Warum gefrieren Öl und Wasser unterschiedlich?

Frage von DÍDAC COROMINAS (Girona). FERNANDO SAPIÑA antwortet:

Sowohl Olivenöl als auch Trinkwasser bestehen im Wesentlichen aus einer bestimmten Art von Molekül — Triacylglycerinen (allgemein bekannt als Triglyceride) im ersteren Fall und Wasser im letzteren Fall. Wasser und Olivenöl enthalten zwar gelöste Stoffe, aber in so geringen Mengen, dass sie diese Flüssigkeiten beim Abkühlen kaum beeinflussen. Während wir im Wasser nur eine Art von Molekülen finden, finden wir im Olivenöl verschiedene Arten von Triglyceridmolekülen, und deshalb liegt der Gefrierpunkt des Wassers bei 0ºC, während der Gefrierpunkt des Olivenöls zwischen 23ºC und 5.5ºC liegt. Im flüssigen Zustand sind Wassermoleküle – H2O – in ständiger Bewegung: Sie drehen sich, bewegen sich und hüpfen herum.

Im Gaszustand sind Moleküle sehr weit voneinander entfernt, aber im flüssigen Zustand sind sie aufgrund der Anziehungskräfte zwischen ihnen sehr nahe beieinander. Wenn Wasser kalt wird, verringern Moleküle allmählich ihre Bewegungsgeschwindigkeit, bis sie 0ºC erreicht, wenn sich die Flüssigkeit verfestigt. Im Eis bewegen sich Wassermoleküle weder, noch drehen sie sich — sie bleiben ruhig und organisiert. Im Eis gibt es jedoch immer noch Bewegung: Wasserstoffatome schwingen in ihrem Gleichgewichtszustand umher, und je niedriger die Eistemperatur ist, desto weniger schwingen sie. Der Gefrierpunkt einer Flüssigkeit hängt von der Größe der Anziehungskräfte zwischen den Molekülen ab, aus denen sie besteht.

Wir haben bereits gesagt, dass wir in Olivenöl verschiedene Arten von Molekülen finden. Tatsächlich sind Triacylglycerine relativ komplexe Moleküle. Ihr Kern stammt aus einem Glycerinmolekül, das mit drei Fettsäuremolekülen verbunden ist. Die verschiedenen Triacylglycerine unterscheiden sich durch die enthaltenen Fettsäuren und ihre Verbindung im Glycerinkern. Innerhalb von Olivenöl sind die am häufigsten vorkommenden Fettsäuren Ölsäuren (O), Palmitinsäuren (P), Linolsäuren (L) und Stearinsäuren (S). Und wenn wir einen identifizieren Triacylglycerin Mit den entsprechenden Buchstaben der enthaltenen Fettsäuren in der Reihenfolge, in der sie mit dem Glycerinkern verbunden sind, sind die häufigsten Triglyceride in einem typischen Olivenöl OOO (62%), POO (30%), OOL (4%) und SOO (2%).

Was passiert dann, wenn Olivenöl kalt wird? Jedes seiner Triacylglycerine hat seinen eigenen Gefrierpunkt: OOO: 5,5 ºC; POO: 18ºC; OOL: -2,8 ºC; und SOO: 23ºC. Wenn es gefriert, beginnen daher Kristalle dieser Verbindungen in Abhängigkeit von ihrem Gefrierpunkt zu erscheinen. Deshalb finden wir bei 23ºC kleine Mengen wachsartiger Feststoffe, und deshalb ist Öl fest, wenn die Temperaturen unter 5,5 ºC liegen.

Schließlich ist es wichtig zu erwähnen, dass das Vorhandensein dieser weißlichen wachsartigen Feststoffe in Olivenöl ein völlig natürlicher Prozess ist und nicht mit der Qualität des Öls zusammenhängt — wenn es 23ºC erreicht, ist es wieder vollständig flüssig.

Fernando Sapiña. Professor für anorganische Chemie am Instituto de Ciencias de los Materiales, Universidad de Valencia.

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