Über dieses Experiment
Rührt man Zucker in Tee, löst er sich auf. Gibt man jedoch immer mehr hinzu, bleibt irgendwann etwas am Boden zurück: Die Lösung ist gesättigt. Wie viel sich von einem Stoff lösen kann, hängt von der Temperatur ab; eine Löslichkeitskurve zeigt genau diesen Zusammenhang. Gib Salz in Wasser in einem Becherglas, erhitze und kühle es ab und beobachte die Mischung als Punkt im Diagramm. Liegt der Punkt oberhalb der Kurve, bleiben Kristalle übrig; beim Abkühlen einer heißen gesättigten Lösung bilden sich Kristalle.
Lernziele
- Löslichkeit und gesättigte Lösung definieren
- Löslichkeitswerte aus einer Löslichkeitskurve ablesen
- Anhand einer Löslichkeitskurve entscheiden, ob eine Mischung gesättigt oder ungesättigt ist
- Die Masse der Kristalle berechnen, die sich beim Abkühlen einer gesättigten Lösung bilden
- Erkläre, wie die Kristallisation durch Abkühlen Stoffe mit unterschiedlichen Löslichkeitskurven trennt.
Anleitung
- 1Gib bei Kaliumnitrat bei 20 °C langsam Salz hinzu, bis die Kristalle am Boden liegen bleiben. Vergleiche die Masse mit der Löslichkeitsanzeige.
- 2Gib 100 g Kaliumnitrat zu 100 g Wasser bei 20 °C. Erhitze die Mischung auf 80 °C. Was geschieht mit den Kristallen?
- 3Kühle die Lösung nun auf 10 °C ab. Bei welcher Temperatur beginnen sich Kristalle zu bilden? Wie viele Gramm entstehen?
- 4Wiederhole den Versuch mit Natriumchlorid. Warum eignet sich Abkühlen schlecht, um aus Meerwasser Salzkristalle zu gewinnen?
- 5Verdopple die Wassermenge auf 200 g. Wie verändert sich die Masse, die sich lösen kann? Ändert sich die Löslichkeit?
- 6Wähle Lithiumsulfat und erhitze eine gesättigte Lösung. Was ist ungewöhnlich an seiner Kurve?
Das Modell
Annahmen
- Die Werte stammen aus Standarddatentabellen mit Schritten von 10 °C und werden durch eine glatte Kurve verbunden, die niemals über die Tabellenwerte hinausschießt.
- Die Lösung erreicht immer sofort das Gleichgewicht. Reale Lösungen können eine Zeit lang übersättigt bleiben, bevor Kristalle entstehen.
- Beim Erhitzen der Lösung verdampft kein Wasser. Kupfersulfat wird als wasserfreies CuSO₄ berechnet, obwohl es als blaues Hydrat kristallisiert.
Im Unterricht ausprobieren
- Q1Wie hoch ist die Löslichkeit von Kaliumnitrat bei 50 °C?
- Q2Bei 40 °C werden 50 g Kaliumchlorid in 100 g Wasser eingerührt. Ist die Lösung gesättigt? Wie viel löst sich nicht auf?
- Q3Eine gesättigte Lösung von Kaliumnitrat in 100 g Wasser wird von 60 °C auf 20 °C abgekühlt. Welche Masse an Kristallen entsteht?
- Q4Ein Gemisch aus Kaliumnitrat und etwas Natriumchlorid wird in heißem Wasser gelöst und anschließend abgekühlt. Welcher Stoff kristallisiert zuerst aus? Warum?
- Q5Gase lösen sich umso schlechter in Wasser, je wärmer es ist. Warum kann das Fischen in Flüssen neben Kraftwerken schaden?
Häufig gestellte Fragen
Warum lösen sich die meisten Feststoffe besser in heißem Wasser?
Bei den meisten Salzen nimmt das Auflösen Energie aus der Umgebung auf. Eine Erhöhung der Temperatur liefert diese Energie, sodass sich mehr Feststoff lösen kann, bevor die Lösung gesättigt ist.
Was bedeutet ein Punkt unterhalb der Kurve?
Die Lösung ist ungesättigt: Sie enthält bei dieser Temperatur weniger gelösten Stoff, als sie aufnehmen könnte, sodass sich noch mehr lösen kann. Ein Punkt oberhalb der Kurve bedeutet, dass ein Teil des Feststoffs ungelöst bleibt.
Warum ist die Kurve für Natriumchlorid so flach?
Seine Löslichkeit ändert sich mit der Temperatur kaum: etwa 36 g bei 20 °C und 40 g bei 100 °C. Um Salz aus Meerwasser zu gewinnen, muss man das Wasser verdampfen, anstatt es abzukühlen.