Anomalie des Wasser in Verbindung mit der Löslichkeit Frage

[cydox]

Hallo,

die Anomalie des Wassers ist schon länger bekannt. Es bedeutet, dass sich Wasser unter 4 °C ausdeht und über 4°C zusammenzieht. Anders als bei anderen
Stoffen, die sich bei Kälte zusammenziehen und bei Wärme ausdehnen.

Meine Frage, wieso (zwischenmolekular gesehen) hat Wasser diese Anomalie?

Zweite Frage, Salze lassen sich in Wasser bei höherer Temperatur bessern lösen (obwohls sich zusammenzieht? Aber dann ist doch weniger Platz fürs Salz?? )

Ich bin da etwas verwirrt

Cydox

[Cyanwasserstoff]

Zur Dichteanomalie solltest du dir am besten erstmal den Wikipedia-Artikel durchlesen. Löslichkeit hat damit bzw. mit den intermolekularen Abständen nichts zu tun. Schließlich beobachtet man diese Löslichkeitserhöhung auch bei Lösemitteln ohne Dichteanomalie; außerdem gibt es auch Salze mit inverser Löslichkeit (die also in der Kälte besser löslich sind). Die Löslichkeit beruht vielmehr auf den Wechselwirkungen der gelösten Teilchen, ob nun Ionen oder Moleküle, mit den Lösemittelmolekülen. Bei der Solvatisierung der zu lösenden Teilchen muss normalerweise mehr Energie frei werden als die Gitterenergie des Stoffes, damit es zur Lösung kommt.

[Kohlenstoff]

Du hast einen Denkfehler drin. Das Wasser ist bei 4°C am dichtesten, hat also den geringsten Abstand zueinander. Darüber oder darunter dehnt es sich aus und zieht sich nicht zusammen.
Dass viele Lösungsvorgänge endotherm sind, hängt denke ich damit zusammen, dass bei der Solvatierung weniger Energie frei wird als die Gitterenergie des Stoffes. (siehe Kaliumchlorid) Dennoch laufen diese Reaktionen aufgrund von Entropiezunahme ab. Wenn du dir mal die Gibbs-Helmholtz-Gleichung anschaust, siehst du, dass wenn das Produkt aus T"Delta"S (wir sollten hier mal einen Formelgenerator mit griechischen Buchstaben einfügen!!) größer ist als die Reaktionsenthalpie, die Reaktion exergonisch ist, also freiwillig abläuft. Die nötige Energie wird der Umwelt entzogen --> es wird kälter.
Wenn es jetzt so kalt ist, dass das Produkt kleiner als die Reaktionsenthalpie (hier: Lösungsenthalpie) ist, läuft der Lösevorgang unter normalen Umständen nicht mehr ab.

[wirehead]

Die Dichteanomalie ist nicht die einzige interessante Eigenart von Wasser. Mitlerweile sind min. 7(?) Hochdruck-Modifikationen von Wasser bekannt. Beispielsweise bei 20kbar gefriert Wasser schon bei 100°C. Das Volumen geht dabei auf fast 600cm³/kg zurück. Das merkwürdige daran ist das der Schmelzpunkt mit steigendem Druck bei normalem erstmal sinkt (Eis-I)...

Vieleicht hat ja jemand ein schönes PVT-Flächendiagramm dazu vorliegen...

[cydox]

at kohlenstoff "Darüber oder darunter dehnt es sich aus und zieht sich nicht zusammen. "

Wie Wasser deht sich unter 0 Grad aus und über 4 Grad dehnt sich Wasser auch aus? Seltsam ...

Das die Wechselwirkung mit den Dipolen eine Rolle spielt dachte ich mir schon ...

Sorry, mehr habe ich nicht verstanden

EDIT: Ich habe mal gegooglet und ein Bild gefunden

http://www.gida.de/testcenter/physik/ph ... assers.jpg

Kann ich mir das so vorstellen? Also Nummer 3 ist 4 Grad rechts davon über 4 Grad links davon unter 4 Grad?

[Timmopheus]

Ja.

Allerdings sollte sich das Eis bei weiterer Abkühlung doch wieder weiter zusammenziehen, oder nicht?

[wirehead]

Wenn das Eis weiter abgekühlt wird erhöht sich seine Dichte wieder. Sieht man schön an diesem Diagramm von Wiki:
http://de.wikipedia.org/w/index.php?tit ... 0109193320

[Kohlenstoff]

Sorry, mehr habe ich nicht verstanden

Wenn du sagst, was du genau nicht verstanden hast, kann man dir vielleicht weiterhelfen.

Vorweg sei gesagt, dass unter dem Begriff "Entropie" die Unordnung eines Systems verstanden wird. Diese Unordnung hat auch eine Einheit, wodurch sie berechenbar wird.
Klingt wohl etwas abstrakt, ist aber gar nicht so schwierig. Nach dem 2.Hauptsatz der Thermodynamik strebt die Unordnung eines Systems einem Maximum entgegen. In der Gibbs-Helmholtz-Gleichung wird damit dieser bestimmende Faktor mit der freien Energie (Gibbs-Energie), der Standardreaktionsenthalpie sowie der Temperatur in Beziehung zueinander gesetzt. Da mit der Temperatur auch die Unordnung steigt (Teilchen werden schneller), sind diese beiden Faktoren proportional zueinander und bilden daher ein Produkt T*"Delta"S.

[cydox]

Ok, danke für deine nachgereichte Erklärung, denke jetzt habe ich das plus Diagramm etwas besser verstanden.

Und warum wird von 7 Anomalien des Wasser ausgegangen?

[wirehead]

Wie ich mitlerweile gelesen hab sind die 7 längst überhohlt. Meine Literatur ist nur so alt
Siehe http://de.wikipedia.org/wiki/Eis
Die meisten Modifikationen von Wasser sind aber erst durch große Drücke ereichbar. Ein habwegs aktuelles 3D Phasendiagramm (PVT-Fläsche) hab ich dazu leider noch nicht gefunden.