Die Frage der Löslichkeit von Stoffen ist tief in der Chemie verwurzelt. Alkane ´ eine Gruppe von Kohlenwasserstoffen ` zeigen beispielsweise ein interessantes Verhalten in unterschiedlichen Lösungsmitteln. Dieserbeschäftigt sich mit dem Phänomen: Dass Alkane in Benzin löslich sind freilich nicht in Wasser. Im Folgenden wird ein anschauliches Experiment erläutert, das dieses Phänomen verdeutlicht und die zugrunde liegenden chemischen Prinzipien beschreibt.
Schauen wir uns zunächst die Struktur der Alkane an. Alkane sind unpolare Moleküle. Sie bestehen ausschließlich aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen. All diese Bindungen führen nicht zu einer signifikanten Polarität. Das bedeutet: Dass Alkane sich nicht gut mit anderen polaren Molekülen ebenso wie Wasser, vertragen. Wasser ist ein sehr bekanntes polares Molekül. Es hat positive und negative Teilladungen. Diese Polarität ist entscheidend für die Interaktion zwischen Molekülen.
Ein einfaches Experiment kann das Prinzip veranschaulichen. Stellen Sie sich ein Becherglas mit verschieden gefärbten Styroporkügelchen vor. Diese Kügelchen stehen für die unpolaren Alkanmoleküle. Nun fügen Sie einige kleine Magnetkügelchen hinzu – diese repräsentieren die Wassermoleküle. Wenn Sie die Mischung schütteln ´ werden Sie feststellen ` dass die Magnetkügelchen sich zusammenlegen und keinen Kontakt zu den Styroporkügelchen finden. Die Styroporkügelchen » also die Alkane « vermischen sich problemlos untereinander jedoch sie interagieren nicht mit den Wassermolekülen.
Das Konzept der Polarität ist hierbei wesentlich. Unpolare Moleküle wie Alkane lösen sich in anderen unpolaren Lösungsmitteln wie Benzin. Diese Eigenschaften verursachen dem Begriff „lipophil“ was bedeutet, dass sie in Fetten und Ölen löslich sind. Im Gegensatz dazu beschreibt „lipophob“ die Abneigung gegen Fette und Öle. Wasser ist hydrophil und hat eine starke Anziehungskraft zu anderen polaren Substanzen.
Die Unterscheidung zwischen polar und unpolar ist entscheidend in der Chemie. Diese Eigenschaft beeinflusst – wie Stoffe miteinander reagieren und ob sie sich gegenseitig lösen. Ein Beispiel dafür sind die Wechselwirkungen zwischen Alkohol und Wasser. Diese Anziehung resultiert aus der Polarität beider Stoffe. Im Gegensatz dazu sind Alkane – wie bereits erwähnt – unpolar. Da sie keine elektrischen Ladungen hervorheben können sie mit dem Wasser nicht interagieren.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Löslichkeit von Alkane in Benzin auf ihre unpolare Natur zurückzuführen ist. Benzin ist ähnlich wie unpolar und ermöglicht so eine einfache Wechselwirkung. Wasser hingegen hat eine völlig andere chemische Struktur. Es zieht nur mit anderen polaren Molekülen an und stößt unpolare ab. Diese grundlegenden Unterschiede in der Polarität erklären ´ warum Alkane in Benzin ` jedoch nicht in Wasser gelöst werden können.
Die chemische Struktur von Molekülen beeinflusst also direkt deren Löslichkeit. Dieses Wissen ist von großer Bedeutung für verschiedene Bereiche der Chemie und anderer Wissenschaften. Das Verständnis von wie und warum sich Stoffe verhalten ist nicht nur für Chemiker von Bedeutung. Auch für Ingenieure Umweltwissenschaftler und viele Branchen ist dieses Wissen grundlegend.