Was passiert mit unpolaren Molekülen in Wasser?

Unpolare Moleküle lösen sich nicht leicht in Wasser auf. Sie werden als hydrophob oder wasserscheu bezeichnet. Wenn sie in polare Umgebungen wie Wasser gebracht werden, kleben unpolare Moleküle zusammen und bilden eine dichte Membran, die verhindert, dass Wasser das Molekül umgibt. Die Wasserstoffbrücken des Wassers schaffen eine Umgebung, die für polare Moleküle günstig und für unpolare Moleküle unlöslich ist.

Ein Wassermolekül besteht aus zwei Elementen: einem Sauerstoffatom und zwei Wasserstoffatomen. Wasser ist ein polares Molekül, was bedeutet, dass die Elektronen nicht gleichmäßig zwischen den drei Atomen aufgeteilt werden. Sauerstoff hat eine hohe Elektronegativität oder elektronenliebend, wodurch das Sauerstoffende eines Wassermoleküls leicht negativ und das Wasserstoffende leicht positiv wird. Zum Beispiel lösen sich Ionen wie Kochsalz (NaCl) leicht in Wasser, weil die positiven Ionen von negativem Sauerstoff und negative Ionen von positivem Wasserstoff angezogen werden. Wasser ist ein polares Molekül, also ein polares Lösungsmittel.

Unpolare Moleküle sind hydrophob; "hydro-" bedeutet Wasser und "-phobic" bedeutet Angst. Unpolare Moleküle sind wasserscheu und lösen sich nicht leicht in Wasser auf. Diese Moleküle haben unpolare kovalente Bindungen oder polare kovalente Bindungen, die beide ihre Elektronen gleichmäßig zwischen den gebundenen Elementen teilen. Die geteilten Elektronen erschweren es den Elektronen, durch die elektronenliebenden Eigenschaften des Sauerstoffs abgezogen zu werden. Dadurch sind die Moleküle stark und stabil und brechen nicht so leicht auseinander.

Die Wasserstoffbrückenbindungen des Wassers beeinflussen die Eigenschaften von unpolaren Molekülen, denen mit Kohlenstoff und Wasserstoff, in Wasser. Da sich unpolare Moleküle nicht leicht in Wasser lösen und hydrophob sind, werden sie zusammengedrückt. So entstehen Zellmembranen – die wasserscheuen Teile der Moleküle zeigen alle in die gleiche Richtung und drücken sich zusammen, um zu verhindern, dass Wasser sie berührt. Das Wasser kann nicht durch die Membran gelangen.

Beispiele für unpolare Moleküle, die in Wasser eingebracht werden, sind vor allem in der Küche leicht zu finden. Mischen Sie Pflanzenöl mit Lebensmittelfarbe und gießen Sie es in eine klare Tasse über das Wasser. Öl und Wasser vermischen sich nicht, weil Wasser polar und Öl unpolar ist. Die unpolaren Moleküle bilden eine Membran zwischen Wasser und Öl. Beachten Sie, wie Öltropfen im Wasser zur Hälfte Tropfen bilden und ihr Inneres vom Wasser blockieren. Die Lebensmittelfarbe gelangt jedoch langsam aus dem Öl ins Wasser und zeigt die Fluidität in der Membran, wenn die Moleküle wie Lebensmittelfarbe polar sind.