Ist die Auflösung von Natriumchlorid exotherm?

Die Auflösung von Natriumchlorid: Endotherm oder Exotherm? Eine genaue Betrachtung

Die Frage, ob die Auflösung von Natriumchlorid (NaCl), also Kochsalz, in Wasser exotherm oder endotherm ist, mag überraschend sein. Viele gehen intuitiv davon aus, dass sich Salze einfach auflösen und dabei Wärme freisetzen, ein exothermer Prozess also. Doch die Realität ist etwas komplexer und verdient eine genauere Betrachtung.

Was bedeutet exotherm und endotherm?

Bevor wir ins Detail gehen, ist es wichtig, die Begriffe exotherm und endotherm klar zu definieren:

• Exotherm: Ein exothermer Prozess setzt Wärme an die Umgebung frei. Die Temperatur der Umgebung steigt also.
• Endotherm: Ein endothermer Prozess absorbiert Wärme aus der Umgebung. Die Temperatur der Umgebung sinkt also.

Die Auflösung von Natriumchlorid: Ein Blick auf die Energetik

Der Prozess der Auflösung eines Salzes in Wasser ist ein komplexer Vorgang, der in zwei Hauptschritten unterteilt werden kann:

1. Gitterenergie (Endotherm): Die Ionenbindung im NaCl-Kristallgitter muss aufgebrochen werden. Dies erfordert Energie und ist daher ein endothermer Schritt. Die Gitterenergie ist die Energie, die benötigt wird, um ein Mol eines festen Ionenkristalls in seine gasförmigen Ionen zu trennen.

2. Hydratationsenergie (Exotherm): Die einzelnen Na+- und Cl–Ionen werden von Wassermolekülen umgeben, ein Prozess, der als Hydratation bezeichnet wird. Die Anziehungskräfte zwischen den Ionen und den polaren Wassermolekülen setzen Energie frei, was diesen Schritt exotherm macht. Die Hydratationsenergie ist die Energie, die freigesetzt wird, wenn sich ein Mol gasförmiger Ionen in Wasser löst.

Die Lösungsenthalpie (ΔHsol) ist die Summe der Gitterenergie und der Hydratationsenergie:

ΔHsol = Gitterenergie + Hydratationsenergie

Das überraschende Ergebnis: Schwach Endotherm

Für Natriumchlorid ist die Gitterenergie zwar hoch, aber die Hydratationsenergie ist ebenfalls beträchtlich. Allerdings ist die Gitterenergie etwas höher als die Hydratationsenergie. Das bedeutet, dass die Auflösung von NaCl insgesamt einen geringen Energieüberschuss benötigt. Die Lösungsenthalpie (ΔHsol) ist also leicht positiv.

Konsequenzen für die Umgebung:

Da die Auflösung von NaCl ein leicht endothermer Prozess ist, absorbiert sie geringfügig Wärme aus der Umgebung. Dies führt zu einer minimalen Temperaturabnahme der Lösung. Dieser Effekt ist oft so gering, dass er kaum wahrnehmbar ist, besonders wenn die Wassermenge groß ist. Allerdings kann man ihn mit einem empfindlichen Thermometer nachweisen.

Warum die Intuition trügt:

Viele Menschen gehen davon aus, dass sich Salze exotherm auflösen, da sie sich ja “spontan” in Wasser lösen. Die Spontaneität eines Prozesses wird jedoch nicht nur von der Enthalpieänderung (ΔH) bestimmt, sondern auch von der Entropieänderung (ΔS). Die Auflösung von NaCl führt zu einer deutlichen Erhöhung der Entropie (Unordnung) im System, da die geordneten Ionen im Kristallgitter sich in der Lösung verteilen. Diese Entropiezunahme treibt den Auflösungsprozess an, selbst wenn er leicht endotherm ist.

Fazit:

Entgegen der ersten Annahme ist die Auflösung von Natriumchlorid in Wasser ein schwach endothermer Prozess. Obwohl sie bei Raumtemperatur spontan abläuft, absorbiert sie eine geringe Menge Wärme aus der Umgebung, was zu einer minimalen Temperaturabnahme führt. Die Auflösung von NaCl ist ein gutes Beispiel dafür, wie die Energetik chemischer Prozesse oft komplexer ist, als man zunächst vermuten würde, und wie die Entropie eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Spontaneität spielt.

#Lösen #Salz #Wärme