Polarität eines Lösemittels

Chemische Bindungen entstehen durch Austausch von Valenzelektronen zwischen den Atomen. Dieser Austausch kann vollständig sein (Ionenbindung) oder der Austausch ist unvollständig und führt zum gemeinsamen Besitz von zwei oder mehr Elektronen (kovalente Bindung oder Atombindung). Dazwischen gibt es den Übergang der polarisierten Atombindung. Hinzu kommen noch Bindungen höherer Ordnung wie van der Waals- und Wasserstoffbrückenbindungen. Die Richtung des Elektronentransfers, d. h. welches Element die Elektronen abgibt und welches sie anzieht oder aufnimmt, hängt von der sogenannten Elektronegativität (EN) ab. In einer Bindung zweier Atome werden die gemeinsamen Bindungselektronen stärker zu dem elektronegativeren Atom hingezogen. Die Bindung wird um so stärker polarisiert, je größer der EN-Unterschied der beiden beteiligten Partner ist.

Elektronegativitäten der wichtigsten Elemente (Uni-Bielefeld)

Polare Lösemittel

Bei polaren Verbindungen weisen die einzelnen Atome im Molekül stark unterschiedliche Elektronegativität auf. Aufgrund des unsymmetrischen Aufbaus des Moleküls kommt es zur Ausbildung eines elektrischen Dipols. Polare Moleküle ziehen sich aufgrund dieser Dipol-Eigenschaft untereinander an und hierin ist auch das gute Lösevermögen für polare Verschmutzungen begründet. Für das Lösevermögen gilt allgemein: "Gleiches löst Gleiches", das heißt, polare Verschmutzungen lösen sich in polaren Lösemitteln und unpolare Verschmutzungen in unpolaren Lösemitteln. Chemisch kann dieses Verhalten folgendermaßen erklärt werden: Zwei Stoffe mischen sich nur dann homogen und stabil ineinander, wenn die Kräfte zwischen den Molekülen beider Stoffe in Art und Größe weitgehend übereinstimmen. Die neben den Dispersionskräften bei polaren Stoffen zusätzlich auftretenden elektrischen Dipolkräfte sorgen für eine stärkere Anziehung polarer Moleküle untereinander und somit für eine Trennung eines Gemisches von polaren und unpolaren Stoffen in zwei Phasen. Bei Wassermolekülen ist die Polarität so stark ausgeprägt, dass die zwischenmolekularen Dipolkräfte nahezu die Stärke einer kovalenten Bindung erreichen. Diese besonders starke und gerichtete Verbindung wird als Wasserstoffbrückenbildung bezeichnet.

Unpolare Lösemittel

Moleküle, zwischen deren Einzelatomen kovalente Verbindungen bestehen oder Moleküle, die vollkommen symmetrisch aufgebaut sind, weisen nach außen hin kaum elektrische Anziehungskräfte auf, sie sind unpolar. Die Anziehungskräfte zwischen den Molekülen unpolarer Stoffe beruhen auf geringen zeitlichen Ungleichverteilungen der Elektronen in den Molekülen. Diese sogenannten van der Waalschen Bindungen sind wesentlich schwächer als kovalente oder Atombindungen. Sie sind andererseits aber auch Grundlage für das gute Fettlösungsvermögen, denn auch hier gilt: "Gleiches löst Gleiches". Typische unpolare Lösemittel sind: Reinigungsbenzine, Aromate, Aliphate, Chlorkohlenwasserstoffe oder flüssiges Kohlendioxid. Van der Waals-Anziehungskräfte treten auch bei der physikalischen Adsorption von Gasen oder Feststoffen an unpolaren Adsorptionsmitteln auf. Beispiel ist das Recycling von unpolaren Lösemitteln wie CKW durch Adsorption an Aktivkohle.

Teilpolare Lösemittel

Lösemittel, die über ein Molekülende mit polarem Charakter und ein Molekülende mit unpolarem Charakter verfügen, lösen sowohl polare als auch unpolare Verschmutzungen. Ein typisches Beispiel für derartige Lösemittel sind Alkohole. Die Hydroxylgruppe (OH) bildet einen Dipol aus und ist daher hydrophil (wasserfreundlich). Der Alkylrest ist lipophil (fettfreundlich). Bei Alkoholen mit kleinem Alkylrest tritt der Dipolcharakter stärker in den Vordergrund. Sie lösen sich gut in Wasser und nur begrenzt in unpolaren Kohlenwasserstoffen. Mit wachsender Moleküllänge kehren sich die Verhältnisse um.