Kategorie:Kolligative Eigenschaften

Aus Chemiewiki
Wechseln zu: Navigation, Suche

kolligative Eigenschaften

Untersuchtes Phänomen: Erscheinung / Anwendung

Warum wird auf vereisten Strassen Salz gestreut? Streusalz hält Wasser auch bei Temperaturen unter 0 °C im flüssigen Zustand.

Naturwissenschaftliche Erklärung des Themas

Aufgrund seines starken Dipols ist Wasser ein sehr polares Lösungsmittel. Nach dem Prinzip „Ähnliches löst sich in Ähnlichem“ ist Wasser somit in der Lage, eine Vielzahl von polaren Stoffen (z.B. Zucker, Salze, Alkohole) in beträchlichen Mengen zu lösen. Unpolare Stoffe wie beispielsweise Fette und Öle sind dagegen nur sehr schlecht in Wasser löslich. Unter Lösungen allgemein versteht man homogene, meist flüssige Gemische. Als Lösungsmittel bezeichnet man dabei die Komponente mit dem höchsten Mengenanteil. Bei einer 1%igen Kochsalzlösung iat demnach Wasser das Lösungsmittel und das Kochsalz der gelöste Stoff. Wasser vermag viele Ionenverbindungen wie z.B. Kochsalz zu lösen. Die Ionen (positiv oder negativ geladene Teilchen) ziehen die polaren Wassermoleküle an - positiver Pol des Wassermoleküls zu negativem Ion - und umgekehrt. Die Ion-Dipolanziehungen erlauben es an den an der Kristalloberfläche eines Salzes lokalisierten Ionen, aus dem Ionenverband (Salzgitter) auszubrechen und in die Lösung zu driften.

Fehler beim Erstellen des Vorschaubildes: Die Miniaturansicht konnte nicht am vorgesehenen Ort gespeichert werden

Die gelösten Ionen werden dabei hybridisiert, d.h. von einer Hülle aus Wassermolekülen umgeben, die die Ionenladung nach außen abschirmen. Eine so gelöste Substanz (egal welcher Art) erhöht die Entropie der Lösung, da sie einen zusätzlichen Grad an Unordnung erzeugt, der in dem reinen Lösungsmittel (reinem Wasser) nicht vorhanden ist (für nähere Informationen siehe auch Peter W. Alkins: Physikalische Chemie Kurzlehrbuch. 3. Auflage S. 212ff.) Daher verändert eine gelöste Substanz die physikalischen Eigenschaften einer Lösung, wie Dampfdruckerniedrigung, Siedepunkterhöhung, Gefrierpunkterniedrigung, Erhöhung des osmotischen Drucks. All diese Eigenschaften hängen nur von der Menge des gelösten Stoffes ab, nicht von dessen Zusammensetzung. Aus diesem Grund werden sie auch kolligative Eigenschaften genannt. So wird beispielsweise im Winter Streusalz (95%iges Natriumchlorid) auf vereiste Straßen gestreut, um den Gefrierpunkt des Wassers herabzusetzen. Der Vorgang ist folgender: Auch bei Minusgraden besteht bei Wasser ein ständiges Gleichgewicht zwischen den Aggregatzuständen fest und flüssig (Zweiphasengleichgewicht), nur das das Gleichgewicht sehr stark auf der Seite des festen Wassers liegt. Das heißt, es ist auch bei Minusgraden immer etwas flüssiges Wasser vorhanden. In diesem Wasserfilm löst sich das Streusalz und verhindert so ein erneutes Frieren der Salzlösung. Das Streusalz verhindert also vor allem das erneute Gefrieren des Schmelzwassers. Da aber an der Grenzfläche Eis/Wasser immer weiteres Eis schmilzt, löst sich das Eis langsam völlig auf. In einer gesättigten Natriumchloridmischung beginnt der Schmelzprozess bereits bei Temperaturen von -21,1 °C.

Vorschlag für Experiment

  • Es werden verschieden konzentrierte Kochsalzlösungen hergestellt (z.B. 0,5%,1%,2,5%,5%)und mit Eiswürfeln versetzt. Anschließend wird die Temperatur gemessen.

Fragenkatalog zu kolligativen Eigenschaften

Diese Kategorie enthält zurzeit keine Seiten oder Medien.