Die Lösungsenthalpie oder Lösungswärme ist die Änderung der Enthalpie beim Lösen eines Stoffes in einem Lösungsmittel. Die Enthalpie ist – wenn man von Volumenänderungen, also mechanischer Arbeit gegen den Luftdruck absieht – gleich der Energie.
Grundlagen Bearbeiten
Die Lösungsenthalpie kann:
- negativ sein, d. h. die Lösung wird wärmer: Der Lösungsvorgang ist exotherm, Energie wird frei (z. B. beim Lösen von Natriumhydroxid in Wasser). In diesem Fall sinkt die Löslichkeit beim Erhitzen;
- nahezu null sein, d. h. die Temperatur bleibt gleich (z. B. Natriumchlorid in Wasser). In diesem Fall ist die Löslichkeit nahezu unabhängig von der Temperatur;
- positiv sein, d. h. die Lösung kühlt sich ab: Der Lösungsvorgang ist endotherm, Energie wird aufgenommen (z. B. Ammoniumnitrat in Wasser). In diesem Fall wird die Löslichkeit beim Erhitzen größer.
Die Lösungsenthalpie setzt sich (hier am Beispiel eines Salzes) zusammen aus:
- der Gitterenergie des zu lösenden Stoffes
- der Bindungsenergie des Lösungsmittels (z. B. Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Wassermolekülen)
- der Solvatationsenergie, d. h. der Energie, die bei der Anlagerung von Lösungsmittelteilchen an die Teilchen des aufgelösten Stoffs frei wird
Die Löslichkeit eines Stoffes in einem Lösungsmittel wird neben der Lösungsenthalpie auch von der Lösungsentropie bestimmt.
Beispiel für einen Lehrversuch Bearbeiten
In drei mit gleich temperiertem Wasser gefüllten Reagenzgläsern werden folgende Chemikalien gelöst:
- 1. Reagenzglas: Ammoniumnitrat
- 2. Reagenzglas: Natriumchlorid
- 3. Reagenzglas: Natriumhydroxid
Folgende Temperaturveränderungen sind in den Reagenzgläsern zu beobachten:
Wenn man sich die endotherme und die exotherme Reaktion bei diesem Versuch genauer anschaut, kann man erkennen, dass in diesem Fall die endotherme Reaktion den Bruch der Bindungen zwischen den Anionen (negativ geladen) und den Kationen (positiv geladen) bedeutet. Im ersten Schritt werden also die ionischen Bindungen gebrochen, das heißt, die sich anziehenden Teilchen voneinander getrennt. Energetisch gesehen ist dieser Vorgang endotherm, da gegen die Anziehungskräfte der Teilchen gearbeitet wird.
Der zweite der beiden Teilvorgänge ist die Hydratation. Dabei lagern sich die polaren Wassermoleküle (Dipole) an die "noch freien" Anionen und Kationen an. Energetisch gesehen ist dieser Vorgang exotherm, da die Teilchen sich aufgrund ihrer Ladung freiwillig anziehen. Aus all diesen Vorgängen und Reaktionen setzt sich die Lösungswärme zusammen.
Siehe auch Bearbeiten
Weblinks Bearbeiten
- (Memento vom 4. März 2016 im Internet Archive)
Einzelnachweise Bearbeiten
- ↑ Charles E. Mortimer, Ulrich Müller: Chemie das Basiswissen der Chemie ; 126 Tabellen. Georg Thieme Verlag, 2007, ISBN 978-3-13-484309-5, S. 205 ff. (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- G. Jander, H. Spandau: Kurzes Lehrbuch der anorganischen und allgemeinen Chemie. Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-642-71367-5, S. 109 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- Claus Czeslik, Heiko Seemann, Roland Winter: Basiswissen Physikalische Chemie. Springer-Verlag, 2010, ISBN 978-3-8348-0937-7, S. 233 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- Jan Hoinkis: Chemie für Ingenieure. John Wiley & Sons, 2015, ISBN 978-3-527-68456-4, S. 66 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).