Fällungsreaktionen
Bei Fällungsreaktionen nutzt man die Schwerlöslichkeit von Verbindungen in bestimmten Lösungsmitteln aus, um sie aus der Lösung zu fällen. Die schwer löslichen Verbindungen bilden einen Niederschlag, den man mit bloßem Auge wahrnehmen kann. Die Löslichkeit von Verbindungen wird durch das Löslichkeitsprodukt (KL) bestimmt. Schauen wir uns dazu das Beispiel Bariumsulfat (BaSO4) in Wasser (H2O) an (Abb. 1).
Wasser ist das Lösungsmittel und Bariumsulfat wird als Feststoff dazugegeben. Zu Beginn erkennt man, dass sich das Salz in Wasser löst. Bariumsulfat dissoziiert zu Barium- und Sulfat-Ionen (Ba2+; SO42-). Nach sehr kurzer Zeit stellt man jedoch fest, dass sich ein Bodenkörper bildet. Der zugegebene Feststoff löst sich nicht mehr in dem Lösungsmittel und sammelt sich als Feststoff (hier: Bariumsulfat) auf dem Boden des Gefäßes. Aus einem homogenen Gemisch entsteht ein heterogenes Gemisch. Zunächst war die Lösung an Barium- und Sulfat-Ionen untersättigt. Nach weiterer Zugabe erfolgt eine Übersättigung der Lösung an den genannten Ionen, so dass sich solange ein Bodenkörper bildet, bis eine gesättigte Lösung entstanden ist. Zwischen der gesättigten Lösung und dem Bodenkörper (= Phasengrenze) herrscht ein heterogenes dynamisches Gleichgewicht. Wie wir aus dem Kapitel „Chemisches Gleichgewicht“ wissen, finden das Lösen der Ionen und die Bildung des Niederschlags im gleichen Maße statt.
Wie für jedes andere Gleichgewicht, können wir auch hier den Massenwirkungsquotienten aufstellen:
Da für Feststoffe keine Konzentrationen angegeben werden können, werden diese als konstant angesehen und mit auf die Seite der Gleichgewichtskonstante K gezogen. Dadurch erhalten wir eine neue Konstante, die als Löslichkeitsprodukt KL bezeichnet wird. Die rechte Seite wird als Ionenprodukt des Salzes bezeichnet.
KL(BaSO4) beträgt in Wasser 1*10-9 mol2/L2 und ist somit kaum in Wasser löslich. Folgende Bereiche kann man unterteilen:
Wenn eine Lösung untersättigt ist, dann können noch weitere Ionen gelöst werde. Bei einer gesättigten Lösung ist ein Punkt erreicht, an dem keine weiteren Ionen mehr gelöst werden können. Jede weitere Zugabe führt zu einer Übersättigung der Lösung. Es bildet sich solange ein Bodenkörper bis das Löslichkeitsprodukt wieder einer gesättigten Lösung entspricht.
Praktisch bedeutet dies, dass ein gleichioniger Zusatz in die gesättigte Lösung eines schwerlöslichen Salzes die Bildung eines Bodenkörpers zu Folge hat. Mit Hilfe dieser Kenntnis und der Löslichkeitsprodukte schwer löslicher Salze kann die Fällungsreaktion als analytisches Verfahren zur Bestimmung von bestimmten Ionensorten herangezogen werden.
Merke
Merke: Für das allgemeine Gleichgewicht:
Erhält man folgendes allgemeines Löslichkeitsprodukt KL = [Aa+]m [Bb-]n. KL ist temperaturabhängig!
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