1.3.2.4.1 Lösung von Salzen in Wasser

Da nun die möglichen Arten der Bindungen zwischen Atomen und Molekülen bekannt sind, können auch biochemisch wichtige physikochemische Voraussetzungen des Lebens erklärt werden. Wie schon vorher erwähnt wurde, spielen im Wasser gelöste Ionen in der Biologie eine wichtige Rolle, z. B. beim Transport in Pflanzen, der Stabilisierung von Zellen oder der Reizweiterleitung in Nerven. Aber hier stellt sich die Frage, wie es überhaupt zur Lösung von Salzen in Wasser kommt?

Es wurde gezeigt, daß Salze aus ionisierten Metall- und Nichtmetall-Ionen bestehen. Beim Wasser handelt es sich um ein Dipolmolekül, da das Sauerstoff-Atom die mit den beiden Wasserstoff-Atomen gemeinsam genutzten Elektronen stärker anzieht:

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Zwischen den Salzionen und den Dipolen des Wassers bilden sich – wenn sich diese gegenüberliegen – starke Anziehungskräfte. Da die Anziehung der einzelnen Ionen des Kristallgitters weniger stark ist als die Anziehungskräfte zwischen den Ionen und Dipolen, werden die Ionen aus dem Ionengitter „herausgebrochen“ und gehen in die wäßrige Phase über (lösen sich). Dabei sind sie von mehreren Wassermolekülen umgeben; sie sind hydratisiert.

Um die Ionen aus dem Salzgitter herauszutrennen muß die Gitterenergie aufgebracht werden. Bei Hydratisation der Ionen wird Energie frei. Ob bei der Lösung von Salz in Wasser Wärme frei wird oder aufgebracht werden muß ist daher abhängig von der Größe der aufzubringenden Gitterenergie und der freiwerdenden Hydratisationsenergie. Wenn die Gitterenergie = Hydratationsenergie ist, erfolgt keine Temperaturänderung, ist Gitterenergie > Hydratationsenergie kommt es zur Abkühlung und bei Gitterenergie < Hydratationsenerige zur Erwärmung.