- Eine chemische Lösung ist eine homogene Mischung, die durch vollständige Auflösung eines gelösten Stoffes in einem Lösungsmittel entsteht und auf molekularer Ebene eine gleichmäßige Kombination von Substanzen ergibt.
Der gelöste Stoff ist die Substanz, die sich in einer Lösung löst, und das Lösungsmittel ist das Medium, in dem sich der gelöste Stoff löst. Dieses Phänomen ist aufgrund der Wechselwirkung zwischen den gelösten Molekülen und den Lösungsmittelmolekülen möglich, die die zwischenmolekularen Kräfte aufbrechen und die Vermischung beider Substanzen ermöglichen.
Arten chemischer Lösungen
Chemische Lösungen können je nach Kriterien unterschiedlich klassifiziert werden.
Nachfolgend sind einige der häufigsten Klassifizierungen aufgeführt:
Abhängig vom Aggregationsstatus
Je nach Aggregatzustand werden Lösungen in gasförmige, flüssige und feste Lösungen eingeteilt:
- Gasförmige Lösungen: Der gelöste Stoff und das Lösungsmittel sind beide Gase. Zum Beispiel Luft.
- Flüssige Lösungen: Der gelöste Stoff wird in einem flüssigen Lösungsmittel gelöst. Ein häufiges Beispiel ist wasserlösliches Salz.
- Feste Lösungen: Sowohl der gelöste Stoff als auch das Lösungsmittel sind Feststoffe. Ein Beispiel ist Bronze, eine Legierung aus Zinn und Kupfer.
Abhängig vom Lösungsmittel
Abhängig vom Lösungsmittel können Lösungen wässrig oder nichtwässrig sein.
- Wässrige Lösungen: Wasser ist das Lösungsmittel.
- Nichtwässrige Lösungen: Andere Lösungsmittel, die kein Wasser sind.
Abhängig von der Menge des gelösten Stoffes
Lösungen können auch nach der Menge des vorhandenen gelösten Stoffes im Verhältnis zur Menge des Lösungsmittels klassifiziert werden.
- Verdünnte Lösungen: Sie enthalten eine geringe Konzentration an gelöstem Stoff.
- Konzentrierte Lösungen: Sie enthalten eine hohe Konzentration an gelöstem Stoff.
- Die Konzentration einer Lösung kann auf verschiedene Arten ausgedrückt werden, beispielsweise als Massenprozent, Volumenprozent oder Molarität, was unterschiedliche Perspektiven auf die Zusammensetzung der Mischung bietet.
Abhängig von der Art der gelösten Stoffe
Abhängig von der Art des in einer chemischen Lösung verwendeten gelösten Stoffes unterscheiden wir elektrolytische und nichtelektrolytische Lösungen:
- Elektrolytlösungen: Elektrolytlösungen enthalten gelöste Stoffe, die beim Auflösen im Lösungsmittel in Ionen zerfallen. Dieser Dissoziationsprozess ermöglicht eine hohe Ionenkonzentration in der Lösung, was wiederum die Stromleitung erleichtert.
- Nicht-Elektrolyt-Lösungen: Nicht-Elektrolyt-Lösungen enthalten gelöste Stoffe, die beim Auflösen im Lösungsmittel nicht in Ionen zerfallen. In diesen Lösungen findet kaum oder gar keine Stromleitung statt, da das Fehlen freier Ionen die Fähigkeit der Lösung zum Transport elektrischer Ladung einschränkt.
Abhängig von Temperatur und Löslichkeit
Im Allgemeinen nimmt die Löslichkeit bei vielen Substanzen mit steigender Temperatur zu, obwohl es Ausnahmen gibt.
Die Sättigung einer chemischen Lösung ist ein Phänomen, das auftritt, wenn die maximale Menge an gelöstem Stoff erreicht ist, die sich in einem bestimmten Lösungsmittel bei einer bestimmten Temperatur lösen kann.
- Ungesättigte Lösungen: Enthalten weniger gelöste Stoffe, als sich bei einer bestimmten Temperatur lösen könnten.
- Gesättigte Lösungen: Sie enthalten die maximale Menge an gelöstem Stoff, die sich bei einer bestimmten Temperatur lösen kann. Alle zusätzlich hinzugefügten gelösten Stoffe lösen sich nicht auf und setzen sich am Boden der Lösung ab.
- Übersättigte Lösungen: Enthalten mehr gelöste Stoffe, als sich normalerweise bei einer bestimmten Temperatur auflösen würden. Übersättigung ist das chemische Prinzip, das zur Kristallisation führt.
Entsprechend der Homogenität
Abhängig von der Homogenität können wir die Lösungen in diese beiden Typen einteilen:
- Homogene Lösungen: In diesen Lösungen sind die Stoffe, aus denen der gelöste Stoff und das Lösungsmittel bestehen, auf molekularer Ebene vollständig vermischt, was zu einer gleichmäßigen Mischung führt. Die Eigenschaften der Lösung sind überall in der Probe gleich.
- Suspensionen: In Suspensionen lösen sich die gelösten Partikel nicht vollständig im Lösungsmittel und sind daher sichtbar. Diese Partikel neigen dazu, sich im Laufe der Zeit aufgrund der Schwerkraft abzusetzen, was zu einer Phasentrennung führt. Die Suspensionen sind nicht homogen und müssen möglicherweise gerührt werden, um sie für kurze Zeit gleichmäßig zu halten.
Abhängig von der Art der gelösten Partikel
- Molekulare Lösungen: In molekularen Lösungen sind die gelösten Partikel einzelne Moleküle, die ihre ursprüngliche Molekülstruktur beibehalten. Wenn der gelöste Stoff im Lösungsmittel gelöst wird, kommt es zu keiner nennenswerten Dissoziation der Moleküle in Ionen.
- Ionische Lösungen: Gelöste Partikel sind Ionen, was bedeutet, dass die gelösten Stoffe beim Auflösen in Wasser in positive und negative Ionen zerfallen. Dieser Prozess wird häufig bei ionischen Verbindungen wie Salzen beobachtet. Wenn beispielsweise Natriumchlorid (NaCl) in Wasser gelöst wird, zerfällt es in Natrium- (Na⁺) und Chlorid-Ionen (Cl⁻).
Nach Idealität
- Ideale Lösungen: Sie folgen den Gesetzen idealer Lösungen, bei denen die Wechselwirkung zwischen den Molekülen des gelösten Stoffes und des Lösungsmittels einem vorhersehbaren Verhalten folgt.
- Nichtideale Lösungen: Sie weichen vom erwarteten Verhalten gemäß den Gesetzen idealer Lösungen ab.
Beispiele
Ein häufiges Beispiel ist Kochsalzlösung, die in der Medizin verwendet wird. Diese wässrige Natriumchloridlösung (NaCl) hat eine spezifische Konzentration, um das Elektrolytgleichgewicht im Körper aufrechtzuerhalten, und wird häufig bei intravenösen Behandlungen und Augenspülungen verwendet.
Im häuslichen Bereich sind kohlensäurehaltige Getränke Beispiele für wässrige Lösungen. Diese enthalten unter Druck in Wasser gelöstes Kohlendioxid, das beim Freisetzen für das charakteristische Sprudeln sorgt. Darüber hinaus handelt es sich bei Reinigungsmittellösungen, die zum Spülen von Geschirr oder Kleidung verwendet werden, um Mischungen, die Fett und Schmutz auflösen und entfernen sollen.
Im industriellen Bereich: Chemische Lösungen sind in Prozessen wie der Herstellung pharmazeutischer Produkte unerlässlich.
Schließlich ist die Luft, die wir atmen, eine gasförmige Lösung, die aus einer Mischung aus Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid und anderen Gasen besteht.
