Dissoziation in der Chemie einfach erklärt

Der umgekehrte Vorgang heißt Assoziation: Getrennte Teilchen lagern sich wieder zusammen. Ein Gleichgewichtspfeil zeigt, dass beide Richtungen möglich sind.

$$\mathrm{AB \rightleftharpoons A + B}$$

Je nachdem, was mit den Bindungselektronen geschieht, unterscheidet man zwei Spaltungsarten:

• Bei einer heterolytischen Spaltung entstehen geladene Teilchen, also Ionen.
• Bei einer homolytischen Spaltung wird ein bindendes Elektronenpaar gleichmäßig aufgeteilt. So können Radikale entstehen. Radikale sind Teilchen mit einem ungepaarten Elektron.

Ein Kochsalzkristall besteht aus positiv geladenen Natrium-Ionen und negativ geladenen Chlorid-Ionen. Im Ionengitter ziehen sich die entgegengesetzten Ladungen an. Die Ionen sind dort an feste Plätze gebunden.

Wasser ist ein Dipol: Ein Wassermolekül besitzt eine teilweise negative Seite am Sauerstoffatom und eine teilweise positive Seite an den Wasserstoffatomen. Dadurch können sich Wassermoleküle passend an den Ionen ausrichten.

Der Lösevorgang lässt sich in Schritte zerlegen:

1. Wassermoleküle erreichen Ionen an der Kristalloberfläche.
2. Ihre teilweise negative Seite richtet sich zu $\mathrm{Na^+}$ aus; ihre teilweise positive Seite zu $\mathrm{Cl^-}$.
3. Diese Wechselwirkungen schwächen die Anziehung im Ionengitter.
4. Natrium- und Chlorid-Ionen verlassen das Gitter.
5. Wassermoleküle umgeben die freien Ionen. Dabei entstehen Hydrathüllen.

Die vereinfachte Dissoziationsgleichung lautet:

$$\mathrm{NaCl \rightleftharpoons Na^+ + Cl^-}$$

Im festen Kristall können sich die Ionen nicht frei durch den Stoff bewegen. In der wässrigen Lösung sind die hydratisierten Ionen nahezu frei beweglich. Sie transportieren Ladung: $\mathrm{Na^+}$ in die eine, $\mathrm{Cl^-}$ in die entgegengesetzte Richtung. So wird die Lösung elektrisch leitfähig.

Eine Dissoziationsgleichung muss die Teilchen und ihre Ladungen richtig wiedergeben. Gehe in drei Schritten vor:

1. Notiere links den Ausgangsstoff und rechts die entstehenden Teilchen.
2. Zähle für jedes Element die Atome auf beiden Seiten.
3. Addiere auf jeder Seite die Ladungen. Die Gesamtladung muss erhalten bleiben.

Die hochgestellten Zeichen $+$ und $-$ sind Ladungszeichen. $\mathrm{Na^+}$ ist einfach positiv geladen, $\mathrm{Cl^-}$ einfach negativ geladen. Eine Zahl vor einer Formel gibt dagegen an, wie viele Teilchen gemeint sind.

Bei Stoffen, die erst mit Wasser Ionen bilden, muss Wasser in der Reaktionsgleichung erscheinen. Chlorwasserstoff reagiert mit Wasser zu Oxonium- und Chlorid-Ionen:

$$\mathrm{H_2O + HCl \rightleftharpoons H_3O^+ + Cl^-}$$

Hier entsteht das positive Ion nicht als freies Proton: Das Proton wird auf ein Wassermolekül übertragen, sodass $\mathrm{H_3O^+}$ entsteht.

Übung: Atome und Ladungen prüfen

Prüfe die Gleichung $\mathrm{NaOH \rightleftharpoons Na^+ + OH^-}$. Begründe mit Atomanzahl und Gesamtladung, ob sie ausgeglichen ist.

Lösung zur Ionenprüfung

Links stehen ein Natriumatom, ein Sauerstoffatom und ein Wasserstoffatom. Rechts stehen dieselben Anzahlen. Links beträgt die Gesamtladung 0; rechts ergibt $+1 + (-1) = 0$. Die Gleichung ist ausgeglichen.

Die Einteilung nach dem Auslöser beantwortet die Frage, woher die nötige Anregung kommt.

• Elektrolytische Dissoziation: In einem Lösungsmittel entstehen oder trennen sich positive und negative Ionen. In Wasser werden sie beweglich und können elektrische Ladung transportieren.
• Thermische Dissoziation: Wärme verstärkt die Eigenbewegung der Teilchen, bis Bindungen getrennt werden können.
• Photochemische Dissoziation: Ein Teilchen nimmt Energie aus Licht oder anderer elektromagnetischer Strahlung auf und zerfällt anschließend.

Dissoziation ist nicht immer dasselbe wie Hydratation. Beim Kochsalz werden Ionen aus dem Gitter getrennt; anschließend beziehungsweise gleichzeitig werden sie von Wasser umgeben. Die Begriffe beschreiben verschiedene Teilprozesse.

Ein gelöstes Salz leitet nicht durch Elektronenleitung. Die Ladung wird in der Lösung von Kationen und Anionen transportiert. Im festen Ionengitter fehlen frei bewegliche Ionen.

Ladungszeichen sind keine Rechenzeichen zwischen Stoffen. Das $+$ an $\mathrm{Na^+}$ gehört zum Ion. Das Pluszeichen zwischen zwei Produktformeln trennt dagegen verschiedene Produkte.

Ein Gleichgewichtspfeil verspricht keine vollständige Zerlegung. Er zeigt, dass Dissoziation und Assoziation möglich sind. Der Anteil der dissoziierten Teilchen heißt Dissoziationsgrad und liegt zwischen 0 und 1.