Was ist besser in Wasser löslich?

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2 Antworten

Moin,

rein theoretisch kann man annehmen, dass sich Stoffe, die sich aus Ionen zusammensetzen ("Salze") besser in Wasser lösen als solche Stoffe, in denen unpolare Atombindungen vorliegen.
Das kommt daher, dass Wasser ein sogenanntes polares Lösungsmittel ist. Das heißt, in Wasser liegen (stark) polare Atombindungen vor, in denen also die Elektronendichte ungleich zwischen den Bindungspartnern verschoben ist. Das Sauerstoffatom hat eine negative Teilladung (Partialladung), während die Wasserstoffatome partiell positiv geladenen sind. Nun sind zwar Teilladungen keine echten Ladungen wie die von Ionen, aber auch für sie gilt, dass sich gleiche (Teil-)Ladungen abstoßen, während sich ungleiche (Teil-)Ladungen gegenseitig anziehen.
Und nach dem Grundsatz: "Gleiches löst sich in Gleichem." sollte man annehmen, dass sich deshalb Substanzen mit Ladungen oder Teilladungen besser in Wasser lösen lassen als solche mit unpolaren Atombindungen.

Tatsächlich ist Monophosphan (PH3) relativ schlecht wasserlöslich (330 mg / L). Aber überraschenderweise ist auch Magnesiumoxid nahezu wasserunlöslich.

Um das zu verstehen, muss man sich klar machen, dass die Löslichkeit einer Ionenverbindung zunächst einmal von zwei Größen abhängt, nämlich von der Gitterenergie und von der Hydratationsenergie.
Die Gitterenergie ist die Energie, mit der sich die Ionen im Ionengitter der Ionenverbindung gegenseitig festhalten.
Die Hydratationsenergie ist dagegen die Energie, die freigesetzt wird, wenn freie Ionen im Wasser von einer Wasserhülle (Hydrathülle) umgeben werden.
Man muss also einmal Energie aufwenden, um die Gitterenergie zu überwinden. Auf der anderen Seite wird Energie freigesetzt, wenn die herausgelösten Ionen mit einer Hydrathülle umgeben werden.
Es ist wohl leicht einzusehen, dass Ionenverbindungen dann gut wasserlöslich sind, wenn die Gitterenergie kleiner als die Hydratationsenergie ist, weil dann der Lösevorgang insgesamt Energie liefert (exotherm ist). Bei solchen Lösungsvorgängen erwärmt sich die Umgebung, also das Wasser.
Aber selbst wenn die Gitterenergie etwas größer ist als die Hydratationsenergie, kann die Ionenverbindung trotzdem wasserlöslich sein, weil die Ionen im Ionengitter feste Plätze einnehmen, also eine hochgeordnete Kristallstruktur besitzen. Frei bewegliche Ionen mit eine Hydrathülle sind im Vergleich damit eine viel ungeordnetere Daseinsform. Die Unordnung (Entropie) eines Systems spielt aber unter energetischen Gesichtspunkten auch eine Rolle. Je unordentlicher, desto besser! Darum können sich Ionenverbindungen auch dann noch im Wasser lösen, wenn ihre Gitterenergie etwas größer als ihre Hydratationsenergie ist, wenn die Zunahme an Unordnung (Entropie) zusätzliche Energie liefert (in solchen Fällen kühlt sich die Umgebung - also das Wasser - ab, weil Energie aufgebracht werden muss, um die Gitterenergie doch noch überwinden zu können).

Erst wenn die Gitterenergie (sehr viel) größer als die Hydratationsenergie plus der Entropie-Energie ist, löst sich auch eine Ionenverbindung nicht in Wasser. Und genau das ist beim Magnesiumoxid der Fall.

Fazit: Eigentlich lösen sich Ionenverbindungen besser in Wasser als Verbindungen mit unpolaren Atombindungen. Aber bei den von dir konkret betrachteten Substanzen löst sich Monophosphan (PH3) besser in Wasser als Magnesiumoxid, weil die Gitterenergie in letzterem zu groß ist...

LG von der Waterkant.

Kommentar von Jan305
19.05.2017, 16:02

Vielen dank, hab auch alles verstanden :)

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PH3 ist unpolar? Bist du dir da ganz sicher? Es hat ein ganzes freies elektronenpaar das es für Dipol-Dipol Bindungen hergeben kann außerdem sind alle Wasserstoff partiell positiv geladen wodurch doch ein dipolcharakter vorherrscht ... aber ja du hast recht Ionenverbindungen lösen sich deutlich besser in Wasser! Obwohl bei manchen Energie nötig ist um die Gitterenergie zu überwinden. Das merkt man daran, dass sich die Lösung abkühlt ... :) selbst der Lösungsvorgang von NaCl in H2O ist schon leicht endotherm :)

Kommentar von DedeM
18.05.2017, 09:29

Moin,

gemessen an den Elektronegativitätsdifferenzen von Phosphor und Wasserstoff ist die Bindung (nahezu) unpolar. Je nach verwendeter Skala hat Phosphor eine EN von 2,19, Wasserstoff von 2,2 (also fast identisch - Pauling-Werte) oder EN(P): 2,39 zu EN(H): 2,1 (also vergleichbar mit der C–H-Bindung, die allgemein als unpolar betrachtet wird - Mulliken-Werte) oder EN(P): 2,06 zu EN(H): 2,2 (Allred-Rochow-Werte). In alle drei Fällen ist die Differenz nicht groß genug, um nicht innerhalb von "natürlichen" Schwankungen in der Elektronendichte zu liegen. Daher - glaube ich - kann man schon davon sprechen, dass die Elektronenpaarbindungen im Phosphan unpolar sind...

LG von der Waterkant.

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Kommentar von PFromage
18.05.2017, 11:14

PH3 hat ein Dipolmoment von ca. 0,58 D, Wasser z.B. 1,85 D

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Kommentar von xXnovaXxFFmag
19.05.2017, 10:26

Alles klar :) wieder was gelernt 👌🏼

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