1.6 Ionen-Dipol-Kräfte 19 Hydratation Das Teilchenmodell kann dabei helfen, den Lösevorgang von Salzen in Wasser (V1) zu verstehen, der z. B. an der Schlierenbildung eines Salzes (V2) erkennbar wird (B2). Ein Salz kann sich nur in Wasser lösen, wenn die Ionen und WasserMoleküle in Wechselwirkung treten. Wird ein Salz in Wasser gegeben, können die Wasser-Moleküle, die sich je nach Temperatur des Wassers mehr oder weniger heftig bewegen (B4), beim Auftreffen auf die Oberflächen, Kanten und Ecken eines Ionengitters Ionen herauslösen. Die aus dem Ionengitter ausscheidenden Ionen werden sofort von WasserMolekülen umgeben (B5). Dabei treten die Kationen mit dem negativ teilgeladenen, die Anionen mit dem positiv teilgeladenen Pol der Wasser-Moleküle in Wechselwirkung. Die Wasser-Moleküle bilden so eine Hy drat hülle der Ionen (B6). Die Umhüllung der Ionen des gelösten Salzes mit Wasser-Molekülen bezeichnet man als Hydratation. Die wirkenden Kräfte werden IonenDipol-Kräfte genannt. Die Hydrathüllen der Ionen in wässriger Lösung vermindern die elektrische Anziehungskraft zwischen den Ionen um das 81-Fache! Infolgedessen sind die Ionen der Salzlösung im Gegensatz zu den im Ionengitter gebundenen Ionen nahezu frei beweglich. Damit sind nun die Ergebnisse der Versuche zu erklären. Siedetemperaturerhöhung und Gefriertemperaturerniedrigung 1. Viele Salze, z.B. Natriumchlorid, lösen sich gut in Wasser (V1). NaCl(s) ➝Na+(aq) + Cl–(aq). Die Hydrathülle wird durch das Symbol „aq“ gekennzeichnet, das auch für den Lösezustand von Stoffen benutzt wird. 2. In der Hydrathülle sind die Wasser-Moleküle besser geordnet und dichter gepackt als im Verband der Wasser-Moleküle des flüssigen Wassers. Das führt dazu, dass das Volumen der Lösung kleiner ist als das Gesamtvolumen von Salz und Wasser vor dem Lösevorgang (B3). 3. Das Verdampfen des Wassers einer Salzlösung setzt neben der Trennung der Wasser-Moleküle untereinander auch die Trennung der fester gebundenen Wasser-Moleküle aus der Hydrathülle durch Wärmezufuhr in die Lösung voraus. Deshalb siedet eine Salzlösung bei höherer Temperatur als Wasser (V3). Man spricht von einer Siedetemperaturerhöhung. 4. Auch bei dem Erstarren von Wasser einer Salzlösung müssen neben der Trennung der Wasser-Moleküle untereinander auch die WasserMoleküle der Hydrathülle voneinander durch Wärmezufuhr aus der Lösung getrennt werden. Sie ordnen sich also erst bei tieferer Temperatur zu Molekülgittern, aus denen Eis besteht, an. Die Gefriertemperatur einer Salzlösung ist also niedriger als die des Wassers (V4). Man spricht von Gefriertemperaturerniedrigung. B5 Vorgang des Auflösens von Natrium chlorid in Wasser auf Teilchenebene (in zweidimensionaler Darstellung) B6 Hydratisierte Ionen. Die Kurzschreibweise lautet: Na+(aq) bzw. Cl–(aq). Natriumund Chlorid-Ionen sind (räumlich) von je sechs Wasser-Molekülen umgeben. Schlüsselbegriffe Hydrathülle, Hydratation, IonenDipol-Kräfte, Siedetemperaturerhöhung, Gefriertemperaturerniedrigung Ionengitter Lösung Na+ Cl– O + + – H H N r zu P rü fz w c k e n E i e n tu m d e s C .C . B u c h n e r V e rl a g s