Löslichkeit

Die Löslichkeit (auch Sättigungskonzentration) eines Stoffes gibt an, ob und in welchem Umfang ein Reinstoff in einem Lösungsmittel gelöst werden kann. Sie bezeichnet also die Eigenschaft eines Stoffes, sich unter Verteilung (als Atome, Moleküle oder Ionenen) mit dem Lösungsmittel homogen zu vermischen. Meist ist das Lösungsmittel eine Flüssigkeit, es gibt aber auch feste Lösungen, die Legierungen. Bei der Lösung von Gasen in Flüssigkeiten bezeichnet der Begriff "Löslichkeit" einen Koeffizienten, der die im Diffusionsgleichgewicht mit dem Gasraum in der Flüssigkeit gelöste Gasmenge bezogen auf den Druck des Gases angibt.

Man unterscheidet daher die

qualitative Löslichkeit (ist der Stoff in einem bestimmten Lösungsmittel löslich?) und die
quantitative Löslichkeit (welche Stoffmenge kann in einem Liter eines bestimmten Lösungsmittels gelöst werden?).

Inhaltsverzeichnis

1 Qualitative Löslichkeit
2 Quantitative Löslichkeit
3 Beispiel
4 Lösung von Gasen in Flüssigkeiten
5 Siehe auch

Qualitative Löslichkeit

In welchen Flüssigkeiten ein Stoff löslich ist, hängt von dem chemischen Aufbau eines Stoffes ab.

So sind salzartige Stoffe fast nur in polaren Lösungsmitteln wie Wasser oder auch Fluorwasserstoff (HF) löslich. Viele lipophile, z. B. wachsartige, Stoffe sind dagegen nur in organischen Lösungsmitteln wie Benzin (ein apolares Lösungsmittel) löslich.

Einige, wie zum Beispiel Ethanol (Trinkalkohol) sind sowohl in Wasser als auch apolaren Lösungsmitteln löslich. Aceton ist mit fast jeder Flüssigkeit mischbar.

Heute weiß man, daß bei Temperaturen größer Null allein aus thermodynamischen Gründen (Entropie) es für jeden Stoff in jedem Stoff immer eine gewisse Löslichkeit geben muß. Die immer genauer werdenden Analysemethode bestätigen das.

Quantitative Löslichkeit

Die Löslichkeit eines Stoffes in einem Lösungsmittel ist nicht in allen Fällen begrenzt. So ist Zucker mit Wasser in einem beliebigen Verhältnis mischbar.

Bei der Mischung von Phenol mit Wasser gibt es dagegen zwei Bereiche: eine Lösung von Phenol in Wasser und eine Lösung von Wasser in Phenol. Dazwischen bleibt ein Bereich "verbotener" Mischungsverhältnisse ausgespart, der zur Ausbildung einer Schichtung von zwei flüssigen Phasen führt.

Die quantitative Löslichkeit gibt bei begrenzt löslichen Systemen die Menge eines Stoffes an, die unter gegebenen Bedingungen (Temperatur, Druck, wenn nicht anders angegeben Standardbedingungen) maximal in einer bestimmten Menge der Lösung löslich ist. Bei Salzen kann die Löslichkeit aus dem Löslichkeitsprodukt berechnet werden:

Die Löslichkeit des Salzes A_nB_m:

Die quantitative Löslichkeit wird in verschiedenen Einheiten angegeben:

g / l Lösung
g / 100 g Lösung ("Gewichtsprozent", korrekter: "Massenprozent")
ml / 100 ml Lösung ("Volumenprozent", Vol.-%)
g / kg Lösung
Mol / l Lösung (Molarität)
Val / l Lösung (Normalität, eigentlich veraltet, aber in Chemie- und Medizinischen-Laboratorien noch weit verbreitet)
Mol / kg Lösemittel (Molalität)

Beispiel

Berechnung der Löslichkeit für Aluminiumsulfat in Wasser, bei bekanntem K_L

Das heißt: Aus jeder Formeleinheit Aluminiumsulfat entstehen in der Lösung 2 Aluminiumionen und 3 Sulfationen.
Weiterhin gilt folgender Zusammenhang zwischen Reaktionskonstante K_L und der Löslichkeit L:
bzw.

Die Faktoren vor L erklären sich durch den Stöchiometrischen Faktor.
Dies setzt man nun in die Gleichung für K_L ein, daraus folgt dann:

damit

Jetzt noch K_L einsetzen in den Taschenrechner eintippen: Fertig

Lösung von Gasen in Flüssigkeiten

An der Grenzfläche zwischen Gasen und Flüssigkeiten kommt es zur Diffusion von Gasmolekülen zwischen dem Gasraum und dem Lösungsraum. Dabei ist der Eintritt von Molekülen in die Lösung proportional dem Partialdruck des Gases und der Austritt proportional der Konzentration des Gases in der Lösung. Bei der sog. Sättigungskonzentration herrscht ein dynamisches Gleichgewicht zwischen beiden Diffusionsrichtungen. Die Sättigungskonzentration ist proportional zum Partialdruck im Gasraum. Der verbindende Proportionalitätsfaktor wird hier als "Löslichkeit" bezeichnet:

Gaslöslichkeit(Gas i) = Partialdruck(i) / Sättigungskonzentration(i)