„Lösung (Chemie)“ – Versionsunterschied

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-[[Datei:SaltInWaterSolutionLiquid.jpg|miniatur|Lösen von Kochsalz in Wasser]]
-Eine '''Lösung''' ist in der [[Chemie]] ein [[Homogenes System|homogenes]] [[Gemisch]], das aus mindestens zwei chemischen Stoffen besteht. Eine solche Lösung besteht dabei zum einen aus einem oder mehreren gelösten festen, flüssigen oder gasförmigen [[Chemischer Stoff|Stoffen]] ''(Solute),'' zum anderen aus dem in der Regel flüssigen und den größten Teil der Lösung ausmachenden flüssigen oder festen [[Lösungsmittel]] ''(Solvens),'' das seinerseits wiederum eine Lösung sein kann.
-Lösungen sind rein äußerlich nicht als solche erkennbar, d.&nbsp;h. sie bilden nur eine [[Phase (Thermodynamik)|Phase]], was heißt, dass die gelösten Stoffe homogen im Lösungsmittel verteilt und daher nicht z.&nbsp;B. durch Filtration abtrennbar sind.
-== Eigenschaften von Lösungen ==
-Die Eigenschaften einer Lösung sind gleichermaßen von den gelösten Stoffen und dem Lösungsmittel abhängig. Die meisten Eigenschaften ändern sich in deutlicher Abhängigkeit von der Konzentration der gelösten Substanz. Dies gilt z.&nbsp;B. für die Farbintensität von Lösungen farbiger Substanzen ([[Lambert-Beersches Gesetz]]), für die Viskosität, für die [[elektrische Leitfähigkeit]] von Ionenlösungen oder für die [[Brechzahl]]. Deshalb lassen sich solche Eigenschaften analytisch zur Messung der [[Konzentration (Chemie)|Konzentration]] und zur Gewinnung von [[Gehaltsangaben]] heranziehen.
-[[Kolligative Eigenschaft]]en von Lösungen sind die Eigenschaften, deren Änderungen nur von der Anzahl gelöster Teilchen abhängen, nicht von deren chemischen Eigenschaften. Hierzu gehören die Erniedrigung von Dampfdruck und Erstarrungstemperatur sowie die Erhöhung der Siedetemperatur (mit steigender Anzahl gelöster Teilchen).
-Man unterscheidet zwischen idealen und realen Lösungen. Ideale Lösungen gehorchen z.&nbsp;B. den [[Raoultsches Gesetz|Raoultschen Gesetzen]] über die [[molare Schmelzpunkterniedrigung]] bzw. die [[molare Siedepunkterhöhung]]. Reale Lösungen folgen diesen linearen Gesetzen ganz exakt nur bei „unendlicher Verdünnung“ und zeigen bei höheren Konzentrationen einen Sättigungseffekt. Ähnlich ist es mit den anderen oben genannten Eigenschaften von Lösungen.
-Die Eigenschaften von Lösungen lassen sich unter physikalischen Gesichtspunkten folgendermaßen einteilen:<ref> Herzfeldt, Kreuter: ''Grundlagen der Arzneiformenlehre 2: Galenik'', Springer Verlag, Berlin, 1999, ISBN 978-3-540-65291-5.</ref>
-* [[Kolligativ]]: [[Dampfdruckerniedrigung]], [[Siedepunkterhöhung]], [[Schmelzpunkterniedrigung]], [[osmotischer Druck]]
-* Additiv: Masse, Volumen, Energie, [[Enthalpie]]
-* Konstitutiv: [[Viskosität]], [[Brechungsindex]]
-* Kombiniert: elektrische Eigenschaften, Grenzflächeneigenschaften, Löslichkeit
-== Komponenten von Lösungen ==
-Die [[Lösungsmittel]] einer Lösung ''(Solventien)'' sind üblicherweise Flüssigkeiten, während Lösungen mit festen Lösungsmitteln zumeist als [[Mischkristall]]e oder, falls sie metallische Eigenschaften besitzen, als [[Legierung]]en bezeichnet werden.
-Die gelösten Stoffe können sein:
-* gasförmig (z.&nbsp;B. Luftgase wie [[Sauerstoff]], [[Stickstoff]], [[Kohlenstoffdioxid|Kohlendioxid]] in [[Wasser]], Erdgas in Rohöl, [[Chlorwasserstoff]] oder [[Ammoniak]] in Wasser)
-* flüssig (z.&nbsp;B. [[Alkohol]] in Wasser, [[Octan]] in [[Motorenbenzin|Benzin]])
-* fest (z.&nbsp;B. [[Natriumchlorid|Kochsalz]] oder [[Calciumhydrogencarbonat]] in Wasser, [[Naphthalin]] in [[N-Hexan|Hexan]])
-== Löslichkeit ==
-Ob und in welcher Menge ein Stoff in einem Lösungsmittel löslich ist, hängt von der [[Löslichkeit]] des Stoffes ab (Näheres siehe dort). Ist in einer Lösung so viel wie möglich des Stoffes gelöst, ist die Lösung [[Sättigung (Physik)|gesättigt]]; wird jetzt weiterer Stoff zur Lösung gegeben, führt dies zur Bildung eines [[Bodensatz]]es.
-Nicht alle Lösungen haben eine begrenzte ''Löslichkeit,'' so lassen sich [[Ethanol]] und Wasser in jedem Verhältnis ineinander lösen.
-Bei Lösungen von Gasen in Flüssigkeiten gilt eine Lösung als gesättigt, wenn sich ein Diffusionsgleichgewicht zwischen in Lösung gehenden und die Lösung verlassenden Gasmolekülen einstellt. Aus übersättigten Gaslösungen treten aber nur dann Gasblasen aus (wie in Mineralwasser oder Sekt), wenn die Summe der [[Partialdruck|Lösungspartialdrücke]] aller gelösten Gase größer ist als der mechanische Druck am Ort der Blasenbildung. Eine definitive Grenze des Aufnahmevermögens einer Flüssigkeit für ein Gas gibt es nicht. Die „Löslichkeit“ ist hier vielmehr der Koeffizient, der die gelöste Menge mit dem aufgewendeten Gasdruck in Relation setzt.
-== Trennen von Lösungen ==
-Bei einer Lösung von Stoffen ist der gelöste Stoff meist wieder leicht extrahierbar, da bei einer Lösung vordergründig keine [[chemische Reaktion]] statt zu finden scheint.
-Tatsächlich wird beim Lösen von [[Salze]]n sehr wohl die Ionenbindungen des Kristalls gelöst als auch Hydrathüllen von Wassermolekülen um die [[Ion]]en gebildet ([[Hydratation]]). Viele Metallionen bilden mit den Wassermolekülen sogar recht stabile [[Komplexchemie|Komplexkationen]] (z.&nbsp;B. Hexaaquaeisen(III)). Die genannten Bindungsknüpfungen müssen vollkommen reversibel sein, wenn ein Substanzgemisch als Lösung gelten soll.
-Auch beim Lösen von gasförmigen Säure- oder Baseanhydriden kommt es zu einer Reaktion. Chlorwasserstoff löst sich und dissoziiert sofort fast vollständig in [[Chlorid]]ionen und Wasserstoffionen, die sich ihrerseits sofort mit Wasser zu [[Oxonium]] verbinden. [[Kohlenstoffdioxid]] bleibt dagegen zum überwiegenden Teil als Gas gelöst. Ein geringer Teil bildet aber mit dem Wasser [[Kohlensäure]], die ihrerseits zu [[Hydrogencarbonat]], [[Carbonat]] und [[Oxonium]] dissoziiert. Auch diese Reaktionen sind vollkommen reversibel, d.&nbsp;h. die Lösungen sind ohne zusätzliche Reagenzien wieder trennbar.
-=== Trennen von festen Stoffen in Flüssigkeiten ===
-Verdampfen des flüssigen Reinstoffes bewirkt, dass die Lösung nach und nach übersättigt wird und der Feststoff auskristallisiert, soweit es sich um die Lösung eines begrenzt löslichen Stoffes handelt. Bei vollständigem Verdampfen bleibt der Feststoff am Ende als [[Bodensatz]] erhalten.
-Es gibt Lösungen von „Feststoffen“ wie z.&nbsp;B. [[Calciumhydrogencarbonat]], die beim Eindicken der Lösung zerfallen und deshalb als Trockensubstanz gar nicht existieren. In diesen Beispiel entsteht ein Rückstand aus [[Calciumcarbonat]], während Kohlenstoffdioxid zusammen mit dem Wasser verdunstet.
-Eine technisch zunehmend genutzte Möglichkeit ist die [[Umkehrosmose]]. Hierbei wird die Lösung durch eine [[Semipermeabel|semipermeable Membran]] gepresst, die [[Ion]]en und größere Moleküle nicht passieren lässt. Diese Technik wird vor allem zur [[Wasseraufbereitung]] und insbesondere zur [[Meerwasserentsalzung]] verwendet.
-=== Trennen von Flüssigkeitsgemischen ===
-Flüssigkeiten lassen sich durch fraktionierte [[Destillation]] (weitgehend) trennen. Man nutzt dabei die unterschiedlichen Siedepunkte der beteiligten Substanzen. Da aber ein geringerer Dampfdruck der höher siedenden Flüssigkeit auch schon beim Sieden der flüchtigeren Substanz herrscht, geht immer ein geringer Anteil von ihr mit über. So lässt sich durch Destillation Alkohol nur bis ca. 96 % Reinheit gewinnen. Man spricht bei einem solchen Gemisch von einem [[Azeotrop]].
-=== Trennen von Gas und Flüssigkeiten ===
-Erhitzen der Lösung führt zum Entweichen des Gases, da seine Löslichkeit mit steigender Temperatur abnimmt. Vollständig aus der Lösung vertreiben lässt sich ein gelöstes Gas aber nur durch das Sieden der Flüssigkeit, weil dann der Dampfdruck den mechanischen Druck erreicht und Blasen bildet, mit denen das Gas vollständig ausgetrieben wird, da der Partialdruck des Lösungsmittels in diesen Blasen letztlich 100 % des Drucks in den Blasen einnimmt.
-Gase können einander auch aus der Lösung „verdrängen“. Dazu muss man die Lösung eines beliebigen Gases A in Kontakt mit einem beliebigen Gas B bringen, z.&nbsp;B. durch sprudeln. Es kommt dann zu einem Diffusionsvorgang zwischen den Blasen des Gases B und der Lösung des Gases A, bei der notwendigerweise immer mehr B in Lösung geht und immer mehr A die Lösung verlässt. Die „Verdrängung“ hat also nichts mit unterschiedlicher Löslichkeit zu tun. Man spricht zutreffender von einer „Strippung“. Das Aussieden eines Gases aus seiner Lösung ist im Prinzip auch ein solcher Strippungsvorgang.
-== Legierungen ==
-Auch Metallschmelzen stellen meistens Lösungen dar und werden als [[Legierung]]en bezeichnet. Dabei sind mehrere [[Metalle]] oder [[Nichtmetalle]] in einer Hauptkomponente gelöst; beispielsweise bestehen manche [[Stahl]]schmelzen aus einer Lösung von [[Chrom]], [[Vanadium]], [[Kohlenstoff]] in [[Eisen]].
-== Glas ==
-[[Glas|Gläser]] können, da es sich bei ihnen um unterkühlte Flüssigkeits-Gemische handelt, auch als Lösungen aufgefasst werden.
-== Grenzfälle ==
-Die Auflösung eines Metalls in einer Säure ist kein Lösungsvorgang im eigentlichen Sinne, da hierbei eine chemische Reaktion auftritt.
-Es gibt aber auch Grenzfälle, in denen eine reversible chemische Reaktion und gleichzeitig ein Lösungsvorgang stattfindet. Beispiele sind
-* die Auflösung von Natrium in flüssigem Ammoniak.
-* die Lösung von [[Kohlenstoffdioxid]] in Wasser, wobei sich ein Gleichgewicht mit der Bildung von [[Kohlensäure]] und deren [[Dissoziation (Chemie)|Dissoziationsprodukten]] ([[Hydrogencarbonat]]- und [[Carbonat]]-[[Ion]]en) ausbildet, das wieder verschwindet, wenn das Kohlenstoffdioxid die Lösung verlässt (z.&nbsp;B. durch Ausblasen mit einem anderen Gas).
-== Chemische Lösung in der Geologie ==
-In der Geologie unterscheidet man zudem die [[Verwitterung]]sprozesse der ''kongruenten'' und ''inkongruenten Lösung.'' Von einer kongruenten Lösung spricht man bei einer gleichmäßigen und damit vollständigen Lösung des Gesteins, beispielsweise bei der Lösungsverwitterung von [[Halit]] oder [[Kalkstein]], wobei letztere mit der Einstellung eines reversiblen Dissoziationssystems der Kohlensäure einher geht (siehe oben). Von einer inkongruenten Lösung spricht man hingegen bei einer selektiven Lösung einzelner Minerale oder Ionen aus dem Gesteinsverband, beispielsweise im Zuge der Silikatverwitterung.
-== Siehe auch ==
-* [[Lösungsenthalpie]]
-* [[Mischungskreuz]]
-== Einzelnachweise ==
-<references />
-== Weblinks ==
-{{Wikibooks|Anorganische Chemie für Schüler/ Wasser, Lösungen und die Teilchentheorie|Anorganische Chemie für Schüler: Wasser, Lösungen und die Teilchentheorie}}
-{{SORTIERUNG:Losung}}
-[[Kategorie:Chemische Lösung| ]]
-[[Kategorie:Trennverfahren]]
-[[af:Oplossing (chemie)]]
-[[ar:محلول]]
-[[be-x-old:Рошчына]]
-[[ca:Solució química]]
-[[cs:Homogenní směs]]
-[[da:Opløsning (kemi)]]
-[[el:Διάλυμα]]
-[[en:Solution]]
-[[eo:Solvaĵo]]
-[[es:Disolución]]
-[[et:Lahus]]
-[[fa:محلول]]
-[[fi:Liuos]]
-[[fr:Solution (chimie)]]
-[[gl:Disolución]]
-[[he:תמיסה]]
-[[hi:विलयन]]
-[[hr:Otopine]]
-[[hu:Oldat]]
-[[id:Larutan]]
-[[io:Dissolvuro]]
-[[is:Upplausn]]
-[[it:Soluzione (chimica)]]
-[[ja:溶液]]
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-[[nl:Oplossing (scheikunde)]]
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