Löslichkeit
Löslichkeit von Salzen[Bearbeiten]
Die Löslichkeit eines Salzes ist eine wichtige Größe. Für die Löslichkeit eines Salzes, eines Ionenkristalles, ist die Gitterenergie ein wichtiger Faktor. In einem polaren Lösungsmittel wie Wasser zerfällt der Ionenkristall in seine einzelnen Ionen, und eine Auflösung ist nur möglich, wenn dabei die Gitterenergie aufgebracht wird. In wässrigen Lösungen sind die Ionen von Wassermolekülen umgeben, an die sie, auf Grund des polaren Charakters der Moleküle, ziemlich fest gebunden sind. Es ist hauptsächlich die Solvatationsenergie der Ionen, durch die die Energie aufgebracht wird, Ionen aus dem Kristall in Lösung zu bringen. Im Allgemeinen lässt sich sagen, dass sich Ionenkristalle lösen, wenn das Lösungsmittel polar und die Gitterenergie nicht zu groß ist. Für die Voraussage der Löslichkeit einer bestimmten Verbindung sind detailliertere Betrachtungen notwendig. Im Wasser lösen sich viele Salze ohne nennenswerten Energieaufwand, manche sogar unter Energieabgabe. Wie ist dieser Unterschied zu erklären. Beim Lösen werden die positiven und negativen Ionen gegen ihre elektrische Anziehung voneinander getrennt. Es muss die Gitterenergie überwunden werden.
Die dazu notwendige Energie liefert beim Lösen (beim Schmelzen geschieht dies durch Erwärmen) die Solvatation - im besonderen Fall des Wassers die Hydratation, so dass die Hydratationsenergie die Gitterenergie mindestens teilweise kompensieren kann. Im Gitter führen die Teilchen Pendelbewegungen um ihre Schwerpunktslage aus. Bringt man nun einen Ionenkristall ins Wasser, so werden Wassermoleküle, die infolge ihrer unsymmetrischen Ladungsverteilung starke Dipole sind, von den Ionen angezogen und lagern sich an der Oberfläche des Kristalls an. Dabei wird Energie frei, die von den Ionen des Kristalls übernommen wird, bis es schließlich den energiereichsten von ihnen gelingt, sich aus dem Gitterverband zu lösen. Dieses gilt insbesondere für die Ionen an den Kanten und Ecken. Gelöste Ionen werden allseitig von Wassermolekülen umgeben, und es wird weiter Energie frei. Das Salz löst sich schließlich ganz auf. Der Wassermantel schwächt die zwischen den Ionen wirkenden Anziehungskräfte so stark ab, dass die hydratisierten Ionen sich einzeln in der Lösung bewegen können.
Unter der Voraussetzung, dass die beiden Ionenarten eines Salzes mit Wasser nicht reagieren, d.h. neue Stoffteilchen bilden, gelten für Salze der Hauptgruppenelemente die folgenden Löslichkeitsregeln. Gut löslich sind Salze der Hauptgruppenelemente dann, wenn beide Ionenarten je einfach geladen sind oder dann, wenn die eine Ionenart einfach und die andere doppelt geladen ist. Wie jede Regel hat auch diese Ausnahmen; so sind die Fluoride schlechter löslich, was mit der Kleinheit dieses negativen Ions erklärt werden kann.