Elemente, Schulbuch

64 4.1 DIE LÖslICHkEIT VON SalZEN Löslichkeitsprodukt • Löslichkeit • Fällungsreaktionen Wird ein Salz in Wasser gegeben, so lagern sich an der Kristalloberfläche die polaren Wasser-Moleküle an. Ionen werden aus dem Gitter gelöst und mit einer Hydrathül- le umgeben. (Siehe Kap. 2.5) Umgekehrt können, wie bei jeder Gleichgewichtsreak- tion, hydratisierte Ionen unter Abgabe der Hydrathülle wieder in den Kristallverband eingebaut werden. Bringt man genug festes Salz in die Lösung ein, so entsteht ein Gleichgewichtszustand zwischen festem Salz – man spricht vom „Bodenkörper“ – und den Ionen in Lösung. Die Konzentration der Ionen in Lösung ist von der Tempe- ratur und der Art des Salzes abhängig. Eine Lösung im Gleichgewicht nennt man auch „gesättigte“ Lösung . Das Gleichgewicht kann durch Wasserzugabe – es wird Salz in Lösung gehen – oder durch Wasserentzug – zB durch Verdunsten – gestört werden. Auch durch Zugabe einer am Gleichgewicht beteiligten Ionensorte wird das Gleichgewicht gestört und es wird vermehrt Bodenkörper gebildet. Für ein einfaches Salz der Form AB (Kation und Anion besitzen dieselbe Ladung) kann die Reaktion folgendermaßen formuliert werden: AB (s) A x+ + B x– Die Konzentration der Ionen im Gleichgewicht ist von der Menge des festen Salzes unabhängig. Voraussetzung für das Entstehen einer gesättigten Lösung ist nur das Vorhandensein eines Bodenkörpers – ob das jetzt 2 mg oder 2 kg Bodenkörper sind, ist für die Gleichgewichtskonzentration der Ionen bedeutungslos. Aus diesem Grund werden auch heterogene (nicht gelöste) Feststoffe im Massenwirkungsgesetz als konstant betrachtet. Die Gleichgewichtskonstante für Löslichkeitsreaktionen nennt man auch Löslichkeitsprodukt K L , weil hier nur das Produkt der Konzentrationen der Ionen (= Endstoffe) eingeht. K L = c g (A x+ ) • c g (B x– ) Auf Seite 190 sind die Löslichkeitsprodukte einiger Salze angegeben. Aus dem Lös- lichkeitsprodukt lässt sich die Löslichkeit L (dh., wie viel Gramm eines Salzes lösen sich in 1 Liter Wasser) berechnen. Beispiel: Berechnung der Löslichkeit von Silberchlorid: K L = 2 • 10 –10 AgCl (s) Ag + (aq) + Cl – (aq) zu Beginn: eine bestimmte Menge 0 0 im Gleichgewicht: eine bestimmte Menge – x x x K L = c g (Ag + ) • c g (Cl – ) = 2 • 10 –10 x = √ K L = 1,4 • 10 –5 x ist die Konzentration der Ionen, gleichzeitig aber auch die Anzahl der Mole Silber- chlorid, die sich in 1 Liter lösen. Das bedeutet, dass sich 1,4 • 10 –5 mol Silberchlorid gelöst haben. Die Löslichkeit in Gramm pro Liter erhält man durch Multiplikation mit der Molmasse ( m = M • n ). m = 143,4 • 1,4 • 10 –5 = 2 • 10 –3 g Die Löslichkeit L von Silberchlorid beträgt 2 • 10 –3 g/L. Beachte: Im Löslichkeitsprodukt werden Konzentrationen eingesetzt. Will man wis- sen, wie viel Salz sich in einem beliebigen Volumen löst, muss man die Löslichkeit noch mit dem Volumen multiplizieren ( n = c • V ). Wie viel Gramm Silberchlorid lösen sich in 200 mL Wasser? L AgCl = 2 • 10 –3 g/L ⇒ m AgCl in 0,2 L = 0,2 • 2 • 10 –3 = 4 • 10 –4 g Silberchlorid ist ein schwer lösliches Salz. Löslichkeitsprodukte werden nur für schwer lösliche Salze formuliert. Bei gut löslichen Salzen – wie zB Natriumchlorid (Kochsalz) – ist die Ionenkonzentration einer gesättigten Lösung so groß, dass die Beeinflussung der Ionen untereinander eine exakte mathematische Behandlung schwierig macht. Für leicht lösliche Salze wird daher die Löslichkeit zumeist direkt angegeben (Abb. 65.2). Gesättigte Lösung von NaCl Bodenkörper dh. NaCl (s) Abb. 64.1: Lösung eines Salzkristalls in Wasser Abb. 64.2: Gesättigte Lösung mit Bodenkörper 4 ANORGaNISCHE REaKTIONSTYPEN Nur zu Prüfzweck n – Eigentum des Verlags öbv