Gleiches löst sich in Gleichem

Michael versucht, herauszufinden, welche Stoffe wasserlöslich sind und welche nicht. Salz ist wasserlöslich... und Alkohol auch. Und Essig. Und Seife.

Aber Öl nicht. Was läuft hier ab? Die Antwort liegt in der molekularen Struktur der Stoffe. Ein Wassermolekül besteht aus zwei Wasserstoffatomen, die an ein Sauerstoffatom gebunden sind. Die Wasserstoffatome befinden sich auf der gleichen Seite des Sauerstoffatoms.

Und das ist wichtig! Warum? Zwischen den Atomen und um sie herum schwirren Elektronen. Und das Sauerstoffatom zieht die Elektronen stärker an als Wasserstoff. Die Elektronen werden von der "Wasserstoffseite" des Moleküls weggezogen – hin zur "Sauerstoffseite".

Am Ende ist eine Seite mehr positiv geladen – und die andere mehr negativ. Das Wassermolekül ist ein "polares Molekül". Diese positiven und negativen Bereiche sind sehr gut darin, andere Moleküle mit Plus- und Minus-Ladungen anzuziehen – andere polare Stoffe. Das hier ist Natriumchlorid – also Kochsalz. Es bildet ein Kristallgitter mit positiven und negativen Ionen.

Da es positive und negative Bereiche hat, ist es ebenfalls eine polare Substanz – genau wie Wasser. Schauen wir, was passiert, wenn wir es mit Wasser mischen. Die negativen Ionen ziehen die positiven Bereiche der Wassermoleküle an. Und die positiven Ionen ziehen die negativen Bereiche der Wassermoleküle an. Das Kristallgitter löst sich auf, und die Ionen schweben frei im Wasser.

Ein polarer Stoff – wie Natriumchlorid – vermischt sich gut mit anderen polaren Stoffen – etwa Wasser. Dabei muss nicht einmal das ganze Molekül positive und negative Bereiche aufweisen,... es genügt, dass ein Teil davon polar ist. Hier haben wir ein Alkoholmolekül und ein Essigsäuremolekül... das wir in Essig finden.

Genau wie bei Wasser gibt es Sauerstoffatome, die Elektronen von den benachbarten Atomen wegziehen. Und genau wie bei Wasser gibt es Wasserstoffatome, die positiv geladen werden. Das hier sind also auch polare Moleküle, die wasserlöslich sind. Werfen wir jetzt einen Blick auf diesen Stoff: Jod. Ein Jodmolekül besteht nur aus einer Art von Atom.

Keine der beiden Seiten zieht Elektronen stärker an als die andere. Keine Seite wird negativer geladen als die andere. Die Struktur ist symmetrisch. Wir haben also eine gleichmäßige Verteilung von Elektronen. Was bedeutet: keine Polarität.

Wir nennen das ein "unpolares Molekül". Geben wir jetzt etwas Jodpulver ins Wasser,... ...so löst es sich nicht so gut auf. Das liegt daran, dass sich polare und unpolare Stoffe nicht gut miteinander vermischen. Was wäre dann ein guter Stoff, um Jod aufzulösen? Versuchen wir's mal mit Speiseöl...

Die Moleküle in Ölen und Fetten haben auch ein paar Sauerstoffatome, die Elektronen anziehen. Aber guck mal – die Sauerstoffatome sind eingebettet zwischen den Kohlenstoffatomen – und nicht gebunden an Wasserstoffatome, von denen sie Elektronen wegziehen könnten. Die langen "Arme" aus Kohlenstoff und Wasserstoff sind völlig symmetrisch, es zieht also keine Seite stärker an den Elektronen als die andere – eine gleichmäßige Verteilung von Elektronen. Das bedeutet, Öl ist – genau wie Jod – ein unpolarer Stoff. Geben wir Jodpulver hinzu, so löst es sich im Öl.

Natriumchlorid kann in Wasser gelöst werden – aber nicht in Öl. Jod kann in Öl gelöst werden, aber nicht in Wasser. Warum? Weil Natriumchlorid und Wasser polare Stoffe sind,... ...wohingegen Jod und Öl unpolare Stoffe sind. Polare Lösungsmittel lösen polare Stoffe.

Unpolare Lösungsmittel lösen unpolare Stoffe. Dafür gibt es einen Lehrsatz, der besagt: Gleiches Löst Gleiches.