171 Fragen zu Löslichkeit

Das Löslichkeitsprodukt (Ksp) eines Salzes wie Hydroxylapatit (Ca₅(PO₄)₃OH) ist eine temperaturabhängige Konstante und ändert sich **nicht** durch die Anwesenheit von Protonen (H⁺). Das K ist also eine feste Größe für eine bestimmte Temperatur. Allerdings beeinflusst die Anwesenheit von Protonen (also ein niedriger pH-Wert, „saures Milieu“) das **Gleichgewicht** der Löslichkeit von Hydroxylapatit. Protonen reagieren mit den Phosphat- und Hydroxidionen, die beim Lösen von Hydroxylapatit entstehen, und verschieben so das Gleichgewicht: - H⁺ + OH⁻ → H₂O - H⁺ + PO₄³⁻ → HPO₄²⁻ bzw. H₂PO₄⁻ Dadurch werden die Konzentrationen der freien OH⁻- und PO₄³⁻-Ionen im Gleichgewicht verringert. Um das Löslichkeitsprodukt (Ksp) dennoch zu erfüllen, muss mehr Hydroxylapatit gelöst werden, damit wieder genügend Ionen vorhanden sind. **Das Salz löst sich also besser in saurer Lösung**, aber das Ksp selbst bleibt unverändert. **Fazit:** Das Löslichkeitsprodukt von Hydroxylapatit wird durch Protonen nicht größer, aber durch die Reaktion der Protonen mit den Ionen im Gleichgewicht wird die Löslichkeit von Hydroxylapatit erhöht. Deshalb kann Hydroxylapatit (und damit Knochenmaterial) in saurer Umgebung leichter gelöst werden.

Die Unauflöslichkeit der Ehe als Sakrament wurde in der katholischen Kirche über viele Jahrhunderte hinweg entwickelt und dogmatisch gefestigt. Die entscheidende Festlegung in ihrer heutigen Form erfolgte auf dem Konzil von Trient (1545–1563). Dort wurde bestätigt, dass die Ehe ein Sakrament ist und von Christus eingesetzt wurde. Die Unauflöslichkeit der sakramental geschlossenen und vollzogenen Ehe wurde dabei ausdrücklich betont (vgl. Dekret über die Ehe, 1563). Bereits in der frühen Kirche galt die Ehe als unauflöslich, doch erst im Mittelalter wurde sie offiziell als eines der sieben Sakramente definiert (insbesondere durch das 4. Laterankonzil 1215 und das Konzil von Florenz 1439). Die endgültige und bis heute gültige dogmatische Formulierung, dass eine gültig geschlossene und vollzogene Ehe zwischen Getauften unauflöslich ist, stammt jedoch aus der Zeit des Konzils von Trient. Zusammengefasst: Die katholische Kirche hat die Unauflöslichkeit der Ehe als Sakrament in ihrer heutigen Form und Wirkung vor allem auf dem Konzil von Trient (1545–1563) festgelegt.

Die Löslichkeit von Natriumchlorid (Kochsalz, NaCl) in Wasser beträgt bei 20 °C etwa **359 Gramm pro Liter**. Das bedeutet, dass du in 1 Liter Wasser maximal ca. 359 g Salz lösen kannst, bevor eine gesättigte Lösung entsteht und sich weiteres Salz nicht mehr löst. Für **5 Liter destilliertes Wasser** ergibt sich: 359 g/L × 5 L = **1.795 g** (also 1.795 Kilogramm) Du kannst also bei Raumtemperatur in 5 Litern destilliertem Wasser etwa **1.795 g Salz** vollständig lösen. Beachte, dass sich die Löslichkeit bei höheren Temperaturen noch etwas erhöht.

Bei einigen Proteinen kann Salz die Löslichkeit verbessern, weil es die elektrostatischen Wechselwirkungen zwischen den Proteinmolekülen beeinflusst. Proteine besitzen an ihrer Oberfläche geladene Gruppen, die sich gegenseitig anziehen oder abstoßen können. Ohne Salz können diese Ladungen dazu führen, dass sich die Proteine zusammenlagern (Aggregatbildung) und ausfallen. Wird Salz hinzugefügt, lagern sich die Ionen des Salzes (z. B. Na⁺ und Cl⁻) an die geladenen Gruppen der Proteine an und schirmen diese ab. Dadurch werden die elektrostatischen Anziehungskräfte zwischen den Proteinmolekülen verringert, sodass sie sich weniger leicht zusammenlagern. Das Protein bleibt besser in Lösung – dieser Effekt wird als „Salting-in“ bezeichnet. Erst bei sehr hohen Salzkonzentrationen kehrt sich dieser Effekt um („Salting-out“): Das Salz konkurriert dann mit dem Protein um das Wasser, und das Protein fällt aus. In moderaten Konzentrationen kann Salz aber die Löslichkeit vieler Proteine erhöhen.

Proteine sind in Salzlösungen oft weniger löslich, weil Salz (z. B. Natriumchlorid) die Wechselwirkungen zwischen Proteinmolekülen und Wasser beeinflusst. Das Phänomen nennt man „Salting-out“. Hier die wichtigsten Gründe: 1. **Konkurrenz um Wasser:** Salzionen (Na⁺, Cl⁻) konkurrieren mit denmolekülen um die Wassermoleküle. Je mehr Salz im Wasser ist, desto weniger Wassermoleküle stehen zur Hydratisierung (Umhüllung) der Proteine zur Verfügung. 2. **Abschirmung von Ladungen:** Proteine besitzen geladene Gruppen an ihrer Oberfläche. Salzionen schirmen diese Ladungen ab, sodass sich die Proteine weniger gegenseitig abstoßen. Dadurch können sie leichter zusammenlagern (aggregieren) und ausfallen. 3. **Hydrophobe Wechselwirkungen:** Durch die geringere Hydratisierung werden hydrophobe (wasserabweisende) Bereiche der Proteine stärker exponiert. Das fördert die Aggregation und das Ausfallen der Proteine. **Fazit:** Hohe Salzkonzentrationen verringern die Löslichkeit von Proteinen, weil sie die Hydrathülle der Proteine stören und die Aggregation fördern. Das wird in der Biochemie gezielt genutzt, um Proteine aus Lösungen zu fällen („Aussalzen“). Weitere Infos findest du z. B. hier: [Wikipedia: Salting out](https://de.wikipedia.org/wiki/Aussalzen)

1-Propanol ist besser wasserlöslich als 1-Hexanol, weil die Löslichkeit von Alkoholen in Wasser stark von der Länge der Kohlenstoffkette abhängt. **Erklärung:** - Beide Verbindungen besitzen eine Hydroxylgruppe (–OH), die Wasserstoffbrücken mit Wasser ausbilden kann und damit die Wasserlöslichkeit fördert. - Mit zunehmender Länge der unpolaren Alkylkette (also von Propan zu Hexan) nimmt der unpolare Charakter des Moleküls zu. Die unpolare Kette ist schlecht wasserlöslich, da sie keine Wasserstoffbrücken mit Wasser eingehen kann. - Bei 1-Propanol (drei Kohlenstoffatome) überwiegt noch der Einfluss der polaren –OH-Gruppe, sodass das Molekül gut wasserlöslich ist. - Bei 1-Hexanol (sechs Kohlenstoffatome) ist der unpolare Anteil schon so groß, dass die Wasserlöslichkeit deutlich abnimmt. **Fazit:** Je länger die Alkylkette, desto schlechter ist die Wasserlöslichkeit. Deshalb ist 1-Propanol besser wasserlöslich als 1-Hexanol.

Benzoesäure (C₆H₅COOH) ist eine schwache organische Säure. Ihre Löslichkeit in Wasser hängt stark vom pH-Wert der Lösung ab. Bei neutralem oder leicht saurem pH (wie pH 3) liegt Benzoesäure überwiegend in ihrer undissoziierten, also neutralen Form (C₆H₅COOH) vor. Diese Form ist in Wasser nur sehr schlecht löslich, da sie unpolar ist und sich schlecht mit den polaren Wassermolekülen mischt. Der pKs-Wert der Benzoesäure liegt bei etwa 4,2. Das bedeutet: - **Bei pH > pKs (also z.B. pH 6):** Die Benzoesäure liegt überwiegend als Benzoat-Anion (C₆H₅COO⁻) vor, das gut wasserlöslich ist. - **Bei pH < pKs (also z.B. pH 3):** Die Benzoesäure liegt überwiegend als undissoziierte Säure (C₆H₅COOH) vor, die schlecht wasserlöslich ist. **Fazit:** Bei pH 3 ist der pH-Wert niedriger als der pKs-Wert der Benzoesäure. Deshalb liegt sie hauptsächlich in der schlecht wasserlöslichen, neutralen Form vor und fällt aus der Lösung aus (es bildet sich ein Niederschlag). **Weitere Infos:** - [Wikipedia: Benzoesäure](https://de.wikipedia.org/wiki/Benzoes%C3%A4ure) - [pKs-Wert und Löslichkeit](https://de.wikipedia.org/wiki/Dissoziationskonstante)

Die Löslichkeit von Natriumsulfat (Na₂SO₄) in Wasser beträgt bei 20 °C etwa 19,5 g pro 100 g Wasser. Mit steigender Temperatur nimmt die Löslichkeit zunächst zu und erreicht bei etwa 32,4 °C ein Maximum von ca. 49,7 g pro 100 g Wasser. Oberhalb dieser Temperatur sinkt die Löslichkeit wieder leicht ab, da sich das Decahydrat (Glaubersalz) in das wasserfreie Salz umwandelt. Natriumsulfat gilt insgesamt als gut wasserlöslich.

Wasserlöslich bedeutet, dass sich ein Stoff in Wasser auflösen kann. Das heißt, der Stoff verteilt sich so im Wasser, dass er nicht mehr als einzelne Teilchen sichtbar ist und eine einheitliche Lösung entsteht. Beispiele für wasserlösliche Stoffe sind Zucker oder Salz.

Verbindungen, die kleiner als 100 Nanometer sind und sich nur langsam in Wasser lösen, fallen oft in die Kategorie der Nanomaterialien. Einige Beispiele sind: 1. **Siliziumdioxid-Nanopartikel (SiO2)**: Diese werden häufig in der Industrie verwendet und sind bekannt für ihre geringe Löslichkeit in Wasser. 2. **Zinkoxid-Nanopartikel (ZnO)**: Diese werden in Sonnencremes und anderen kosmetischen Produkten verwendet. Sie lösen sich langsam in Wasser, insbesondere bei neutralem pH-Wert. 3. **Titandioxid-Nanopartikel (TiO2)**: Diese werden ebenfalls in Sonnencremes und als Pigment in Farben verwendet. Sie sind wasserunlöslich, können aber unter bestimmten Bedingungen langsam abgebaut werden. 4. **Kohlenstoff-Nanoröhren**: Diese sind bekannt für ihre außergewöhnlichen mechanischen Eigenschaften und ihre geringe Löslichkeit in Wasser. 5. **Fullerene**: Diese bestehen aus Kohlenstoff und sind ebenfalls schwer wasserlöslich. Diese Materialien werden aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, von der Elektronik bis zur Medizin. Ihre geringe Löslichkeit kann sowohl vorteilhaft als auch problematisch sein, je nach Anwendung und Umweltaspekten.

Diethylacetat ist ein organisches Lösungsmittel, und seine Löslichkeit in Wasser ist begrenzt. Es ist nur mäßig wasserlöslich, was bedeutet, dass sich kleine Mengen von Diethylacetat in Wasser lösen können, aber nicht vollständig mischbar sind. Umgekehrt löst sich Wasser auch nur in begrenztem Maße in Diethylacetat.

Kollagen ist in seiner natürlichen, unverarbeiteten Form nicht in Wasser löslich. Es handelt sich um ein strukturelles Protein, das in Bindegewebe, Haut und Knochen vorkommt und eine sehr stabile, faserige Struktur hat. Allerdings kann Kollagen durch Hydrolyse in kleinere Peptide zerlegt werden, die als hydrolysiertes Kollagen oder Kollagenpeptide bekannt sind. Diese sind in Wasser löslich und werden häufig in Nahrungsergänzungsmitteln und kosmetischen Produkten verwendet.

Um die Bariumionenkonzentration in einer 0,1 N H₂SO₄-Lösung zu bestimmen, müssen wir das Löslichkeitsprodukt (K_sp) von Bariumsulfat (BaSO₄) berücksichtigen. Das Löslichkeitsprodukt ist ein Maß für das Gleichgewicht zwischen dem festen Salz und seinen Ionen in Lösung: \[ \text{BaSO}_4 (s) \rightleftharpoons \text{Ba}^{2+} (aq) + \text{SO}_4^{2-} (aq) \] Das Löslichkeitsprodukt K_sp ist gegeben durch: \[ K_{sp} = [\text{Ba}^{2+}][\text{SO}_4^{2-}] \] Für BaSO₄ beträgt K_sp = 1 \times 10^{-10} \, \text{mol}^2/\text{L}^2. In einer 0,1 N H₂SO₄-Lösung ist die Konzentration der Sulfationen [SO₄²⁻] aufgrund der vollständigen Dissoziation von H₂SO₄ sehr hoch, nämlich 0,1 mol/L. Da die Konzentration der Sulfationen die Löslichkeit von BaSO₄ stark beeinflusst, können wir die Bariumionenkonzentration [Ba²⁺] wie folgt berechnen: \[ K_{sp} = [\text{Ba}^{2+}][\text{SO}_4^{2-}] \] Einsetzen der bekannten Werte: \[ 1 \times 10^{-10} = [\text{Ba}^{2+}](0,1) \] Lösen nach [Ba²⁺]: \[ [\text{Ba}^{2+}] = \frac{1 \times 10^{-10}}{0,1} = 1 \times 10^{-9} \, \text{mol/L} \] Die Bariumionenkonzentration in der 0,1 N H₂SO₄-Lösung beträgt also 1 \times 10^{-9} mol/L.

Aminosäuren sind wasserlöslich aufgrund ihrer chemischen Struktur, die sowohl hydrophile (wasseranziehende) als auch hydrophobe (wasserabweisende) Eigenschaften aufweist. Jede Aminosäure besteht aus einem zentralen Kohlenstoffatom, das an eine Aminogruppe (-NH2), eine Carboxylgruppe (-COOH), ein Wasserstoffatom und eine variable Seitenkette (R-Gruppe) gebunden ist. Die Carboxylgruppe und die Aminogruppe sind polar und können Wasserstoffbrückenbindungen mit Wassermolekülen eingehen, was die Löslichkeit in Wasser fördert. Die Seitenkette (R-Gruppe) kann unterschiedlich sein; einige sind ebenfalls polar und hydrophil, während andere unpolar und hydrophob sind. Die Gesamtpolarität der Aminosäure bestimmt ihre Löslichkeit in Wasser. Aminosäuren mit polaren oder geladenen Seitenketten sind in der Regel besser wasserlöslich als solche mit unpolaren Seitenketten.

Glycin ist eine Aminosäure und zeichnet sich durch seine hohe Wasserlöslichkeit aus, was auf mehrere Faktoren zurückzuführen ist: 1. **Polare Struktur**: Glycin hat eine polare Amino- und eine Carboxylgruppe, die Wasserstoffbrückenbindungen mit Wassermolekülen eingehen können. Diese Wechselwirkungen fördern die Löslichkeit in Wasser. 2. **Kleine Molekülgröße**: Glycin ist die kleinste Aminosäure, was bedeutet, dass es weniger sterische Hinderung gibt, wenn es sich im Wasser löst. Dies erleichtert die Interaktion mit Wassermolekülen. 3. **Hydrophile Eigenschaften**: Die funktionellen Gruppen in Glycin sind hydrophil, was bedeutet, dass sie gut mit Wasser interagieren können. Dies trägt zur Stabilität der Lösung bei. Insgesamt ermöglichen diese Eigenschaften Glycin, sich gut in Wasser zu lösen, was es zu einer wichtigen Aminosäure in biologischen Systemen macht.