Einführung

Jetzt haben wir schon ein paar mal gelesen, dass Wasser ein gutes Lösungsmittel sei. Was aber ist denn ein Lösungsmittel? Was kann ich alles in meinem Lösungsmittel lösen? Kann ich endlos viel in meinem Lösungsmittel lösen? Mit all diesen Fragen wollen wir uns in diesem Skript beschäftigen.

Was macht ein Lösungsmittel aus?

Die Antwort auf diese Frage scheint relativ offensichtlich zu sein: Damit ein Stoff ein Lösungsmittel ist, müssen sich Stoffe in ihm lösen. Häufig geht es dabei um Flüssigkeiten, in denen wir Feststoffe wie z.B. Salze lösen. Die Flüssigkeit, in die wir unsere Salze geben, nennen wir das Lösungsmittel. Durch Wechselwirkungen zwischen Lösungsmittel und Salz wird das Salz im Lösungsmittel gelöst. Besonders gut kann man das mit farbigen Salzen beobachten. Wenn wir z.B. Kupfersulfat, ein blaues Salz, in Wasser lösen, das durchsichtig ist, dann ist die entstehende Lösung leicht bläulich, je nachdem, wie viel Kupfersulfat wir im Wasser gelöst haben.

Wie viel kann ich wovon mischen?

Die Löslichkeit eines Stoffes hängt immer vom Stoff ab, in dem wir ihn lösen, und vom Stoff selbst. Wie bereits vorher erwähnt beruht die Löslichkeit auf Wechselwirkungen der Teilchen miteinander. Ob du einen Feststoff endlos lösen kannst, kannst du in einem einfachen Experiment selbst herausfinden. Nimm dir ein Glas Wasser und gib einen Löffel Salz oder Zucker hinzu. Rühre so lange um, bis das ganze Salz oder der ganze Zucker gelöst ist. Das ganze wiederholst du solange, bis du beobachten wirst, dass du rühren kannst wie du willst, sich aber trotzdem nichts mehr in deinem Glas löst. Das überschüssige Salz oder der Zucker werden am Boden des Glases liegen bleiben. Du hast in deinem Experiment die Löslichkeitsgrenze von deinem Stoff in Wasser erreicht. Der ungelöste Teil wird als Bodensatz oder Bodenkörper bezeichnet. Die Lösung darüber wird gesättigte Lösung genannt. Im Labor wird häufig die Löslichkeit eines Stoffes bestimmt, indem man misst, wie viel Gramm des Feststoffs sich in einer festen Menge Wasser, meistens 100g oder 1l, lösen, bis die Lösung gesättigt ist. Dabei kommt man auf die unterschiedlichsten Ergebnisse. Während man Gips z.B. kaum in Wasser lösen kann (gerade einmal 0,2g in 100g Wasser), kannst du fast 200g Rohrzucker in 100g Wasser lösen! Bei Feststoffen lässt sich die Löslichkeit zudem noch verbessern, wenn die Lösung erhitzt wird. Wenn du z.B deine gesättigte Salzlösung von vorher erhitzen würdest, dann würdest du bemerken, dass sich der Bodenkörper mit der Zeit löst. Lässt du die Lösung wieder abkühlen, dann fällt mit der Zeit wieder mehr Salz aus. Anders verhält es sich bei Flüssigkeiten. Flüssigkeiten, die sich miteinander vermischen, wie z.B. Trinkalkohol (Ethanol) und Wasser, kannst du theoretisch unendlich ineinander lösen. Auch Gase lösen sich zu geringen Teilen in Wasser. Sauerstoff z.B. ist für Meeresorganismen wichtig. Wenn du Kohlenstoffdioxid in Wasser lösen würdest, dann würdest du eine Lösung erhalten, die du wahrscheinlich sehr gut kennst: kohlensäurehaltiges Wasser. Im Gegensatz zu Feststofen sinkt die Löslichkeit von Gasen, wenn du deine Lösung erhitzt. Das kannst du dir damit erklären, dass sich dein Gas nur ungern in der Flüssigkeit löst. Das Bestreben wieder frei zu sein und sich vom Lösungsmittel zu lösen wird höher, je wärmer das Gas wird.

Andere Lösungsmittel

Wenn wir versuchen Öl in Wasser zu lösen, dann stoßen wir auf ein Problem. Öle und Fette lösen sich absolut nicht in Wasser. Viel eher bilden sie eine zweite Schicht auf dem Wasser. Doch zum Glück ist Wasser nicht unser einziges Lösemittel. Man kann Stoffe grundsätzlich in zwei Kategorien unterteilen: wasserähnlich und fettähnlich. Je nachdem zu welcher dieser Kategorien ein Stoff gehört bezeichnet man sie auch als polar (wasserähnlich) und unpolar (fettähnlich). Grundsätzlich gilt, was sich im einen löst, wird sich im anderen schlecht lösen. Wenn wir nun z.B. Fettflecken aus der Kleidung entfernen wollen, dann verwenden wir sogenanntes Reinigungsbenzin. Damit bekommen wir all jene Flecken und Verschmutzungen weggewaschen, die sich mit normalem Wasser nicht wegwaschen lassen. Du könntest damit auch gut das eingebrannte Fett aus einer Pfanne waschen. Aber dafür gibt es noch andere Lösungen. Die erste wäre ein Lösungsmittel, dass in der Lage ist, sowohl wasserähnliche, als auch fettähnliche Stoffe zu lösen. Beispiele für solche Lösungsmittel wäre Aceton, das z.B. im Nagellackentferner enthalten ist, oder Ethanol aus Alkoholreinigern. Aber diese beiden Lösungsmittel verwenden wir nicht für unser eingebranntes Fett, weil sie beide nicht in großen Mengen unbedenklich für die Umwelt sind. Wir nutzen einen anderen Trick. Der besteht darin, dass wir Spülmittel verwenden. Denn im Spülmittel sind besondere Stoffe enthalten, die sowohl eine wasserähnliche Seite, als auch eine fettähnliche Seite besitzen. Diese Stoffe interagieren nun auf der einen Seite mit unserem Fett und auf der anderen Seite mit dem Spülwasser. Somit können wir trotz der schlechten Löslichkeit Fette in Wasser lösen. Man nennt solche Stoffe Emulgatoren. Sie sind auch z.B. in Milch enthalten. Du siehst, egal was für einem Problem du gegenüber stehst, es gibt immer ein(e) passende(s) Lösung(smittel).