Hallo
Welche Eigenschaften des Wassers begründen die Klassifizierung von Stoffen als hydrophob und hydrophil?
MfG
Micha
Hallo,
Welche Eigenschaften des Wassers begründen die Klassifizierung
von Stoffen als hydrophob und hydrophil?
grundsätzlich geht es dabei um die Löslichkeit von Stoffen in Wasser. Hintergrund ist, daß Wasser einen sog. Dipol bildet. Die Ladung des Wassermoleküls ist nicht gleichmäßig verteilt. Auf der Sauerstoffseite ist das Wassermolekül leicht nagativ geladen, auf der Wasserstoffseite leicht positiv. Völlig neutrale Moleküle tun sich dadurch „schwerer“, mit Wasser eine Lösung einzugehen (hydrophob, z.B. Fette), während polare Moleküle es „leichter“ haben (hydrophil, z.B. Salze).
Gruß
Christian
Hallo Christian
So was hab ich mir auch schon gedacht, mir ist dabei nur nicht klar warum neutrale Moleküle hydrophob sind.
Ich denke dabei immer daran das sich gleiche Ladungen abstoßen, und unterschiedliche anziehen.
Etwas neutrales wird doch dann von Ladungen nicht beeinflusst, wieso ist es dann hydrophob?
Gruß
Micha
Hallo Miachael,
So was hab ich mir auch schon gedacht, mir ist dabei nur nicht
klar warum neutrale Moleküle hydrophob sind.
Ich denke dabei immer daran das sich gleiche Ladungen
abstoßen, und unterschiedliche anziehen.
solange etwas nicht neutral ist, hat es eine Ladung, kommt dabei auf jeden Fall mit Wasser zurecht: Auf der ein oder anderen seite findet es eine „angenehme“ Umgebung.
Etwas neutrales wird doch dann von Ladungen nicht beeinflusst,
wieso ist es dann hydrophob?
„~phob“=~feindlich. Wasserfeindlich ist in diesem Zusammenhang so zu verstehen, daß sich ein Stoff nicht oder nur schlecht in Wasser löst (sich also quasi von ihm fernhält, wie wir es ja auch bei feindlich gesonnenen Menschen halten).
Wobei man ganz klar festhalten muß, daß die verschiedenen Stoffe keinerlei Emotionen gegenüber wen auch immer hegen 
. Im Ernst: Auch wenn wir gerne für chemische Reaktionen oder physikalische Eigenschaften menschliche Begriffe wählen, ist das natürlich unsachlich. Manchmal fällt es jedoch ein bißchen leichter, naturwissenschaftliche Sachverhalte auf diese Weisee anschaulich zu erklären.
Gruß
Christian
Hallo Christian
Das sich geladenen Moleküle in Wasser Wohlfühlen ist mir zeimlich klar, da die negativen im Wasser etwas positives, und die positiven im Wasser etwas negatives finden.
Nach meiner Vorstellung haben die Ladungen des Wassers keinen Einfluss auf neutrale Moleküle, warum also sollten sie dann zu Wasser „feindlich“ gesonnen sein?
Es findet doch demnach keine Abstoßung wie zwischen gleichen Ladungen statt.
Trotzdem wird Neutrales vom Wasser abgestoßen, hängt das vielleicht mit den Wasserstoffbrückenbindungen im Wasser zusammen?
MfG
Micha
Hallo nochmal,
Nach meiner Vorstellung haben die Ladungen des Wassers keinen
Einfluss auf neutrale Moleküle, warum also sollten sie dann zu
Wasser „feindlich“ gesonnen sein?
„feindlich“ ist relativ. Sagen wir es so: Sie sind nicht freundlich gesonnen. Sie können schlichtweg an keine der beiden Pole der Wassermoleküle andocken, damit findet keine Lösung statt. Praktischer Versuch: Olivenöl in Wasser.
Tenside, die z.B. in Seife enthalten sind, sind sowohl hydrophil als auch hydrophob (besser: Lipophil, also fettliebend). Der fettliebende Teil geht eine Verbindung mit dem Fett in den Klamotten ein, der wasserliebende Teil sorgt dafür, daß die Fette mit Hilfe der Tenside beim Waschen mit Wasser entfernt werden können.
Zweiter praktischer Versuch: Zu der Emulsion von Öl und Wasser gibst Du ein paar Tropfen Spülmittel. Nach ein bißchen Umrühren schwimmt das Öl nicht mehr auf dem Wasser, sondern hat sich zu einer homogenen Lösung mit dem Wasser verbunden.
Trotzdem wird Neutrales vom Wasser abgestoßen, hängt das
vielleicht mit den Wasserstoffbrückenbindungen im Wasser
zusammen?
Die Wasserstoffbrückenbindungen sind u.a. dafür verantwortlich, daß Wasser einen höheren Siede- und Schmelzpunkt, eine höhere spezifische Wärmekapazität und eine größere Oberflächenspannung hat, als man eigentlich erwarten sollte. Einen Einfluß auf die Löslichkeit von lipopilen Stoffen haben sie m.W. nicht. Allerdings sind die WBB Folge des Dipolcharakters von Wasser, insofern hängen sie mit dem Themenbereich schon zusammen.
Gruß
Christian
1 „Gefällt mir“
Hallo Christian
Neutrales kann sich nicht in Wasser lösen, das es keine Bindung zu einem polaren teil des Dipols bilden kann.
Warum kann es sich nicht einfach zwischen die Wassermoleküle lagern ohne eine Bindung einzugehen, und somit gelöst werden?
MfG
Micha
Hallo nochmal,
Neutrales kann sich nicht in Wasser lösen, das es keine
Bindung zu einem polaren teil des Dipols bilden kann.
genau bzw. löst sich schlechter, nicht gar nicht.
Warum kann es sich nicht einfach zwischen die Wassermoleküle
lagern ohne eine Bindung einzugehen, und somit gelöst werden?
Weil das dann keine Lösung ist. Flüssigkeit + Wasser bildet ungelöst eine Emulsion (siehe Beispiel Olivenöl, aber auch z.B. Milch), Feststoff + Wasser ungelöst eine Suspension (z.B. Farbe). BTW und um Mißverständnissen vorzubeugen: Eine Lösung bedeutet nicht, daß sich eine chemische Bindung bildet.
Gruß
Christian
Hallo Micha,
echte neutrale Moleküle gibt es so nicht. Es ist eher zu fragen, wie wahrscheinlich die Ladungen verteilt sind. Dadurch kommen auch die van-der-Waalschen Kräfte zustande.
Gruß
Frank
Hallo Frank
Wie lassen sich damit die hydrophoben Eigenschaften erklären?
Gruß
Micha
Hallo Christian
Neutrales kann sich nicht in Wasser lösen, das es keine
Bindung zu einem polaren teil des Dipols bilden kann.
Warum kann es sich nicht einfach zwischen die Wassermoleküle
lagern ohne eine Bindung einzugehen, und somit gelöst werden?
Hallo Michael,
der „Trick“ bei der Sache ist genau dieses „sich gegenseitig egal sein“. Hast Du einzelne Moleküle einer hydrophoben Substanz im Wasser (sehr geringe Konzentrationen), wird es sich (da sie ja nicht aufgehalten werden) entsprechend seiner rel. Dichte zur Oberfläche bzw. zum Grund bewegen. Bei höheren Konzentrationen kommt die „Liebe“ der hydrophoben (und damit lipophilen) untereinander zum tragen. Sie lagern sich aneinander an - hier wirken „Oberflächenkräfte“ (bitte frage MICH nicht nach den Einzelheiten…). Deswegen gehen diese Substanzen im Wasser nicht in Lösung.
Der Lösevorgang beeinhaltet das Aufbrechen der intermolekularen Kräfte der zu lösenden Substanz. Und hier gilt: Polares (Wasser) kann nur polare Moleküle lösen, Unpolares (Öl) kann nur unpolare Moleküle lösen.
Alles klar? Oder noch Fragen?
Gruß Stefan
1 „Gefällt mir“
Hallo Micha:
Die Stoffeigenschaften hydrophob und hydrophil sind verknüpft mit dem Bindungstyp und dieser kann mit dem Begriff der Elektronegativität EN
eruiert werden.
Die Elektronegativität(szahl)EN (L. Pauling) zeigt das Bestreben vom
Atom(kern) an, die Elektronen einer Kovalenzbindung (Einfachbindung im Molekül) anzuziehen. EN-Werte: siehe u.a. im Periodensystem des VCH-Verlags. EN = Polarität = Dipol = unsymmetrische Ladungsverteilung
Zusammenhang zwischen der EN-Differenz zweier chemisch gebundener Atome, dem Bindungstyp und hydrophil/hydrophob:
Ionenbindung polarisierte kovalente Atombindung
polar, elektrovalent Bindung unpolar, kovalent
EN-Diff.: über 1,2 EN-Diff.: 1,2-0,5 EN-Diff.: 0,5-0,0
hydrophile Stoffe teils h.phil+h.phob hydrophobe Stoffe
wasserlöslich je nach Molekül wasserunlöslich
Lösevorgang zwi. z.B. NaCl (Ionenbindung, EN-Diff.: 1,8) und Wasser:
An der Oberfläche eines Ionenkristalls (NaCl) wirken elektrostatische
Anziehungskräfte zwischen den positiven und negativen Ionen partiell nach aussen. Die Dipolmoleküle des Wassers lagern sich mit dem O (neg. geladen) an Kationen (pos. gel.), mit den H (pos. gel.) an Anionen (neg. gel.). Die vom Wasser vom Kristallgitter abgelösten Ionen umgeben sich mit einer Hydrathülle, d.h. sind nun gelöst.
Bei Molekülen mit polarisiert, kovalenter Bindung (wie Ethanol EN-Diff.: 1,0, Essigsäure, Netzmittel) die je nach KW-Anteil (CH-Kette) ganz oder teilweise wasserlöslich sind, beeinflussen intermolekulare
Wechselwirkungen (int.mo. We.wi.) die Lösevorgänge.
int.mo. We.wi.: Bindungsenergie
- kovalente Bindung* (z.B. H-H) 436 kJ/mol (*als Vergleich)
- Wasserstoffbrücken-Bindungen ca. 10-33 kJ/mol
- Dipol-Dipol-Wechselwirkungen ca. [Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Hallo Micha: Der Computer hat meine Tabelle im Text zur Sau
gemacht, daher ordne ich nur die Tabelle anders an:
Zusammenhang zwischen der EN-Differenz zweier chemisch gebundener
Atome, dem Bindungstyp und hydrophil/hydrophob:
- Ionenbindung, polar, elektrovalent, EN-Diff.: > 1,2; hydrophile,
wasserlösliche Stoffe - polarisierte, kovalente Atombindung, EN-Diff.: 1,2-0,5; Stoffe
sind sowohl teils hydrophil wie teils hydrophob („Zwitter“); je
nach Molekül sind diese Stoffe teilweise bis ganz wasserlöslich - Atombindung, unpolar, kovalent, EN-Diff.: 0,5-0,0; hydrophobe,
wasserunlösliche Stoffe
Gruss Paul Stoll
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Hi Micha,
wie Exc schon schrieb, ist das mehr oder weniger empirisch ermmittelt. Ein Stichwort wil ich aber noch geben - HLB
HLB ist die Abkürzung von Hydrophil-Lipophil-Balance und wird empirisch über Mischbarkeiten ermittelt. Sehr hydrophobe Substanzen (bzw. speziell Emulgatoren) haben einen sehr niedrigen HLB-Wert, hydrophile einen hohen. Es gibt Tabellen mit zig Substanzen wo deren HLB-Wert tabelliert ist.
Physikochemisch (und somit grundsätzlicher) wird die Hydrophilie über Ladungsverteilungen in einem Molekül beschrieben. Aber das war ja auch schon da.
Gandalf
Hi Gandalf
Ich wollte ja eigentlich Wissen, welche Eigenschaften am Wasser etwas als hydrophil oder hydrophob erscheinen lassen.
Aber trotzdem vielen Dank, ist auf jeden Fall inetressant was du geschrieben hast.
Gruß
Micha