Eigenschaften von Kochsalz
Unter Salzen versteht man eine Ionenverbindung aus Ionen mit negativer Ladung (Anionen) und Ionen positiver Ladung (Kationen). Diese Ionen gehen auf Grund der unterschiedlichen Ladungen und der daraus resultierenden elektrostatischen Anziehungskräfte (Coulombkräfte) eine Ionenbindung ein.
Kochsalz besteht aus Natriumionen (Na+), die positiv geladen sind und Chloridionen (Cl-), die negativ geladen sind. Die Coulombkräfte eines Ions wirken ungerichtet, so dass die Ionen in alle Richtungen Verbindungen eingehen. Es entsteht demnach nicht nur ein Molekül, bei dem zwei Stoffe genaue eine Verbindung eingehen, sondern ein Ionengitter. In diesem Ionengitter ist jeweils ein Natrium-Ion von 6 Chlorid-Ionen umgeben und ein Chlorid-Ion ist jeweils von 6 Natrium-Ionen umgeben.
Das so entstandene Gitter bildet wegen seiner strengen Ionenanordnung einen Kristall. Kochsalz (NaCl) ist bei Raumtemperaturen fest.
Erst ab einer Temperatur von 801°C ist genügend Energie vorhanden, um das Ionengitter aufzubrechen. Der Siedepunkt von Kochsalz liegt bei 1461°C. Da die Bildung von NaCl eine exotherme Reaktion ist, muss bei der Lösung des Gitters Energie hinzugefügt werden, d.h. es findet eine endotherme Reaktion statt. Das Ionengitter von Salz kann leicht in Wasser gelöst werden. Die Wassermoleküle heften sich an die äußeren Ionen des Gitters und hydratisieren diese. Dies ist möglich, weil sich die elektrostatische Anziehung der äußeren Ionen nicht im Gleichgewicht befindet. Im Innern des Kristalls werden die Ionen durch Wechselwirkung mit den benachbarten Ionen an ihrer Position gehalten, und bei den äußeren Ionen fehlen diese Nachbarn zum Teil. An die außen liegenden Kationen lagern sich Wassermoleküle mit ihrem negativen Dipol an, umgekehrt bei den Anionen. Da sich mehrere Wassermoleküle um ein Ion anordnen werden die Ionen aus dem Kristallverband herausgelöst. Auf Grund dieser Dipol-Ion-Anziehung bleiben in der Lösung die Wassermoleküle an die Ionen gebunden (Hydrathülle).Sind alle Wassermoleküle zu Hydrathüllen geworden, können keine weiteren Ionengitter aufgebrochen werden. Man spricht von einer gesättigten Lösung, Salzkristalle sinken zu Boden.
Wird eine Salzlösung verdampft und die Hydrathülle damit aufgelöst, bildet sich das Ionengitter erneut aus.
Auch beim Lösevorgang von Salz in Wasser handelt es sich um eine endotherme Reaktion, d.h. die Temperatur des Wassers sinkt beim Lösevorgang. Die Hydrathülle, die sich beim Lösevorgang um die Ionen bildet, ist in einem geordneteren, enger angeordneten Zustand als zuvor ohne Na+ und Cl- Ionen. Diese Ordnung hat zur Folge, dass das Volumen beim Lösen von Salz in Wasser kaum steigt. Die Dichte von Wasser hingegen steigt von 1,0 g/ml auf 1,2 g/ml an.
Dadurch lässt sich das Phänomen erklären, dass einzelne Körper, die im normalen Wasser sinken, auf Salzwasser schwimmen.
Im Gegensatz zu anderen Salzen verändert sich die Löslichkeit von NaCl nur gering bei steigender oder sinkender Wassertemperatur. Eine gesättigte Lösung ist bei Zimmertemperatur (20°) mit 359g/l herzustellen.