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Wasser als Lösemittel

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André Otto
Wasser als Lösemittel
lernst du in der 7. Klasse - 8. Klasse

Grundlagen zum Thema Wasser als Lösemittel

Inhalt

Wasser als Lösungsmittel – Chemie

Die Bedeutung des Wasser $(\ce{H2O})$ als Lösungsmittel ist sehr groß. Doch was ist überhaupt ein Lösungsmittel? Und warum eignet sich Wasser als Lösungsmittel? Das wollen wir in diesem Text über Wasser als Lösungsmittel einfach erklären.

Was ist ein Lösungsmittel? – Definition

Lösungsmittel werden in der Chemie oft auch als Solvens und umgangssprachlich als Lösemittel bezeichnet.

Ein Lösungsmittel ist ein Stoff – in der Regel eine Flüssigkeit –, der andere Flüssigkeiten oder Feststoffe lösen kann, ohne dass es dabei zu einer chemischen Reaktion kommt.

Es entsteht eine Lösung aus mindestens zwei Stoffen, die nicht mehr voneinander unterschieden werden können. Einfach gesagt kannst du dir das an einem Beispiel aus dem Alltag vorstellen: Wenn du einen Tee zubereitest, gießt du heißes Wasser über den Teebeutel – das Wasser verfärbt sich. Einige Bestandteile aus dem Tee sind in das Wasser übergegangen. Neben dem Tee im Alltag findet man auch in der Natur Wasser als Lösungsmittel wieder. So ist zum Beispiel das Meersalz im Meerwasser gelöst.

Wasser als Lösungsmittel – Definition

Wasser hat eine besondere molekulare Struktur: Es ist ein Dipol. Das polare Wassermolekül $(\ce{H2O})$ besteht aus einem negativen Sauerstoff- $(\ce{O})$ und zwei positiven Wasserstoffatomen $(\ce{H2})$. Wasser ist somit ein polares Lösemittel. Diese wesentlichen Eigenschaften von Wasser sind der Grund dafür, dass Wasser ein gutes Lösemittel ist.

Chemie: Wasser als polares Lösungsmittel (Dipol)

Doch welche Stoffe lösen sich überhaupt in Wasser?

Löslich in Wasser Nicht löslich in Wasser
Zucker Stein
Salz Benzin
Alkohol Öl

Salze, Zucker und Alkohol sind Beispiele, bei denen Wasser gut als Lösungsmittel dient, während andere Stoffe wie Benzin oder Steine nicht im Wasser löslich sind. Warum das so ist, wollen wir uns nun genauer ansehen.

Wasser als Lösungsmittel – Salze

Warum ist denn Wasser nun ein gutes Lösemittel für Salze? Salze sind geladene Teilchen, die aus einem Ionengitter aufgebaut sind. Salze bestehen also aus verschiedenen geladenen Ionen. Beim Lösungsvorgang greift nun das Wassermolekül das Salz an und zieht die einzelnen Ionen aus dem Ionengitter. Dabei zieht die positive Seite des Dipols ein negatives Ion und die negative Seite des Dipols ein positives Ion an. Dieser Vorgang wird auch als Dissoziation bezeichnet. Das folgende Bild zeigt dir am Beispiel von Natriumchlorid $(\ce{NaCl})$, wie die Wassermoleküle die Ionen aus dem Ionengitter herauszieht.

Lösen in Wasser Teilchenmodell (Beispiel Natriumchlorid)

Das Herausziehen der Ionen aus dem Ionengitter ist mit einem Energieaufwand verbunden. Diese wird als Gitterenergie bezeichnet und ist abhängig davon, aus welchen Ionen das Salz besteht.

Wasser als Lösungsmittel – Alkohol

Der bekannteste Alkohol ist Ethanol ($\ce{C2H6OH}$). Ethanol und Wasser sind vollständig miteinander vermischbar – also ist Wasser ein gutes Lösungsmittel für Ethanol. Doch woran liegt das? Der Grund dafür ist, dass sich zwischen den Sauerstoffatomen des Ethanols und den Wasserstoffatomen des Wassers sogenannte Wasserstoffbrückenbindungen ausbilden. Das Gleiche passiert natürlich auch zwischen den Wasserstoffatomen des Ethanols und den Sauerstoffatomen des Wassers. Diese Wasserstoffbrücken kommen aufgrund der unterschiedlichen Partialladungen von Wasserstoff und Sauerstoff zustande. Im Ergebnis kommt es dann zu einer Auflösung von Ethanol in Wasser.

Wasser als Lösungsmittel – Zucker

Zuckermoleküle lassen sich in Monosaccharide, Disaccharide und Polysaccharide unterteilen. Der Haushaltszucker (Saccharose) ist ein Disaccharid und besteht aus den Monosacchariden Glucose und Fructose.

Zucker sind chemisch betrachtet den Polyalkoholen zuzuordnen – sie besitzen also mehrere Hydroxygruppen $(\ce{OH})$. Nun kannst du dir sicher denken, warum Wasser ein gutes Lösemittel für Zucker ist. Aufgrund der vielen $\ce{OH}$-Gruppen bilden sich wie beim Alkohol Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Wasserstoff- und Sauerstoffatomen aus. Diese sorgen dafür, dass Zucker eine gute Löslichkeit in Wasser hat.

Nicht in Wasser lösliche Stoffe

Nun wissen wir, wieso sich Salz, Zucker und Alkohol gut in Wasser lösen. Aber wieso lassen sich Benzin, Sand und Öl nicht in Wasser lösen?

  • Steine oder Mineralien sind in einem festen Kristallgitter angeordnet und besitzen eine hohe Gitterenergie. Wassermoleküle sind nicht in der Lage, die Teilchen voneinander zu trennen.
  • Ölmoleküle sind unpolar, deshalb können sich die polaren Wassermoleküle nicht anlagern. Übrigens besitzt Öl außerdem eine geringere Dichte und schwimmt deshalb auf dem Wasser.
  • Benzin besteht hauptsächlich aus Alkanen, Alkenen und aromatischen Kohlenwasserstoffen. Benzin ist deshalb unpolar und somit nicht mischbar mit Wasser.

Benzin besteht hauptsächlich aus den Atomen Kohlenstoff ($\ce{C})$ und Wasserstoff $(\ce{H})$ und weist keine $\ce{OH}$-Gruppen auf. Aus diesem Grund können sich keine Wasserstoffbrückenbindungen ausbilden.

Dieses Video

In diesem Video geht es um die Eigenschaft des Wassers als Lösemittel. Dabei wird genau hinterfragt, warum Wasser viele Stoffe lösen kann, aber nicht alle Stoffe gelöst werden können. Die Ursache hierfür ist auf der atomaren Ebene zu finden. Es werden hierzu die Wechselwirkungen von Wasser als Dipol mit anderen Strukturen wie einem Ionengitter, Alkohol und Polyalkohol beschrieben und verglichen. Alle diese Wechselwirkungen werden Schritt für Schritt erklärt und mithilfe von Zeichnungen unterstützt.

Im Anschluss an das Video und diesen Text findest du Übungsaufgaben und Arbeitsblätter zum Wasser als Lösungsmittel, um dein erlerntes Wissen zu überprüfen. Viel Spaß!

Häufige Fragen zum Thema Wasser als Lösungsmittel

Welche Eigenschaften hat Wasser als Lösungsmittel?
Ist Wasser ein Lösemittel?
Ist Wasser ein organisches Lösungsmittel?
Ist Wasser ein unpolares Lösungsmittel?

Transkript Wasser als Lösemittel

Guten Tag und herzlich willkommen!

Dieses Video heißt "Wasser als Lösemittel".

Die Kraft des Wassers als Lösemittel benötigen wir tagein, tagaus, zum Beispiel, wenn wir uns einen Tee zubereiten. Man sieht richtig, wie einige Stoffe des Tees in Lösung gehen. Das Wasser verfärbt sich. Nach einigen Minuten sieht das Wasser so aus. Es ist offensichtlich so, dass Bestandteile des Tees vom Wasser gelöst werden.

Wasser ist ein gutes Lösemittel für viele Stoffe: für Salz, Zucker und Alkohol. Andere Stoffe hingegen, wie zum Beispiel Benzin oder bestimmte Steine, werden vom Wasser nicht gelöst. Und wir haben uns wieder der Frage nach dem Warum zu stellen.

Beginnen wir unsere Überlegungen mit dem Salz. Salz ist aus einem Ionengitter aufgebaut, das aus verschiedenen geladenen Ionen besteht. Wenn Wassermoleküle, die Dipole bilden, welche positive und negative Enden haben, dieses Salz angreifen, so werden aus dem Salzgitter die einzelnen Ionen herausgelöst. Das ist durch die unterschiedlichen Ladungen möglich, die sich am Dipolmolekül des Wassers befinden. Die positiven Ladungsschwerpunkte gehen zu den negativen Ionen, siehe oben. Die negativen Ladungsschwerpunkte gehen zu den positiv geladenen Ionen, siehe unten. Dadurch wird Salz im Wasser aufgelöst. Warum tritt dieser Vorgang bei bestimmten Steinen oder Mineralien nicht ein? Der Grund darin besteht, dass deren Gitterenergie im Ionengitter einfach für den Auflösungsprozess zu groß ist.

Kommen wir nun zum Alkohol. Warum ist Alkohol mit Wasser in jedem Verhältnis mischbar? Alkohol ist Ethanol. Ich habe ein Ethanolmolekül unten eingezeichnet. An dieses Ethanolmolekül kann sich in Lösung ein Wassermolekül derart anordnen, wie ich es rechts daneben blau darstelle. Neben dem Wassermolekül kann sich wieder ein Ethanolmolekül anlagern und daneben wieder ein Wassermolekül und daneben wieder ein Ethanolmolekül und so weiter. Wasser und Ethanolmoleküle können sich richtig miteinander vermischen, sie bilden eine Lösung. Das heißt, Wasser ist für Ethanol ein gutes Lösungsmittel. Die Ursache darin besteht, dass es zu einer Anziehung zwischen den Sauerstoffatomen O und den Wasserstoffatomen H kommt. Ich habe diese Anziehung einmal durch diese roten Striche gekennzeichnet. Was ist die Ursache für diese Anziehung? Der Effekt wird mit dem Begriff Wasserstoffbrückenbindung beschrieben. An den Sauerstoffatomen befinden sich negative Partialladungen im Ergebnis einer relativ hohen Elektronegativität. An den Wasserstoffatomen sind diese Partialladungen positiv, da deren Elektronegativität geringer ist. Dadurch kommt es zu einer Positiv-negativ-Orientierung und es bildet sich eine lange Kette aus Wasserstoffbrückenbindungen heraus. Im Ergebnis kommt es zu einer Auflösung von Ethanol in Wasser. Wasser ist für Ethanol ein Lösemittel.

Wie sieht es nun mit Zucker aus? Wir wollen die Zuckerformel hier nicht aufschreiben, ich möchte nur so viel sagen: Zucker ist ein Polyalkohol. Zucker enthält einige Hydroxylgruppen, OH, verhält sich daher ähnlich, was die Lösefähigkeit in Wasser betrifft, wie ein Alkohol. Das erklärt, warum man Zucker gut in Wasser lösen kann.

Wie verhält es sich nun mit Benzin? Nun ja, das Benzinmolekül enthält keinerlei Hydroxylgruppen, OH. Und daher ist Benzin mit Wasser praktisch nicht mischbar. Wasser ist kein Lösemittel für Benzin.

Ich hoffe, ich konnte ein wenig Licht in das Dunkel der Lösemitteltheorie bringen.

Ich wünsche euch alles Gute, auf Wiedersehen!

6 Kommentare

6 Kommentare
  1. Dnke. Das Video ist für alle geeignet, die unvoreingenommen beginnen, Naturwissenschaft zu lernen.
    Alles Gute

    Von André Otto, vor fast 8 Jahren
  2. Gutes Video auch für Schüler ! ^^

    Von Dr Bschreier, vor fast 8 Jahren
  3. Danke für das Video! Gut erklärt und richtig schöne Schrift!

    Von Philippbande, vor mehr als 8 Jahren
  4. wie kann man denn eine nachricht an sofatutor schicken?

    Von Prayer Koesters, vor mehr als 9 Jahren
  5. Bitte an sofatutor direkt mit der Bitte!

    Von André Otto, vor mehr als 9 Jahren
Mehr Kommentare

Wasser als Lösemittel Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Wasser als Lösemittel kannst du es wiederholen und üben.
  • Beschreibe den Lösungsvorgang eines Salzes.

    Tipps

    Salze können dissoziieren, sie liegen dann in Ionen vor.

    Lösung
    1. Salze liegen in einem Gitter vor. Dabei ziehen sich die positiv geladenen Kationen und die negativ geladenen Anionen an.
    2. Wasser ist ein Dipolmolekül. Dieses Molekül hat einen negativen und einen positiven Ladungsschwerpunkt, wobei sich der positive Schwerpunkt an die Anionen und der negative Schwerpunkt an die Kationen anlagern kann.
    3. Somit wird das Ionengitter langsam vom Wasser aufgelöst.
    4. Die Ionen liegen im gelösten Zustand frei voneinander vor, man spricht auch davon, dass das Salz dissoziiert ist. Die Wassermoleküle haben sich dann komplett an die Ionen angelagert.
  • Erkläre, worauf der Lösungsvorgang bei Ethanol beruht.

    Tipps

    Gegensätzliche Ladungen ziehen sich an.

    Lösung

    Wasser und Ethanol sind recht ähnlich aufgebaut. Sie besitzen beide eine OH-Gruppe. Im Wassermolekül ist sie gebunden an ein H, im Ethanol gebunden an einen organischen Kohlenwasserstoffrest:

    $ \begin{matrix} HO-H \\ HO-C_2H_5 \end{matrix}$

    An diesen Gruppen bilden sich Partialladungen aus. Der elektronegativere Sauerstoff erhält eine negative Partialladung und der elektropositivere Wasserstoff eine positive Partialladung. Da sich positive und negative Ladungen anziehen, bilden sich Bindungen, sogenannte Wasserstoffbrückenbindungen, zwischen den einzelnen Molekülen aus. Sie ziehen sich also gegenseitig an und lassen sich daher gut miteinander mischen.

  • Erkläre das Lösen von Kochsalz in Wasser.

    Tipps

    Das Salz liegt im Wasser in seinen Ionen vor.

    Lösung

    Als Kochsalz wird das Salz Natriumchlorid bezeichnet. Dieses Salz besteht aus positiv geladenen $Na^+$-Kationen und negativ geladenen $Cl^-$-Anionen. Diese sind in einem Ionengitter regelmäßig angeordnet. Wird Salz nun in Wasser gegeben, greifen die Wassermoleküle (Dipolmoleküle) genau an diesen Ladungen an. Dabei richten sich die positiven Ladungsschwerpunkte des Wassers zu den Anionen aus und die negativen Ladungsschwerpunkte zu den Kationen. Das Ionengitter wird so langsam aufgelöst und die Wassermoleküle lagern sich um die gesamten Ionen an. Damit ist das Salz im Wasser gelöst.

  • Entscheide, ob ein Lösungsvorgang stattgefunden hat.

    Tipps

    Reines Wasser ist farblos.

    Lösung

    Manchmal lösen sich Stoffe nicht vollständig in Wasser. Wenn du einen farblosen Feststoff lösen willst, kannst du also nur schlecht erkennen, ob er sich zum Teil gelöst hat oder nicht. Bei farbigen Verbindungen ist das einfacher. Auch wenn nicht der gesamte Feststoff in Lösung geht, kannst du erkennen, ob sich ein Teil gelöst hat, weil sich das Wasser verfärbt. So ist es auch bei Tee und Kaffee. Ein Teil löst sich im Wasser und färbt es braun. Wenn du allerdings einen farbigen Feststoff ins Wasser gibst und sich das Wasser nicht verfärbt, dann löst sich auch der Feststoff nicht. Auch Flüssigkeiten sind manchmal in Wasser löslich und manchmal unlöslich. Erkennen lässt sich das an der Phasengrenze zwischen den Flüssigkeiten. Kannst du eine Phasengrenze erkennen und bleibt das Wasser farblos, dann lösen sich die Flüssigkeiten nicht. Kannst du keine Phasengrenze erkennen, ist die Flüssigkeit in Wasser löslich.

  • Entscheide, welche Stoffe sich in Wasser lösen.

    Tipps

    Getränke bestehen aus einem großen Teil aus Wasser. Inhaltsstoffe, die außerdem noch in Getränken enthalten sind, müssen sich also in Wasser lösen.

    Lösung

    Wasser ist ein gutes Lösungsmittel und viele Dinge in deiner Umgebung lösen sich in Wasser. Gerade bei Lebensmitteln, die zu einem großen Teil aus Wasser bestehen, sollten sich natürlich auch die anderen Inhaltsstoffe in Wasser lösen. Steine lösen sich nicht in Wasser. Das kannst du gut in der Natur beobachten, wenn Steine in Flüssen und Seen zu finden sind. Auch Benzin löst sich nicht in Wasser.

  • Bestimme die Stoffe, die sich in Wasser lösen lassen.

    Tipps

    Überlege dir, wofür du die einzelnen Dinge verwendest und ob sie dabei in Wasser gelöst werden.

    Lösung

    Überlege dir, ob du schon einmal die einzelnen Stoffe in Wasser lösen konntest.

    • Sand lässt sich nicht in Wasser lösen, das kannst du gut am Strand beobachten.
    • Auch Metalle, wie Kupfer oder Eisen, lassen sich nicht in Wasser lösen.
    • Öl ist auch wasserunlöslich. Vielleicht hast du ja mal versucht, beides zu vermischen. Das Öl setzt sich immer wieder als Film auf dem Wasser ab.
    • Brausepulver lässt sich dagegen gut lösen. Eine Komponente im Brausepulver ist das Salz Natriumhydrogencarbonat.
    • Auch Tinte lässt sich gut lösen, da sie selbst hauptsächlich aus Wasser und einem Farbstoff besteht.
    • Seife löst sich auch in Wasser. Das lässt sich gut beim Waschen beobachten.

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