Was ist ein polares Lösungsmittel?
Ein polares Lösungsmittel ist eine Flüssigkeit mit Molekülen, die aufgrund ihrer Form eine geringe elektrische Ladung aufweisen. Beispielsweise ist Wasser ein Molekül mit einem Sauerstoff- und zwei Wasserstoffatomen. Die beiden Wasserstoffatome befinden sich nicht auf gegenüberliegenden Seiten des Sauerstoffs, sondern in einem Winkel. Dies führt zu einem leichten Ungleichgewicht der elektrischen Ladung im Wassermolekül, das auch als Polarität bezeichnet wird.
Wenn ein festes Molekül in ein polares Lösungsmittel gegeben wird, kann es sich auflösen, wenn es eine eigene Polarität hat. Dies geschieht, weil die Moleküle des Feststoffs von den schwachen elektrischen Ladungen des Lösungsmittels angezogen werden. Beispiele für polare Materialien sind Salz und Zucker, die sich beide leicht in Wasser, dem häufigsten polaren Lösungsmittel der Erde, auflösen.
Ein polares Lösungsmittel löst normalerweise keine unpolaren Materialien oder umgekehrt. Salz und Zucker lösen sich in den meisten organischen Lösungsmitteln nicht auf, da es keine elektrische Ladung gibt, die die Moleküle anzieht. Der Ausdruck "wie bevorzugt wie" wird oft verwendet, um die Bevorzugung von polaren Materialien für polare Lösungsmittel und in ähnlicher Weise für unpolare Materialien zu bezeichnen. Es gibt einige seltene Ausnahmen von dieser Regel, da unpolare Lösungsmittel leichte elektrische Ladungen aufweisen können, die polare imitieren können.
Wenn ein Feststoff in ein Lösungsmittel gegeben wird und sich auflöst, werden die festen Moleküle im Lösungsmittel dispergiert oder gleichmäßig verteilt. Diese gelöste Mischung bleibt stabil, solange genügend Lösungsmittel verbleibt, um die festen Moleküle zu umgeben. Eine Ausfällung oder Abtrennung von Feststoff aus dem Gemisch kann auftreten, wenn mehr Feststoff vorhanden ist, als gelöst werden kann. Diese Lösungen werden als gesättigt bezeichnet, und Temperaturänderungen können dazu führen, dass Feststoff aus der gelösten Mischung ausfällt.
Ein polares Lösungsmittel wird häufig durch Angabe seiner Dielektrizitätskonstante oder seines Polaritätsindex klassifiziert. Die Dielektrizitätskonstante ist eine Messung der elektrischen Eigenschaften eines Lösungsmittels in einer Probe im Vergleich zu einem leeren Kondensator, der das Material hält, während elektrischer Strom durch dieses fließt. Der Polarindex ist ein relatives Maß für die Fähigkeit eines Lösungsmittels, verschiedene polare Standardmaterialien aufzulösen. In beiden Tests wird die gemessene Konstante oder der gemessene Index in eine Tabelle mit gängigen Lösungsmitteln eingetragen, anhand derer Lösungsmittel für chemische Prozesse identifiziert werden können.
Eine andere Art von Lösungsmittel, ein Tensid, kann verwendet werden, um Gemische aus polaren und unpolaren Materialien zu erzeugen. Tenside sind Moleküle, die an jedem Ende polar und unpolar sind. Diese Materialien erzeugen molekulare Bindungen des polaren Endes mit ähnlichen Molekülen und ähnlich mit dem nichtpolaren Ende.
Ein Beispiel für diesen Effekt ist Handcreme. Wasser und ölige Feuchtigkeitscremes vermischen sich normalerweise nicht, und wenn sie geschüttelt werden, scheiden sie sich schließlich ab. Durch Zugabe eines Tensids bilden die beiden nicht löslichen Materialien eine stabile Emulsion. Das Öl und das Wasser werden nicht aufgelöst, weil sie nicht ineinander löslich sind, da sie polar und unpolar sind. Ein Tensid bindet die beiden Materialien und sie bleiben über lange Zeiträume stabile Emulsionen.