Löslichkeit?

1 Antwort

Deine Frage scheint zu sein, wovon es abhängt, ob und wie gut ein Stoff in einem an­deren löslich bzw. mit ihm mischbar ist. Wenn das wirklich so gemeint ist, dann kann ich eine diffuse Antwort geben:

Das hängt von den möglichen Wechselwirkungen der beiden Stoffe ab, d.h., was die Moleküle des einen Typs mit denen des anderen Typs treiben können, immer im Ver­gleich dazu, was sie mit ihresgleichen an Unfug anstellen können. Und dabei müssen sowohl energetische als auch entropische Faktoren berücksichtigt werden.

Im Detail kann das ziemlich kompliziert werden, und manche Stoffpaare zeigen auch recht kompliziertes Verhalten, z.B. eine Mischungslücke in einem Temperaturbereich bei voll­ständiger Mischbarkeit außerhalb dieses Temperaturintervalls. So etwas zu be­­rech­nen ist haarsträubend schwierig, deshalb verzichtet man meist darauf.

Was man aber tun kann: Faustregeln anwenden. Letztlich hängen alle Wechselwirkun­gen zwischen Molekülen von den Strukturen der Moleküle (und evtl. den Strukturen der aus diesen Molekülen gebildeten Komplexe oder Aggregate) ab. Um bei Deinem Beispiel zu bleiben: Ja, H-Brücken sind eine Form der Wechselwirkung, aber sie kön­nen natürlich nur auftreten, wenn die Strukturen es erlauben (also geeignete H-Atome zu geeigneten O- oder N-Atomen des anderen Moleküls binden). Die Strukturen geben also vor, welche Wechselwirkungen möglich sind.

Und das ist natürlich bei jeder Wechselwirkung so. Dipol–Dipol-WW kann offenbar nur auftreten, wenn die Dipole vorhanden sind, und das hängt von der Struktur ab. Ob ein Molekül gut polarisierbar ist, hängt von der elektronischen Wellenfunktion ab, und das ist auch ein Strukturmerkmal, allerdings hängt es eher mit der Struktur der Atome selbst zusammen und weniger mit dem Aufbau des Moleküls.

Beantwortet das Deine Frage?


ViDa1111 
Fragesteller
 22.02.2024, 13:32

Hey, ich habe viel dazugelernt durch deine Antwort, ich habe bemerkt, dass meine Frage etwas schlecht formuliert gewesen ist, sodass ich sie ergänzt habe, damit du besser verstehst, was meine eigentliche Frage gewesen ist..

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indiachinacook  22.02.2024, 14:12
@ViDa1111

Ich verstehe immer noch nicht wirklich was Du willst. Also erzähle ich Dir einfach irgendetwas, was irgendwie mit dem Gefragten zusammenhängt und vielleicht (oder auch nicht) das ist, was Du wissen willst.

Nehmen wir an, wir haben einen polaren Stoff (z.B. Zucker) und wollen den in einem un­po­la­ren Lö­sungs­mittel (z.B. Benzin) lösen. In einer solchen Lösung gibt es potentiell drei Ar­ten von Wechselwirkung:

  • Die Zuckermoleküle haften sehr stark an den anderen Zuckermolekülen, weil beide po­lar sind und sogar noch H-Brücken ausbilden können.
  • Das Lösungsmittel ist unpolar, daher sind wie Wechselwirkungen zwischen den ein­zel­nen Mo­le­kü­len viel schwächer als beim Zucker.
  • Ein gelöstes Zuckermolekül kann sich mit einer Hülle aus Lösungsmittel­mole­kü­len um­geben. Die anziehenden Kräfte zwischen diesen Molekülen sind größer als die im Lö­sungs­mittel (weil polare Moleküle stärker wechselwirken), aber im­mer noch viel klei­ner als die zwischen zwei polaren Molekülen.

Der Grund, weshalb sich Zucker im Benzin löst, ist also nicht, weil Zucker- und Benzin­­mole­­kü­le ein­an­der nicht ausstehen könnten; im Gegenteil, Benzinmolkeküle haben mehr Freude mit Zucker als mit ihres­gleichen. Der wahre Grund ist, daß die Zuckermoleküle dabei mehr an Wech­sel­wir­kungs­ener­gie ver­lieren würden, als das Lösungsmittel gewinnt.

Diese Betrachtung ist allerdings vereinfacht, weil wir die Entropie außer Acht gelassen ha­ben. Die En­tropie begünstigt fast immer die Lösung, weil die gelösten Moleküle in der Sup­pe herum­sausen können und dabei viel Entropie (≈Unordnung) produzieren; natür­lich kann es dazu Gegen­effek­te geben, aber Lösungen mit negativer Lösungs­entropie sind sehr selten.

Da die Entropie zur Lösung drängt und die Energie dagegen, wird sich ein Kompro­miß ein­stel­len, und ein kleines Bißchen Zucker löst sich im Benzin (vielleicht ein paar Milli­gramm pro Liter)

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ViDa1111 
Fragesteller
 22.02.2024, 15:47
@indiachinacook

Vielen Dank für diese ausführliche Antwort. Eine Frage hätte ich noch zu deinem Beispiel: Können sich die Zuckermoleküle wirklich mit den Bezienmolekülen lösen? (Also nur vom theoretischen) oder, wie soll man sagen, können das die Zuckermoleküle gar nicht, weil diese (da diese eine Dipol Dipol WW mit dem "anderen" Molekül haben) von dem jeweils "anderen" Zuckermolekül sehr stark "festgehalten" werden (Um ein Molekül "abzuspalten", müsste man ja die Intermolekularen WW "brechen" )? Ist diese Regel, dass wenn das Lösungsmittel insgesamt nach dem Lösen zweier Stoffe eine kleinere Wechselwirkungen hat, als die einzelne Stoffe selber, Das lösen eher "verhindert" wird? Beziehungsweise daran festgemacht wird (wenn der Unterschied bspw sehr groß ist (zwischen WW von dem gelösten und den Stoffen, die gelöst werden sollen)), wann und ob sich zwei Stoffe gut lösen?

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