkeit von der Polarität des Wassers und des gelösten Stoffs ab. In diesem Fall ist der Natrium (Na)-Teil positiv geladen, während der Chlor (Cl)-Teil negativ geladen ist und beide Ionen durch eine ionische Bindung verbunden sind.

Andererseits sind Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O), aus denen Wasser besteht, durch kovalente Bindungen miteinander verbunden. Ebenso sind die Wasserstoff- und Sauerstoffatome der verschiedenen Wassermoleküle ebenfalls über Wasserstoffbrückenbindungen verbunden.

Mischt man Salz mit Wasser, entstehen zwischen den Ionen beider Verbindungen unterschiedliche Anziehungskräfte. Negativ geladene Sauerstoffanionen befinden sich in der Nähe des Natriumions, während sich positiv geladene Wasserstoffionen in der Nähe des negativ geladenen Chloridions befinden.

Obwohl die Ionenbindungen stark sind, reicht der Effekt der Polarität der Wassermoleküle aus, um die Natrium- und Chloratome zu trennen. Wenn sich Salz abscheidet, verteilen sich seine Ionen gleichmäßig und bilden eine homogene Lösung.

Wird jedoch zu viel Salz eingemischt, löst es sich nicht vollständig auf. Die Auflösung erfolgt, bis zu viele Natrium- und Chlorionen in der Mischung vorhanden sind. In diesem Fall reicht die Kraft der Wassermoleküle nicht aus, um die Ionen zu trennen. Wird jedoch die Temperatur erhöht, erhöht sich die kinetische Energie der Partikel und es kann mehr Salz im Wasser gelöst werden.

Andere wasserlösliche Stoffe

Zu den wasserlöslichen Verbindungen gehören auch:

• Starke und schwache Säuren und Basen
• Einige saure und basische Oxide
• Polare Gase wie Chlorwasserstoff (HCL) oder Kohlendioxid (CO ₂ ).
• Alkohole
• Carbonsäuren
• Phenole, Amine und Amide

Beispiele für Stoffe, die sich nicht in Wasser lösen

Wie oben erwähnt, kann Wasser polare Substanzen leicht lösen. Nicht wasserlöslich sind dagegen unpolare Stoffe, also Stoffe, die keine Pole oder keine ungleiche Elektronenverteilung aufweisen.

Im Fall von unpolaren chemischen Verbindungen teilen sie Elektronen gleichmäßig und interagieren nicht gut mit Wassermolekülen. Zu den wasserunlöslichen Stoffen gehören:

• die Öle
• Die Fette
• die Wachse
• Das Öl
• Das Gas
• Der Äther
• Aceton
• Einige Gase wie Methan (CH ₄ )
• Unlösliche Vitamine wie die Vitamine A, E und D

Literaturverzeichnis

• Chang, R. Chemie . (2020). Spanien. McGraw-Hill.
• Donelly, B. Organische Chemie . (2020, Hörbuch). Hörbar. Nördliche Presse.
• Oddone, S. Water: Das Zentrum des chemischen Universums. (2021). Argentinien. Editorial Autoren von Argentinien.
• Khan Akademie. Lösungsmitteleigenschaften von Wasser . Verfügbar unter https://es.khanacademy.org/science/biology/water-acids-and-bases/hydrogen-bonding-in-water/a/water-as-a-solvent .