Lösungsmittel in der Chemie – polar, unpolar, protisch und aprotisch

Allgemein: das Lösungsmittel in der Chemie

Im Allgemeinen verstehen wir unter Lösungsmittel eine “Flüssigkeit”, die einen anderen chemischen Stoff (fest, flüssig oder gasförmig) lösen kann. Dabei unterscheidet sich das Lösungsmittel von einem Reaktionspartner dadurch, dass es zu keiner chemischen Reaktion zwischen gelöstem Stoff und dem Lösungsmittel kommt. Ja nach chemischer Struktur des Lösungsmittels unterscheidet man zwischen polaren und unpolaren Lösungsmittel bzw. protischem und aprotischen Lösungsmittel.

Verschiedene Arten von Lösungsmittel in der Chemie

Das bekannteste Lösungsmittel aus dem Alltag ist das Wasser, mithilfe des Lösungsmittels Wasser können wir die allermeisten Salze oder Zucker lösen. Aus unseren Alltagserfahrungen wissen wir aber auch, dass Wasser beispielsweise Fette oder Lacke nicht lösen kann. Daher kennen auch viele “Nichtchemiker” den Spruch “Gleiches löst sich in Gleichem”:

So lösen sich polare Stoffe (beispielsweise Salze) im Allgemeinen gut in polaren Lösemitteln (z.B. Wasser), während sich unpolare Stoffe (beispielsweise Fette) im Allgemeinen gut in unpolaren Lösemitteln lösen (z. B. Benzin). Auch, wenn diese Faustregel nicht immer gültig ist, ist sie ein gutes Indiz für die Löslichkeit zweier Stoffe ineinander.

Neben Wasser werden aber auch viele andere Flüssigkeiten (sowohl anorganische, als auch organische) als Lösungsmittel (auch als Lösemittel oder Solvens bezeichnet) verwendet. Aber, Lösungsmittel werden nicht nur in polar und unpolar eingeteilt, sondern aufgrund ihrer “aziden” Wirkung (= Möglichkeit, ein Proton abzuspalten) als protisch polar, aprotisch unpolar und aprotisch polar eingeteilt.

Ob eine chemische Verbindung polar oder unpolar ist, lässt sich relativ einfach beantworten. Damit ein Lösungsmittel polar ist, müssen sogenannte Dipolkräfte auftreten. Ob nun ein chemischer Stoff “protisch” oder “aprotisch” ist, lässt sich auf den ersten Blick nicht aussagen. Die generelle Aussage “aprotische” Lösungsmittel sind Stoffe, die in ihrer Struktur kein Wasserstoff enthalten, ist nicht ganz korrekt. So gibt es einige aprotische Lösungsmittel (höhere Alkane), die sowohl Wasserstoffatome in ihrer Molekülstruktur aufweisen, aber nicht azide sind.

Ein “aprotischer” chemischer Stoff ist ein Stoff, der entweder kein Wasserstoffatom hat (siehe zugehörige Summenformel) oder Wasserstoffatome, die über eine unpolare oder schwach polare Atombindung gebunden sind (beispielsweise an ein Kohlenstoffatom). Daher können Alkane, obwohl sie über C-H-Bindungen verfügen nicht bzw. nur in Anwesenheit starker Basen sehr schwer Protonen abspalten. Im Gegensatz dazu verfügt ein protisches Lösungsmittel über eine polare H-X-Bindung, die entsprechend ein Proton abspalten kann (beispielsweise Wasser oder Säuren).

  • Typische protisch, polare Lösemittel sind: Wasser, Amine (R-NH2, Alkanole (R-OH), Alkansäuren (R-COOH)
  • Typische aprotische, polare Lösungsmittel sind: Nitrile (R-CN), Ketone (R-CO-R)
  • Typische aprotisch, unpolare Lösungsmittel sind:  Alkane, Aromaten

Hinweis

Gemäß der Definition nimmt das Lösungsmittel (in der Regel) nicht an einer chemischen Reaktion teil. Dennoch hat das Lösungsmittel vor allem in der organischen Chemie einen erheblichen Einfluss auf den “Reaktionsverlauf” und damit auch auf das Produkt der Reaktion (siehe Kapitel: Lösungsmitteleinfluss in der organischen Chemie). Aber nicht nur in der organischen Chemie hat das Lösungsmittel einen Einfluß auf die Reaktion. Auch in der anorganischen Chemie beeinflusst das Lösungsmittel (oft) eine chemische Reaktion. So reagieren oft Feststoffe miteinander erst, wenn sie in Lösung vorliegen (so kann man beispielsweise zwei feste Stoffe miteinander vermischen, ohne das eine beobachtbare Reaktion eintritt, während als Lösung die beiden Stoffe miteinander (schnell) reagieren).

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Organische Chemie