Löslichkeit — Regeln, Kurven & Einflussfaktoren

Löslichkeit ist die maximale Menge eines gelösten Stoffes, die unter festgelegten Bedingungen in einem Lösungsmittel gelöst bleiben kann. In Chemieaufgaben bedeutet das meist, dass du das Lösungsmittel und die Temperatur kennen musst, bei Gasen manchmal auch den Druck.

Wenn du die Kurzversion suchst, ist sie hier: Löslichkeit ist nicht dasselbe wie die Geschwindigkeit des Lösens. Sie ist die Gleichgewichtsgrenze dafür, wie viel nach dem Einstellen des Systems gelöst bleiben kann.

Was Löslichkeit in der Chemie bedeutet

Wird einem Lösungsmittel eine kleine Menge eines Stoffes zugesetzt, kann sie sich vollständig lösen. Gibt man mehr hinzu, erreicht die Lösung schließlich einen Punkt, an dem sich Auflösen und erneute Feststoffbildung gegenseitig ausgleichen. Dann ist die Lösung gesättigt.

Deshalb ist Löslichkeit ein Gleichgewichtskonzept. Wenn in einer Tabelle steht, dass ein Salz bei einer bestimmten Temperatur eine Löslichkeit von $36\ \mathrm{g}$ pro $100\ \mathrm{g}$ Wasser hat, bedeutet das, dass unter diesen Bedingungen im Gleichgewicht ungefähr diese Menge gelöst bleiben kann.

Drei verwandte Begriffe helfen weiter:

• Eine ungesättigte Lösung kann noch mehr Stoff lösen.
• Eine gesättigte Lösung hat unter diesen Bedingungen die Gleichgewichtsgrenze erreicht.
• Eine übersättigte Lösung enthält mehr gelösten Stoff als die übliche Gleichgewichtsmenge und ist meist instabil.

Löslichkeitsregeln: Was sie tatsächlich vorhersagen helfen

In der Einführung in die Chemie meint man mit Löslichkeitsregeln meist vereinfachte Muster für ionische Verbindungen in Wasser. Sie helfen dir vorherzusagen, ob eine Verbindung im Allgemeinen löslich ist oder ob sich wahrscheinlich ein Niederschlag bildet.

Am sichersten nutzt man sie als ersten Anhaltspunkt, nicht als allgemeingültiges Gesetz. Zum Beispiel sind Nitratsalze in Wasser im Allgemeinen löslich, daher erwartet man, dass sich $\mathrm{NaNO_3}$ leicht löst. Dagegen sind einige ionische Verbindungen wie $\mathrm{AgCl}$ nur schwer löslich, weshalb sie in Einführungsaufgaben oft als Niederschläge behandelt werden.

„Ähnliches löst sich in Ähnlichem“ ist eine eigene Faustregel zur Wahl des Lösungsmittels. Polare und ionische Stoffe lösen sich oft besser in polaren Lösungsmitteln wie Wasser, während sich viele unpolare Stoffe besser in unpolaren Lösungsmitteln lösen.

Wie man eine Löslichkeitskurve liest

Eine Löslichkeitskurve zeigt, wie sich die Löslichkeit eines Stoffes mit der Temperatur ändert. Auf der vertikalen Achse steht meist die Menge des Stoffes, die sich in einer festen Menge Lösungsmittel löst, und auf der horizontalen Achse die Temperatur.

Liegt ein Punkt auf der Kurve, ist die Lösung bei dieser Temperatur gesättigt. Liegt er unterhalb der Kurve, ist die Lösung ungesättigt. Liegt er oberhalb der Kurve, ist die angegebene Menge größer als die übliche Sättigungsgrenze unter diesen Bedingungen.

Verallgemeinere die Form der Kurve nicht zu stark. Viele feste Stoffe werden mit steigender Temperatur besser löslich, aber nicht alle. Die Löslichkeit von Gasen in Wasser zeigt oft den entgegengesetzten Temperaturtrend.

Rechenbeispiel: Einen Wert aus einer Löslichkeitskurve verwenden

Angenommen, eine Löslichkeitskurve zeigt, dass sich von einem Salz bei $25^\circ\mathrm{C}$ bis zu $36\ \mathrm{g}$ pro $100\ \mathrm{g}$ Wasser lösen.

Nun gibst du $40\ \mathrm{g}$ dieses Salzes zu $100\ \mathrm{g}$ Wasser und wartest, bis sich bei derselben Temperatur das Gleichgewicht eingestellt hat.

Unter diesen Bedingungen können etwa $36\ \mathrm{g}$ gelöst bleiben. Die übrigen $4\ \mathrm{g}$ bleiben ungelöst.

Dieses eine Beispiel zeigt dir die wichtigste Lesefähigkeit für Löslichkeitskurven:

• lies die maximal gelöste Menge bei der angegebenen Temperatur ab
• vergleiche sie mit der tatsächlich zugegebenen Menge
• behandle jeden Überschuss an Stoff im Gleichgewicht als ungelöst

Löslichkeit ist eine Kapazitätsgrenze unter festgelegten Bedingungen, nicht das Versprechen, dass jedes zugegebene Gramm verschwindet.

Faktoren, die die Löslichkeit verändern

Temperatur

Bei vielen festen Stoffen in Wasser steigt die Löslichkeit mit zunehmender Temperatur. Das ist häufig, aber nicht allgemein gültig.

Bei in Flüssigkeiten gelösten Gasen nimmt die Löslichkeit mit steigender Temperatur oft ab. Ein bekanntes Beispiel ist warme Limonade, die gelöstes Kohlendioxid verliert.

Druck

Druck hat den deutlichsten Einfluss auf Gase, die in Flüssigkeiten gelöst sind. Ein höherer Druck über der Flüssigkeit erhöht meist die Gaslöslichkeit. Bei Feststoffen und Flüssigkeiten haben gewöhnliche Druckänderungen meist deutlich weniger Einfluss.

Art des gelösten Stoffes und des Lösungsmittels

Zwischenmolekulare Kräfte sind wichtig. Ein Lösungsmittel löst einen Stoff leichter, wenn die neuen Wechselwirkungen zwischen Stoff und Lösungsmittel günstig genug sind, um mit den Wechselwirkungen Stoff–Stoff und Lösungsmittel–Lösungsmittel zu konkurrieren.

Das ist die genauere Version von „Ähnliches löst sich in Ähnlichem“.

Chemische Umgebung

Manche Änderungen der Löslichkeit hängen von Reaktionen in der Lösung ab. Zum Beispiel kann sich die Löslichkeit einiger ionischer Verbindungen ändern, wenn sich der pH-Wert ändert oder wenn ein gemeinsames Ion hinzugefügt wird.

Dieser Punkt hängt vom jeweiligen Stoff ab. Gehe nicht davon aus, dass bei jeder Löslichkeitsaufgabe Überlegungen zu pH-Wert oder gemeinsamem Ion nötig sind.

Häufige Fehler bei der Löslichkeit

Löslichkeit mit Lösungsgeschwindigkeit verwechseln

Rühren, Zerkleinern oder Erwärmen sorgt oft dafür, dass sich etwas schneller löst, aber schnelleres Lösen ist nicht dasselbe wie eine größere endgültige Löslichkeit unter denselben Bedingungen.

Temperatur oder Druck vergessen

Ein Löslichkeitswert ohne Temperatur und manchmal auch ohne Druck ist unvollständig.

Annehmen, dass jeder Feststoff beim Erwärmen besser löslich wird

Viele Feststoffe werden in warmem Wasser besser löslich, aber einige nicht. Eine Kurve oder Datentabelle ist sicherer als eine pauschale Regel.

Druckregeln auf das falsche System anwenden

Druck ist besonders wichtig für Gase in Flüssigkeiten. Für die Löslichkeit gewöhnlicher fester Stoffe ist er meist nicht der Hauptfaktor.

Wo Löslichkeit verwendet wird

Löslichkeit ist wichtig in der Pharmazie, Wasseraufbereitung, Geologie, Umweltchemie, Lebensmittelwissenschaft und bei der Herstellung von Lösungen im Labor. Sie hilft dabei, Niederschläge vorherzusagen, Lösungsmittel auszuwählen und zu entscheiden, ob ein Gemisch homogen bleibt oder sich trennt.

Sie spielt auch im Alltag eine Rolle: warum sich Zucker in heißen und kalten Getränken unterschiedlich löst, warum kohlensäurehaltige Getränke nach dem Öffnen an Sprudel verlieren und warum manche Mischungen trüb werden, wenn sich die Bedingungen ändern.

Probiere eine ähnliche Löslichkeitsfrage

Wenn du auf eine Löslichkeitsfrage triffst, stelle dir der Reihe nach vier Fragen: Was ist der gelöste Stoff, was ist das Lösungsmittel, welche Temperatur ist festgelegt und ob der Druck eine Rolle spielt. Diese kurze Checkliste verhindert die meisten Fehler, noch bevor überhaupt gerechnet wird.

Probiere deine eigene Version mit einer Löslichkeitskurve: Wähle eine Temperatur, lies die maximal gelöste Menge ab und entscheide, ob eine Probe ungesättigt, gesättigt oder über der üblichen Grenze liegt.