Meine Frage:
Hallo zusammen,
könnte mir jemand erklären, wieso der Schmelzpunkt einer Lösung tiefer ist, als der der reinen Substanz?
(Wir hatten es im Bezug auf Salzlösungen) Danke!
Meine Ideen:
Wahrscheinlich hat es was mit Wechselwirkungen zu tun..?
Meine Anwort darauf in Chemikerboard :
Die Idee ist zwar für Salzlösungen richtig, verfehlt aber das prizipiell Wesentliche. Denn in erster Näherung kommt es nicht auf die chemisch - physikalischen Eigenschaften des gelösten Stoffes an, sondern nur darauf , wie viel Teilchen beim Lösen entstehen.
Es ist also zweckmäßig , eine in dem Sinn idealisierte Misch- bzw. Lösungsphase zu betrachten, als die Wechselwirkung zwischen den Lösungsmitteleilchen durch das Lösen oder Zumischen eines anderen Stoffes nicht verändert wird. Letzteres also nur ein "reines" Verdünnen des reinen Lösungsmittels bedeuten würde.
Die Tendenz eines Stoffes, in einen anderen stofflichen Zustand überzugehen , bezeichnet man als " das chemische Potenzial " eben dieses Stoffes. Wenn also z.B. Eis und Wasser bei 0 °C und 1.013 bar koexistieren, dann müssen die chemischen Potenziale von Eis und Wasser den gleichen Wert haben.
Vergleichen wir nun einmal das chemische Potenzial des Wassers in reiner Form mit dem des Wassers in einer wässrigen Lösung.
Da sich die wässrige Lösung spontan gebildet hat, kann es ja nur so sein, dass das chemische Potenzial des Wassers in der Lösung niedriger ist, als das chemische Potenzial des Wassers im reinen Wasser. Denn wäre es anders, würde ja die Lösung in ein heterogenes Gemenge von Wasser und ehemals gelösten Stoff übergehen bzw. anders herum gedacht, die Lösung würde sich gar nicht erst gebildet haben
Was bedeutet, dass allein die fortdauernde Existenz der Lösung beweist, dass das Wasser in der Lösung ein geringeres chemisches Potenzial haben muss, als dies im reinen Wasser der Fall war.
Da aber vor dem Lösen das chemische Potenzial von Eis und Wasser den gleichen Wert hatten, muss also das chemische Potenzial des "Lösungswassers" kleiner sein als das des Eises. Mit der Folge dass das Eis in Wasser übergeht, also schmilzt. Und dies bekanntlich unter der Aufnahme von Schmelzwärme. Was zu einer Abkühlung des Eis/Lösung - Systems führt, es sei denn, dass der Entzug von Energie in Form Wärme durch Wärmezufuhr aus der Umgebung ausgeglichen wird.
Sollte Letzteres der Fall sein, so würde das Eis vollständig schmelzen. Zwar würde die Lösung dadurch immer weiter verdünnt und das chemische Potenzial des Wassers würde wieder zunehmen, nur würde dies ja nichts daran ändern, dass das chemische Potenzial des ja immer noch "verunreinigten " Wassers weiterhin niedriger ist als das des reinen Wassers und somit auch niedriger als das des Eises.
Womit aber ein anderer wesentlicher Aspekt offenbar wird, der darin besteht, dass die Sache nur dann so funktionieren kann, wenn das Eis immer rein bleibt. Denn würde das Eis auch als Lösemittel für den im Wasser gelösten Stoff fungieren, dann würde ja auch das chemische Potenzial des Eises verringert. Worauf aber hier nur hingewiesen sein soll.
Wenden wir uns nun dem Fall zu , dass der Entzug von Schmelzenergie in Form von Wärme nicht ausgeglichen wird durch Wärmezufuhr aus der Umgebung, so dass die Temperatur des Eis/Lösung - Systems abnimmt.
Da alle Stoffe und deren verschiedene Aggregatzustände gemeinsam haben, dass ihr chemisches Potenzial höher wird, wenn die Temperatur abnimmt, kann also hier nur die Frage sein, ob diese Zunahme beim Eis kleiner oder größer ist als beim Wasser.
Nun weiß aber jeder aus Erfahrung, dass Wasser bei fortwährendem Abkühlen irgendwann zu Eis wird, so dass es gar nicht anders sein , als dass sich mit dem Abkühlen die Potenzialverhältnisse zu Gunsten des Eises verschieben. Das chemische Potenzial des Wassers beim Abkülen demnach also stärker zunehmen muss als das des Eises und es bei irgend einer Temperatur kleiner 0°C dazu kommt, dass die chemischen Potenziale von Eis und "verunreinigtem" Wasser wieder den gleichen Wert haben und somit wieder Gleichgewicht herrscht, ein Zustand der dadurch augezeichnet ist, dass weder Eis zu Wasser, noch Wasser zu Eis wird.
Soweit meine thermodynamische Erklärung mit möglichst wenig Thernodynamik. Auch eine kinetische Erklärung wäre möglich. Diese aber von mir nur auf Nachfrage.
Gruß FKS
Zitat von » Polyversum«
