Lösungsmittel

Ein Lösungsmittel ist ein Stoff, der andere Stoffe auflösen kann. Meistens sind Lösungsmittel Flüssigkeiten. Hier wird die Substanz die gelöst wird als Solvat bezeichnet. Wenn sich ein Lösungsmittel (Solvent) und ein Solvat verbinden, bilden sie eine Lösung, welche auf molekularer Ebene eine homogene Mischung aus Lösungsmittel und gelöstem Stoff ist. Wasser ist ein universelles biologisches Lösungsmittel. Seine polare Struktur erlaubt es, viele andere polare Verbindungen aufzulösen. Die Lösungsfähigkeit des Wasser wird durch ein Gleichgewicht zwischen den Wassermolekülen verursacht, die sich untereinander und mit dem gelösten Stoff verbinden.

Eine gesättigte Lösung enthält die maximale Menge eines löslichen Stoffes. Zum Beispiel löst sich Salz (NaCl) leicht in Wasser auf, wodurch Salzwasser oder Kochsalzlösung entsteht. Es löst sich, weil Salz in seine jeweiligen Ionen Natrium (Na⁺) und Chlorid (Cl^–) dissoziiert. Wasser ist polar und sein Sauerstoffatom, das leicht negativ ist, wird von den positiven Natrium-Ionen angezogen. Mehrere Wassermoleküle können sich an ein einzelnes Natriumion binden, wodurch eine Hydrathülle entsteht. Ebenso sind die Wasserstoffatome des Wassers leicht positiv und werden von den negativen Chlorid-Ionen angezogen. So entsteht wiederum eine Hydrathülle um die Chlorid-Ionen. Diese Hydrathüllen halten die gelösten Partikel getrennt und dispergiert, wobei eine Lösung entsteht.

Eine gesättigte Lösung von Salzwasser enthält bei Raumtemperatur etwa 26% Natriumchlorid. Wird mehr Salz zugegeben, kann der Überschuss nicht mehr gelöst werden und setzt sich am Boden als Niederschlag ab. Der Salzgehalt des Great Salt Lake in Utah (USA) liegt bei 5-27%. Im Toten Meer, das an Israel, Jordanien und das Westjordanland grenzt, liegt der Salzgehalt bei ~34%. Dies ist wesentlich höher als der Sättigungsgrad des Salzes im Wasser. Das überschüssige Salz fällt aus und bildet außergewöhnliche Salzkristallformationen.

Die Löslichkeit eines Stoffes bzw. die Fähigkeit, sich in Wasser zu lösen, ist entscheidend für grundlegende biologische Funktionen. Beispielsweise müssen Proteine und Aminosäuren gelöst werden, um Zugang zu den Zellen zu erlangen. Ebenso sind Natrium-, Chlorid-, Kalium- und Kalzium-Ionen (u.a.) für wichtige Zellfunktionen notwendig. Proteine, Ionen und andere Nährstoffe befinden sich im Blut, das zu ~79% aus Wasser besteht. Die Nieren helfen, die richtige Menge dieser gelösten Stoffe im Blut aufrechtzuerhalten, indem sie sie während der Filtration Stoffe entfernen oder hinzufügen. Dieser Prozess wird Osmoregulation genannt.