Stoffeigenschaften

Löslichkeit und Mischbarkeit

• Löslichkeit ist ein Maß für Verteilung/Lösen eines Feststoffes in einem Lösemittel, welches aber keine Reaktion mit dem gelösten Stoff eingeht, z. NaCl in Wasser = Salzlösung
• Löslichkeit eines Stoffes beruht auf der Ausbildung einer Hydrathülle, dies bedeutet die Dipol-Wasser-Moleküle ordnen sich um den Stoff herum und sorgen somit für eine passende WW mit den anderen Wassermolekülen, bzw. die Moleküle des Lösemittel.
• Gibt den Gehalt eines Stoffes in einem bestimmten Lösungsmittel in einer gesättigten Lösung an

• Eine gesättigte Lösung, ist eine Lösung, welche keine anderen Stoffe mehr lösen kann
• Jeder Stoff hat in jedem Lösungsmittel eine andere Löslichkeit
• Sie ist von der Temperatur abhängig, mit Temperaturzunahme steigt im Allgemeinen die Löslichkeit von festen Stoffen in flüssigen Lösungsmitteln, wohin gegen in flüssigen Lösungsmitteln die Löslichkeit von Gasen mit steigender Temperatur abnimmt.
• Mit zunehmenden Druck steigt die Löslichkeit von Gasen in Flüssigkeiten.

Löslichkeitsarten und Werte

• Qualitativ: Gibt an, ob ein bestimmter Stoff in einem Lösungsmittel löslich ist.
• Quantitativ: Gibt an, wieviel von einem bestimmten Stoff in einem Lösungsmittel löslich ist.
• Löslichkeitskonstante: Basis des MWG, Aufstellung der Löslichkeitsreaktion (Assoziation-/Dissoziationskonstente)
• Löslichkeitsprodukt:  AgCl

      --> c(Ag+) * c(Cl-) = L (Löslichkeitsprodukt)      Maß für die Löslichkeit

• Sättigungsgrad: Eine gesättigte Lösung kann keine weiteren Stoffe mehr aufnehmen, sprich es kann nichts mehr weiter gelöst werden, somit komm es zu einer Übersättigung der Lösung und damit zu einer Ausfällung, ist eine weitere Aufnahme möglich sprich man von einer untersättigten Lösung.

• Mischen lassen sich somit auch nur Stoffe, wenn sie ähnliche chemische Eigenschaften in Ladung und Polarität aufweisen, sowie von deren Aggregatzustand, ansonsten kommt es zu einer Phasenbildung durch „Abstoßungsreaktionen“.

• Formen:

Siede- und Schmelztemperatur

• Schmelzpunkt: Temperatur für den Übergang von Fest in Flüssig
• Siedepunkt: Temperatur für den Übergang von Flüssig zu Gasförmig

Diese beiden Werte hängen im Wesentlichen mit den zwischenmolekularen Wechselwirkungen zusammen und wie viel Energie in Form von Wärme zugeführt werden muss, um diese zu überwinden.

Am Beispiel Wasser, es werden durch die Dipoleigenschaften Wasserstoffbrücken zwischen den Wassermolekülen ausgebildet, dies führt zu einer Clusterbildung. Diese müssen erst unter Energiezufuhr zum Schwingen und damit dann zum Überwinden gebracht werden, um den Aggregatzustand ändern zu können. So sind aber wiederum im Vergleich Alkane leicht flüchtig, weil sie nur durch Van-der-Waals-Kräfte zusammengehalten werden.

Elektrische Leitfähigkeit

Eine Leitfähigkeit von Elektrizität beruht immer auf dem Vorhandensein von Ladungsträgern. Sprich Atome, die Elektronen aufnehmen und abgeben können, weiterleiten können. Diese geht  vorallem bei Metallen und bei ionischen Lösungen (Wasser, Säuren, Salzlösungen).

Zwischenmolekulare Wechselwirkung: M- und I-Effekt, Mesomerie

Mesomere Grenzstrukturen 

Auf dem Papier entsteht der Eindruck, dass ein Molekül starr ist. Das ist nicht so!  Es ist ständigen molekularen statischen oder elektrischen Einflüssen unterworfen.

Dies führt zu Elektronen- und Ladungsverschiebungen. Aufgrund dieser "Bewegung" entstehen viele Varianten oder Grenzstrukturen eines Moleküls. Dies nennt man mesomerie oder mesomere Grenzstrukturen.

Eine einzelne Lewis-Formel kann diese nicht vollständig veranschaulichen. Die realen Umstände liegen als Mittel zwischen mehreren Grenzformeln vor (=Resonanz).

Beispiel

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Grenzstrukturen des Ethanals: Um verschiedene Reaktionen besser zu verstehen müssen die mesomeren Grenzstrukturen betrachtet werden. Die Doppelbindung kann zum einem (im Falle des Aldehyds) hin zum Sauerstoff ausgebildet werden oder im Falle des Enols zwischen den zwei C-Atomen. Verschiedene Mechanismen werden leichter erklärbar durch die Betrachtung der Grenzstruktur.

Ethanal kann die Lage der Doppelbindung variieren. So kann es als Aldehyd oder als Enol vorliegen. Quelle Abbildung: Wikipedia (gemeinfrei)

Mesomerer Effekt

Unter mesomerem Effekt versteht man Substituenten, deren freies Elektronenpaar an der Delokalisation des Pi-Elektronensystemes des aromatischen Rings beteiligt sind.

Dies bedeutet:

• Positiver M-Effekt (+M):
  Substituenten erhöhen die Elektronendichte im Ring. Dadurch beschleunigen sie einen elektrophilen Angriff des Zweitsubstituenten.

• Negativer M-Effekt (-M):
  Substituenten erschweren den Angriff des Zweitsubstituenten durch Herabsetzung der Elektronendichte im Ring.

Induktiver Effekt ( I+/ I-) (Elektronegativität)

• +I-Effekt:
  Substituenten, welche die Elektronendichte im Ring erhöhen, erleichtern den elektrophilen Angriff und damit die Reaktionsgeschwindigkeit.(+I)
• -I-Effekt:
  Umgekehrt erschweren Substituenten, welche die Elektronendichte im Ring vermindern den elektrophilen Angriff (-I).