Was ist Löslichkeit?
Löslichkeit ist die maximale Masse eines gelösten Stoffs, die sich in 100 g (oder 100 cm³) Lösungsmittel bei einer bestimmten Temperatur lösen kann. Sie wird meist in Gramm pro 100 g Wasser (g/100 g) gemessen.
Wenn sich kein weiterer gelöster Stoff mehr auflösen kann, ist die Lösung gesättigt. Mehr gelösten Stoff zu einer gesättigten Lösung hinzufügen führt nur dazu, dass er sich am Boden ungelöst ablagert.
Faktoren, die die Löslichkeit beeinflussen
1. Temperatur
Feststoffe in Wasser: Steigende Temperatur erhöht die Löslichkeit meistens. Zucker und die meisten ionischen Salze lösen sich leichter in heißem Wasser. Die schnelleren Wassermoleküle können Teilchen des gelösten Stoffs besser auseinanderziehen.
Gase in Wasser: Steigende Temperatur verringert die Löslichkeit von Gasen. Sauerstoff, Kohlendioxid und Stickstoff sind alle in warmem Wasser weniger löslich als in kaltem Wasser.
2. Die Natur von gelöstem Stoff und Lösungsmittel
Ob sich ein Stoff löst, hängt von der chemischen Ähnlichkeit zwischen gelöstem Stoff und Lösungsmittel ab:
- Salz löst sich in Wasser (beide polar/ionisch)
- Fett löst sich in Benzin (beide unpolar)
3. Rühren und Partikelgröße
Rühren erhöht die Lösungsrate (nicht die Löslichkeit). Kleinere Partikel lösen sich schneller auf, da sie eine größere Oberfläche für das Lösungsmittel bieten.
Das Phänomen, dass Gase aus warmem Wasser entweichen, ist im Alltag zu beobachten: Wenn du ein Glas Leitungswasser aus dem Kühlschrank herausstellst, bilden sich kleine Blasen an der Innenwand. Das ist Luft (hauptsächlich Stickstoff und Sauerstoff), die bei wachsender Temperatur weniger löslich wird und aus dem Wasser entweicht.
Löslichkeitskurven zeigen, wie sich die Löslichkeit einer Substanz mit der Temperatur ändert. Die meisten Salze zeigen eine nach oben verlaufende Kurve (werden mit steigender Temperatur löslicher). Gase zeigen eine nach unten verlaufende Kurve.
Praxisbezug: Sprudelgetränke werden schneller schal, wenn sie warm sind
Kohlensäurehaltige Getränke (Cola, Sprudelwasser) enthalten gelöstes CO₂ unter hohem Druck. Wenn du eine Flasche öffnest und der Druck sinkt, beginnt CO₂ zu entweichen. Lass das Getränk bei Raumtemperatur stehen und es wird nach Stunden schal; stell es in den Kühlschrank und es bleibt länger sprudelnd. Das liegt daran, dass die Gaslöslichkeit mit der Temperatur abnimmt — kaltes Wasser hält mehr gelöstes CO₂. Dasselbe Prinzip erklärt, warum warme, verschmutzte Flüsse weniger gelösten Sauerstoff haben und Fische schlecht unterstützen können.
Praxisbezug: Übersättigtes Natriumacetat in Wärmekissen
Wiederverwendbare Wärmekissen enthalten eine übersättigte Lösung von Natriumacetat — mehr gelöster Stoff als bei Raumtemperatur normalerweise möglich wäre. Wenn du die Metallscheibe im Inneren biegst, wird die Kristallisation ausgelöst. Das Natriumacetat kristallisiert schnell und gibt Wärme ab (ein exothermer Prozess). Zum Wiederverwenden wird das Kissen in Wasser gekocht, das die Kristalle wieder zur übersättigten Lösung auflöst. Das ist Löslichkeitschemie, die Wärme auf Bestellung erzeugt.
Praxisbezug: Straßensalz nutzt Löslichkeit und Gefrierpunktserniedrigung
Straßensalz (hauptsächlich Natriumchlorid oder Calciumchlorid) wird im Winter auf Eisstraßen gestreut. Das Salz löst sich in dem dünnen Wasserfilm auf dem Eis auf. Die Zugabe eines gelösten Stoffs (Salz) zum Wasser senkt seinen Gefrierpunkt unter 0 °C — so taut die Eisstraße auch bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt. Calciumchlorid wirkt noch bei niedrigeren Temperaturen als Natriumchlorid. Diese Anwendung von Löslichkeit und Gefrierpunktserniedrigung verhindert jedes Jahr Millionen von Verkehrsunfällen.
Wo begegnet dir das im Alltag? Sprudelgetränke werden schneller schal, wenn sie warm sind (Gaslöslichkeit nimmt mit Temperatur ab), Wärmekissen mit übersättigtem Natriumacetat, Straßensalz lässt Eis im Winter schmelzen (gelöstes Salz senkt den Gefrierpunkt), heißes Wasser löst mehr Zucker für die Marmeladenherstellung — Temperatur und Löslichkeit sind in zahllosen Alltagssituationen miteinander verbunden.
Übungsaufgaben
Warum ist es wichtig, dass Aquariumwasser kalt und nicht warm ist (wenn man Warmwasserarten außer Acht lässt)?