Volumenkontraktion

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Von einer Volumenkontraktion (Volumenverminderung) spricht man, wenn beim Mischen von mehreren Flüssigkeiten zu einer Lösung das Gesamtvolumen kleiner ist als die Summe der Volumina der einzelnen Komponenten. Mischt man beispielsweise 50 mL Wasser mit 50 mL Ethanol, so resultiert ein Gesamtvolumen von ca. 97 mL (und nicht von 100 mL).

[Bearbeiten] Erklärung des Phänomens

Die Teilchen (Teilchen A) einer Flüssigkeit (Flüssigkeit A) ziehen sich einander an (vgl. Van-der-Waals-Kräfte, Wasserstoffbrückenbindung). Diese Anziehungskräfte zwischen den Teilchen (A···A) einer Flüssigkeit erklären den Zusammenhalt der Flüssigkeit als Ganzes. Beim Mischen mit einer Flüssigkeit B, kann es zu stärkeren Anziehungskräften kommen. Das bedeutet, dass die Anziehungskräfte zwischen A und B (A···B) stärker sind als die Anziehungskräfte zwischen A···A oder B···B. Die stärkere Anziehung sorgt dafür, dass der mittlere Abstand zwischen zwei Teilchen in der Lösung sinkt. In einen bestimmten Rauminhalt können also mehr Teilchen untergebracht werden, was sich als Volumenkontraktion bemerkbar macht.

Diesen Sachverhalt kann man sich anhand eines einfachen Modellversuchs veranschaulichen: Mischt man beispielsweise 50 mL Sandkörner mit 50 mL Erbsen, so ergibt sich ein Gesamtvolumen von deutlich unter 100 mL. Die Sandkörner können nämlich die Zwischenräume zwischen den Erbsen besetzen.

[Bearbeiten] Vorkommen und Auswirkung

Bei sehr vielen Lösungen fällt die Volumenkontraktion sehr gering aus oder ist praktisch nicht vorhanden. Auch gibt es Flüssigkeiten, die bei Mischung zu einer Volumendilatation, also zu einer Volumenvergrößerung, führen. Die Gehaltsangabe einer Komponente in einer Lösung als Volumenanteil sollte gemieden werden, da sie die Volumenkontraktion nicht berücksichtigt. Statt dessen sollte der Gehalt in Form der Volumenkonzentration angegeben werden.