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PVA Löslichkeit im Wasser
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Guten Tag lieber Chemiker,

ich habe eine Frage bezüglich der Löslichkeit von PVA (Polyvinlyalkohol) in fester Form (Zylinder ca. 5,2 g) in einem Liter Wasser (Raumtemperatur 20 Grad). Da ich keine große Ahnung von Chemie habe und ich nicht studiere, wollte ich doch gerne ein paar Studenten fragen.

Es ergeben sich folgende Fragenstellungen:

-Wie kann ich die Sättigung bzw. die Löslichkeit berechnen?
-Ab wann wäre eine Sättigung zu befürchten, die die weitere Auflösung behindert bzw. ab wann man das Wasser wechseln müsste.
- Wie viel Wasser bräuchte man minimal um eine vollständige Auflösung im Wasser zu erreichen?

Ich danke Euch allen im Voraus
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Auch wenn ich kein Student (mehr) bin Smile

Das lässt sich nicht so leicht am Trockenen sagen weil "Polyvinlyalkohol" die Beziechung für eine Vielfalt an einzelnen Stoffen ist, die unterschiedliche Polymerisationsgrade (Molekülgröße) und Hydrolysegrade (chemische Eigenschaften) haben können und teils durch Vorbehandlungen und Zusatzstoffe nochmal wesentlich beeinflusst sein können. "Berechnen" lässt sich eine Löslichkeit sowieso nicht, wenn dann gibt es dazu empirische Messwerte.

Sollte der Hersteller des konkreten Produkts das du vorliegen hast dazu keine Angaben haben (schon mal direkt dort gefragt? wenn es jemand weiß dann er...) dann bleibt dir nichts anderes als einen Versuch zu machen. Dazu am besten das Produkt zu einem sehr feinen Pulver mahlen, mit etwas Wasser aufschlämmen (sollte sich schon alles lösen dann natürlich immer mehr Pulver dazu bis ein Bodensatz übrig bleibt), lange genug stehen lassen und immer wieder umrühren (mindestens 1 Tag!), dann filtrieren, eine Probe davon (100 ml oder 100g) verdunsten lassen (evtl mit etwas Wärme nachhelfen) und auswiegen wieviel übrig bleibt. Dann weißt du ganz sicher was es unter deinen Bedingungen tut und kannst auf alles andere was du gefragt hast einfach hochrechnen...
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Zitat:
"Berechnen" lässt sich eine Löslichkeit sowieso nicht, wenn dann gibt es dazu empirische Messwerte.

Einspruch. Natürlich lässt sich eine Löslichkeit berechnen. Etwa einfach übers Löslichkeitsprodukt siehe z.B. hier oder natürlich auch komplexere Modelle, die auch konzentrierte Lösungen "können".
Für dieses Polymer ist so ein Modell wohl nicht gut anwendbar und die Variationen der Produkteigenschaften sind, wie du schon sagst, zu groß.
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Und woher kommt der Wert für K(L)?
Ich kenne keine Möglichkeit sowas "ab initio" zu berechnen, allenfalls gibt es Schätzwerte...
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Ja, irgendwo fußen alle Berechnungen auf mehr oder weniger [in]direkten Messwerten/Beobachten, da dürfte es keine Ausnahme geben.
So verstehe ich ein "gibt empirische Messwerte" aber nicht, sondern dass es entsprechend gemessene Löslichkeiten bei Bedingung X gibt und nicht empirische Formeln zu deren Berechnung. Genau das war aber die Frage: Kann man sowas berechnen? Ja kann man. Haben wir die Formel bzw. Parameter für diesen Spezialfall? Leider nein.

Jedenfalls sollten sich 5g handelsüblicher PVA problemlos in einem Liter Wasser lösen. Das wird bei 20°C allerdings einige Zeit dauern und erst aufquellen, ähnlich wie ein Gummibärchen (Gelatine).
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Na denn Smile bei einer ionischen Substanz kann man K(L) oder eine Angabe in g/l oder mol/l jederzeit ineinander umrechnen, eines der drei musste man mal messen. K(L) hat nur den Vorteil andere/gleiche Ionen in einer Mischung mit berücksichtigen zu können.
Bei einem Polymer mit nur ungefährer Molmasse und Zusammensetzung... Schwierig Smile
Also ist die einzige praktische Antwort " muss man empirisch messen" jedenfalls nicht falsch...

Schwierigkeiten könnte eventuell die vollständige Trocknung bereiten.
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KL sind doch wie alle Gleichgewichtskonstanten K thermodynamische Größen, sie hängen von den freien Enthalpien ab. Zustandsgrößen wie H, G, U und S kann man über quantenchemische Energienieveaus und statistische Thermodynamik berechen, dann hat man seine Gleichgewichtskonstanten alle ab initio berechnet wenn man das möchte. Bei dem Polymer ist aber abgesehen von dem extremen Aufwand, der jede Messung übersteigt das Hauptproblem, dass uns der Typ nicht sagen kann, was er da überhaupt hat und dann versagt jede Rechnung Wink Wenn wir nicht wissen, was in dem Topf ist, dann müssen wir messen Very Happy
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Zitat:
quantenchemische Energienieveaus und statistische Thermodynamik

Alles aus Messwerten Razz
Aber mal Ernsthaft: Wann ist denn etwas "ab initio" berechnet?
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Zitat:
Aber mal Ernsthaft: Wann ist denn etwas "ab initio" berechnet?
Wenn man ausgehend von Naturkonstanten rechnet, wobei die natürlich auch mal gemessen wurden, aber das setzt man voraus, da sie fundamental sind Very Happy Und das reicht über die Schrödingergleichung für Energieniveaus. Wenn man Purist ist, dann kann man noch darüber debattieren, ob Dichtefunktionale zu empirisch sind (sehen die meisten Theoretiker als semiempirisch an, wenn sie pingelig sein wollen), oder auch Basissätze (da winken selbst die meisten Puristen ab).
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Naja ein schönes Beispiel wäre alles was sich aus einer idealen Gasgleichung herleiten lässt, natürlich ist R eine ermittelte Naturkonstante, aber sonst wird es sehr mathematisch und Stoff-Unabhängig.
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Die ideale Gasgleichung ist aber eine physikalische Näherung und die reale Gasgleichung hat wieder Stoffparameter. Richtige ab initio Verfahren würden von den besten parameterfreien Theorien ausgehen (Schrödingergleichung, Diracgleichung, Feldtheorien) und nur mathematische Näherungen verwenden.
Näherungen nullter Ordnung wie die ideale Gasgleichung sind sehr empirisch, weil das Weglassen von Parametern eigentlich auch eine empirische Maßnahme ist, man muss ja als Anwender wissen, bei welchem Stoff man das machen darf (z.B. Edelgase nahe Standardbedingungen) und bei welchem man das besser lässt (z.B. Dampf nahe dem Siedepunkt).
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Ist die Frage von Dir theoretischer Natur oder praktisch (real) und wenn letzteres hast Du Zugriff auf den PVA (und nicht nur in Form des Zylinders).

Wie schon einige Leute angemerkt haben, hilft die Aussage PVA nicht all zuviel, da je nach Hydrolysierungsgrad es unterschiedliche Löslichkeiten vgl. z.B. http://www.sekisui-sc.com/wp-content/uploads/SelvolPVOH_SolutionPreparationGuidelines_EN.pdf oder besser http://www.polysciences.com/default/catalog-products/monomers-polymers/polymers/reactive-polymers/hydroxyl-functional-polymers/polyvinyl-alcohol-88-mol-hydrolyzed/ beim PVA gibt.

Auf die Schnelle:

Zitat:
In fact, one needs to heat incompletely hydrolysed PVA (88% saponification degree) to 90 - 100°C, too, to dissolve it at 5% concentration in water. This solution may be stored at room temerature for a long time, though PVA chains have a tendency to self-associate : it was shown by Sakurada et al. in 1950-ties. The residual acetate groups decrease this association by decreasing regularity of the chain structure. Besides, the acetates may possibly help to adhesion of the polymer to ceramics, due to hydrogen bond formation C=O ...HO-ceramics, similar to polyvinylacetate glues.


Source: https://www.researchgate.net/post/Why_is_the_solubility_of_partially_hydrolyzed_PVA_greater_than_that_of_fully_hydrolyzed_PVA


D.h. mit Deinen 5 g bist Du um den Faktor 10 darunter.....

Wenn Du Zugriff auf den PVA hast kannst Du ja Löslichkeitsversuche machen, allerdings nach dem Paper http://www.ukjpb.com/pdf/UKJPB_EditorUKJPB_8_16_1396260375.pdf ist die Löslichkeit nicht linear und ab 1% anscheinend auch keine echte Lösung mehr vgl. [...]A total of ten samples of varying concentrations (w/v) were prepared; 0.1, 0.2......0.9,1.0 % (at higher concentrations PVA aggregation was observed in solution).[...] plus dass die Lösung zäh werden dürfte....d.h. der Sättigungspunkt wird sich nicht so richtig bestimmen lassen....Kremer Pigmente bietet eine 15% Lösung von 100% verseiften (= hydrolysed) PVA an vgl. https://www.kremer-pigmente.com/en/mediums-binders-und-glues/solvent-soluble-binders/synthetic-resins/2214/polyvinyl-alcohol-pva-liquid-15 laut MSDS ist diese Lösung schon milchig d.h. enhält PVA-Cluster die sichtbar sind...höher dürfte die Sache dann einfach zäh werden...

Bj68
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PVA Löslichkeit im Wasser
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