CHEMIE KAPITEL 3 LÖSUNGEN. Timm Wilke. Georg-August-Universität Göttingen. Wintersemester 2013 / 2014

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1 CHEMIE KAPITEL 3 LÖSUNGEN Timm Wilke Georg-August-Universität Göttingen Wintersemester 2013 / 2014

2 Folie 2 Was erwartet uns? Lösungsmittel Wasser, polare Lösungsmittel, unpolare Lösungsmittel, Löslichkeiten, Lösungsvorgang, Hydrathülle,... Eigenschaften von Lösungen Gehaltsangaben, kolligative Eigenschaften,... Säuren und Basen Ionenprodukt des Wassers, Säurestärke, Indikatoren, Titrationen, Pufferlösungen,...

3 Folie 3 Wasser als Lösungsmittel In der Natur kommt Wasser als Stoffgemisch vor, enthält gelöste Gase und Salze (Regenwasser, Trinkwasser). Ohne Wasser gäbe es kein Leben auf der Erde Alle biochemischen Reaktionen und der Stoffwechsel fast aller Lebewesen finden in wässriger Lösung statt. Wasser ist ein gutes Lösungsmittel

4 Folie 4 Dipol Wasser ist ein Dipol-Molekül. Der starke Dipol bestimmt wesentlich seine chemischen und physikalischen Eigenschaften. Wie äußert sich dieser Dipol?

5 Folie 5 Experiment: Wasserstrahl

6 Folie 6 Experiment: Wasserstrahl

7 Folie 7 Der Wasserballon ist durch die Reibung negativ geladen (blaue Kugeln). Die positiven Partialladungen der Wassermoleküle (H-Atome) innerhalb des Wasserstrahls richten sich zum Stab hin aus, da sich positive und negative Ladungen anziehen. Durch diese Ausrichtung der Wassermoleküle krümmt sich der Wasserstrahl zum Ballon hin, sodass der Strahl abgelenkt wird. Dipol des Wassers

8 Folie 8 Widerholung: Polarität Hohe Elektronegativitätsdifferenz zwischen Wasser- und Sauerstoff (DEN = 1,4), starker Dipol. Folge: Wasserstoff-Brückenbindungen (intermolekulare Anziehungskräfte) Netzwerk von Wassermolekülen, die über Wasserstoffbrücken miteinander verbunden sind.

9 Folie 9 Polarität als Löslichkeitskriterium Wasser löst Stoffe besonders gut, die selber Dipole sind (NH 3, HCl,...), da sich die Pole der jeweiligen Moleküle anziehen. Stoffe die ebenfalls als Strukturelement eine OH-Gruppe enthalten (Alkohole, Zucker), werden meist besonders gut gelöst und bilden ebenfalls Wasserstoff-Brückenbindungen aus. Aus Ionen aufgebaute Stoffe wie anorganische und organische Salze (NaCl, MgCl 2 ) sind in der Regel gut löslich, da sie sehr polar sind (und eine Hydrathülle ausbilden)

10 Folie 10 Polarität als Löslichkeitskriterium Wasserlösliche Stoffe bezeichnet man als hydrophil, unlösliche als hydrophob

11 Folie 11 Polarität als Löslichkeitskriterium Stoffe, die in Wasser dissoziieren, also mit Wasser reagieren oder in Ionen zerfallen wie HCl, CO 2, CH 3 COOH lassen sich gut lösen. (Beispiel: CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 (= Kohlensäure) Biopolymere mit einer ausreichenden Anzahl polarer Gruppen sind löslich, Naturstoffe (Aminosäuren, Proteine)

12 Folie 12 Unpolare Stoffe Unpolare Lösungsmittel wie Chloroform und Benzol sind schlechte Lösungsmittel für polare Stoffe aber lösen leicht andere nichtpolaren Moleküle wie Fette und Wachse. Warum?

13 Folie 13 Erklärung Zwischen polaren Stoffen mit permanentem wirken Anziehungskräfte (und ggfs. Wasserstoff- Brückenbindungen) stabil! Um polare Stoffe zu lösen, müssen diese getrennt werden Unpolare Stoffe besitzen nur schwache Van-der-Waals- Kräfte

14 Folie 14 Beispiel: Wasser und Öl Die energetisch günstigeren Anziehungskräfte bzw. Wasserstoff-Brückenbindungen zwischen den polaren Wassermolekülen werden trotz Entropiesteigerung nicht zugunsten von schwachen Wechselwirkungen zwischen Wasser- und Ölmolekülen aufgegeben. Wasser und Öl bilden zwei getrennte Phasen Merksatz: Gleiches löst sich in Gleichem.

15 Folie 15 Rechtliches Abbildungsnachweis: Folien 6,7: Folie 6: Folie 6,7: Folie 6,7: Folie 11: Folie 12: Folie 13: Folie 16: Folie 18: Copyrightvermerk und Lizenzen: Alle Rechte an den Inhalten dieser elearning-materialien liegen beim Autor oder den jeweiligen Urheberrechtsinhabern. Sämtliche Bilder und Texte sind entweder vom Autor selbst fotografiert, verfasst oder sind gemeinfrei, es sei denn, es ist eine andere Quelle angegeben. Kein Teil dieses Materials darf ohne ausdrückliche schriftliche Genehmigung des Autors veröffentlicht, vervielfältigt oder für Internet-Seiten verwendet werden, auch nicht in abgeänderter Form. Die Daten oder Teile der Homepage dürfen nicht auf fremden Datenträgern, Kopien, Druckwerken, auf CD-ROM oder anderen Datenspeichermöglichkeiten erscheinen. Haftungsausschluss: Die Benutzung der hier vorliegenden Informationen geschieht auf vollkommen eigene Verantwortung. Haftung für Schäden oder Verluste, die beim Umgang mit den hier beschriebenen Stoffen oder bei der Durchführung von chemischen Versuchen entstehen, ist ausgeschlossen; ebenso wie Schadensersatzforderungen oder Gewährleistungsansprüche aufgrund falscher oder fehlender Angaben. Die Angaben zu den Stoffen und Experimentieranleitungen wurden jedoch sorgfältig und nach bestem Gewissen erstellt und sind in jedem Falle zu beachten,.

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