Warum ist der Wasserstand nach Zuckerzugabe höher?
Hallo,
Ich habe in ein halbvolles Glas Wasser einen TL Zucker gegeben und umgerührt bis dieser vollständig aufgelöst war. Anschließend war der Wasserstand höher als vorher. Kann mir jemand erklären warum das so ist? Unabhängig von Wärme. Das ist eine Hausaufgabe in Chemie Klasse 7.
3 Antworten
Beim Lösen von Feststoffen in Wasser gibt es in Bezug auf das Gesamtvolumen zwei gegenläufige Prozesse.
Zum Einen: Das Gesamtvolumen steigt, weil zwei Stoffe jeder mit einem bestimmten Volumen, aufaddiert werden. Wenn dies der einzige Effekt wäre, müsste das Gesamtvolumen einer jeden Lösung eine genaue Summe der Einzelvolumen sein (was offensichtlich nicht der Fall ist).
Zum Anderen: Eine lösliche Substanz besteht genau wie Wasser aus Teilchen, die bei gleichen Bedingungen, immer die gleichen mittleren Abstände voneinander haben (aus diesen festen Abständen ergibt sich ein ganz spezifisches Volumen).
Bei dem Lösevorgang kommt es zu einer Interaktion der verschiedenen Teilchen.
D.h., Ionenkristalle lösen sich zu Ionen mit Hydrathüllen auf; andere Feststoffe (wie Zucker) bleiben als Teilchen erhalten, gehen aber beim Herauslösen aus dem Kristallverband mit den Wassermolekülen sogenannte Wasserstoffbrückenbindungen ein.
Hauptsächlich durch die Bildung dieser Hydrathüllen/H-Brücken verkürzt sich der mittlere Abstand der Teilchen zueinander.
D.h. in der Summe haben wir eine Volumenzunahme, weil jedes Teilchen sein eigenes Volumen behält, aber gegenläufig eine mehr oder weniger ausgeprägte Volumenverringerung durch den Lösevorgang selbst, weil sich die mittleren Teilchenabstände verkürzen).
Wie sehr das Gesamtvolumen steigt kann man nicht genau vorhersagen (jedenfalls fehlt mir dafür das mathematische Instrumentarium), aber grob kann man annehmen, dass Verbindungen mit ausgeprägter Ionenbindung und kleinen Ionen mit hoher Ladungsdichte (z:B. Salze von Alkali/Erdalkalihalogeniden) eine geringere Volumenzunahme zeigen als große polare Moleküle, die, wie Zucker, über Dipol-Dipol-Wechselwirkungen in Lösung gehen.
Da der Zucker auch ein Volumen hat und wenn du ihn nun in das Wasser gibst löst er sich ja auch aber das Volumen des Zuckers bleibt und addiert sich zu dem Wasservolumen. Darduch ist der Wasserstand höher.
Der Zucker hat ja auch ein Volumen, deswegen ist das Gesamtvolumen auch größer.
Es gibt aber auch komische Mischungen, wo das Gesamtvolumen weniger wird. Wenn du zum Beispiel 50 ml Wasser mit 50 ml Ethanol mischst, wirst du nachher weniger als 100 mL Flüssigkeit haben.