Aufgrund ihrer “besonderen” Struktur (Ionengitter aus Anionen und Kationen) lösen sich Salze in den unterschiedlichsten (anorganischen) Lösungsmitteln (teilweise sogar organische Lösungsmittel wie Ethanol). Unter den alltäglichen “Lösungsmitteln” ist Wasser ein hervorragendes Lösungsmittel für viele Salze, wobei sich jedes Salz in unterschiedlichen Mengen in Wasser löst.Je nachdem, ob sich in einer wässrigen (oder andere Lösungsmittel) Salzlösung weitere Mengen an Salz lösen können oder nicht, unterscheidet man gesättigte und ungesättigte Lösungen.
Gesättigte und ungesättigte Salzlösungen
Wie eingangs erwähnt, ist Wasser (aufgrund seiner Polarität) ein hervorragendes Lösungsmittel, um Salz zu lösen. In diesen Zusammen sei erwähnt, dass sich auch schwerlösliche Salze (wenn auch wenig) in Wasser lösen. Es gibt kein Salz, dass in Wasser vollständig unlöslich ist. Dabei unterteilen wir eine Salzlösung in gesättigte und ungesättigte Lösungen (je nachdem, ob in der Salzlösung noch weiteres Salz gelöst werden kann). Darüber hinaus gibt es noch die sogenannte “übersättigte” Lösung.
- Ungesättigte Lösung: Bei einer ungesättigten Lösung handelt es sich um eine einzige Phase, d.h. die Salzlösung besteht nur aus dem Lösungsmittel und dem gelösten Salz (die ungesättigte Lösung “zeigt” keinen Bodenkörper). In ungesättigten Lösungen ist also noch nicht die maximale Menge an lösbarem Salz gelöst. Weiteres Salz kann noch in die Salzlösung gegeben werden und löst sich vollständig auf.
- Gesättigte Lösung: Bei einer gesättigten Lösung ist die maximale Menge an lösbarem Salz (bzw. in Form von Ionen) im Lösungsmittel gelöst, d.h. es kann sich keine weitere Menge an Salz mehr in der gesättigten Lösung lösen. Bei weiterer Zugabe von Salz setzt sich dieses Salz als sogenannte Bodenkörper am Boden ab. Die Konzentration einer ungesättigten Lösung wird also sogenannte Löslichkeit eines Stoffes bezeichnet und ist für diesen charakteristisch. In der Schule stellt man eine gesättigte Lösung meist dadurch her, dass man soviel Salz in eine Lösung gibt, bis deutlich ein Bodenkörper (festes Salz, dass sich absetzt) entstanden ist. Anschließend filtriert man die Lösung (und trennt die Lösung vom Bodenkörper ab) und erhält eine gesättigte Lösung ohne Bodenkörper
- Übersättigte Lösung: Neben den beiden gängigen Arten (gesättigte bzw. ungesättigte Lösung) gibt es noch die sogenannte übersättigte Lösung. Bei einer übersättigten Lösung ist mehr Salz gelöst, als die Löslichkeit des Stoffes vorgibt. Im Gegensatz zu einer gesättigten Lösung hat eine übersättigte Lösung keinen Bodenkörper. Eine übersättigte Lösung stellt man her, in dem man soviel Salz in eine Lösung gibt, bis deutlich ein Bodenkörper (festes Salz, dass sich absetzt) entstanden ist. Anschließend filtriert man die Lösung (und trennt die Lösung vom Bodenkörper ab) und erhält eine gesättigte Lösung ohne Bodenkörper. Diese gesättigte Lösung löst man langsam abkühlen. Dadurch erhält man bei einer bestimmten Temperatur eine übersättigte Lösung. Warum man in der übersättigten Lösung mehr Salz lösen kann, als die Löslichkeit des Salzes angibt, wirst du in der Physikalischen Chemie lernen (kleiner Hinweis: thermodynamisch ist das System im Gleichgewicht, aber kinetisch nicht. Damit Salz auskristallisieren kann, muss ein sogenannter Kristallisationskeim vorliegen / gebildet werden. Bei langsamen Abkühlen der Lösung kann man die Bildung des Kristallisationskeimes etwas verzögern, so das bei der Temperatur mehr Salz gelöst ist, als die Löslichkeit vorgibt):
Löslichkeitsprodukt und Löslichkeit
Die (berechtigte) Frage, wie kann man beurteilen, ob eine gesättigte, ungesättigte oder übersättigte Lösung vorliegt, lässt sich mit dem Lerninhalt dieser Seite/Lerneinheit nicht wissenschaftlich begründen. Die Aussage, dass wenn eine Lösung keinen Bodenkörper hat, liegt eine ungesättigte Lösung vor, ist nicht eindeutig, schließlich kann die Lösung auch übersättigt sein (eine übersättigte Lösung zeigt auch keinen Bodenkörper).
Die richtige wissenschaftliche Begründung, mit der das Vorliegen einer gesättigten, ungesättigten oder übersättigten Lösung “bewiesen” werden kann, ist der Vergleich der Konzentration der Salzlösung und der Löslichkeit des Salzes (siehe dazu das nächste Kapitel). Nur so kann entschieden werden, ob die vorliegende Lösung ungesättigt, gesättigt oder übersättigt ist.
- Bei ungesättigten Lösungen ist die gelöste Salz-Konzentration kleiner als die Löslichkeit des Salzes
- Bei gesättigten Lösungen ist die gelöste Salz-Konzentration gleich der Löslichkeit des Salzes
- Bei übersättigten Lösungen ist die gelöste Salz-Konzentration größer als die Löslichkeit des Salzes
Dazu aber mehr im nächsten Kapitel. Dieses Kapitel soll nur als Einführung dienen und die Begriffe “ungesättigte, gesättigte und übersättigte” Lösungen zu kennen und zu verstehen.
Unterschiedliche Salzlösungen – gesättigte und ungesättigte Lösungen – Testfragen/-aufgaben
1. Was ist die Definition einer gesättigten Lösung?
Eine gesättigte Lösung ist eine Lösung, in welcher die maximale Menge eines Lösungsstoffes in einem bestimmten Lösungsmittel bei einer gegebenen Temperatur aufgelöst ist.
2. Was kennzeichnet eine ungesättigte Lösung?
Eine ungesättigte Lösung ist eine Lösung, in welcher weniger Lösungsstoff aufgelöst ist, als es das Lösungsmittel zu der gegebenen Temperatur aufnehmen könnte.
3. Erkläre, wie man eine gesättigte Lösung herstellt.
Um eine gesättigte Lösung herzustellen, muss man Lösungsstoff in ein Lösungsmittel geben, bis dieses bei der gegebenen Temperatur keinen weiteren Stoff mehr aufnehmen kann.
4. Unterscheide zwischen gesättigten und übersättigten Lösungen.
Während in der gesättigten Lösung das Maximum an Lösungsstoff aufgelöst wurde, enthält die übersättigte Lösung mehr Lösungsstoff als aufgelöst werden kann. Sie ist instabil und führt bei Störung zur Auskristallisation des überschüssigen Lösungsstoffes.
5. Was ist eine übersättigte Salzlösung und wie kann man sie herstellen?
Eine übersättigte Salzlösung ist eine Lösung, die mehr Salz enthält, als bei einem gegebenen Volumen und Temperatur normalerweise aufgelöst werden kann. Sie kann nur hergestellt werden, indem das Salz bei einer höheren Temperatur gelöst und die Lösung dann abgekühlt wird, ohne dass dabei Salzkristalle ausfallen.
6. Was passiert, wenn man in eine gesättigte Lösung weiteren Lösungsstoff hinzufügt?
Wenn man in eine gesättigte Lösung weiteren Lösungsstoff hinzufügt, wird dieser nicht mehr aufgelöst, sondern bleibt als fester Stoff in der Lösung zurück.
7. Was versteht man unter Löslichkeitsprodukt?
Das Löslichkeitsprodukt ist ein Wert, der die maximale Menge eines Salzes beschreibt, die in einer bestimmten Menge Wasser gelöst werden kann.
8. Kann sich die Sättigungsgrenze einer Lösung ändern und warum?
Ja, die Sättigungsgrenze einer Lösung kann sich ändern. Sie ist abhängig von der Temperatur und dem Druck. Mit steigender Temperatur kann in der Regel mehr Lösungsstoff aufgelöst werden.
9. Wie kann man herausfinden, ob eine Lösung gesättigt ist?
Um herauszufinden, ob eine Lösung gesättigt ist, kann man versuchen, weiteren Lösungsstoff zu der Lösung hinzuzufügen. Wenn dieser nicht mehr aufgelöst wird, handelt es sich um eine gesättigte Lösung.
10. Beschreibe eine Alltagssituation, in der das Prinzip der Sättigung eine Rolle spielt.
Beim Zuckerzusatz in Tee oder Kaffee spielt das Prinzip der Sättigung eine Rolle. Wenn zu viel Zucker hinzugegeben wird, löst sich dieser nicht mehr komplett auf und ein Teil bleibt als fester Stoff am Boden des Gefäßes zurück. Man hat eine gesättigte Zuckerlösung hergestellt.
