Elemente und Moleküle, Schulbuch

51 4.1 Die lÖSlichKeiT vOn Salzen 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 263 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. Die Löslichkeit von Salzen kann durch Einbringen einer im Salz vorhandenen Ionen- sorte – gleichioniger Zusatz – verringert werden (Beeinflussung der Gleichgewichts- lage). Beim Magenröntgen verwendet man als Kontrastmittel Bariumsulfat. Barium- Ionen sind für den Organismus schädlich. Um die Barium-Ionenkonzentration möglichst gering zu halten, stellt man eine Aufschlämmung von schwer löslichem Bariumsulfat in einer Natriumsulfat-Lösung (Natriumsulfat ist gut löslich) her. Fällungsreaktionen Durch Zusammengießen von Ionenlösungen leicht löslicher Salze können Ionenkom- binationen eines schwer löslichen Salzes entstehen. Ist das Löslichkeitsprodukt des Salzes überschritten, bildet sich ein Niederschlag („Fällung“). Fällungsreaktionen spielen bei der Abwasserreinigung eine große Rolle. Schädliche Ionen können durch Zugabe von Salzen als abtrennbarer Niederschlag gebunden werden. Lösung von Salz A + D – Lösliches Salz C + D – Lösliches Salz A + B – Unlösliches Salz C + B – Abb. 51.3: Bildung eines Niederschlags ■ 51.1: Schutzbrille verwenden! Bildung eines Niederschlags durch gleichionigen Zusatz Füg in einer Eprouvette einige Tropfen konz. HCl (Tropfflasche) zu einer gesät- tigten Kochsalzlösung! Sofort fällt ein weißer Niederschlag von NaCl aus. SCHÜLeRVeRSUCH Gesättigte Lösung von NaCl Bodenkörper dh. NaCl (s) Abb. 51.1: Gesättigte Lösung mit Bodenkörper Abb. 51.2: Berechnung der Löslichkeit von AgCl Berechnung der Löslichkeit von AgCl: K L = 2 • 10 –10 AgCl (s) Ag + (aq) + Cl – (aq) zu Beginn: eine 0 0 bestimmte Menge im Gleichgewicht: eine x x bestimmte Menge – x K L = c g (Ag + ) • c g (Cl – ) = 2 • 10 –10 x = √ K L = 1,4 • 10 –5 x steht für die Konzentration der Ionen, gleichzeitig aber auch die Anzahl der Mole Silberchlorid, die sich in 1 Liter lösen. Das bedeutet, dass sich 1,4 • 10 –5 mol Silberchlorid gelöst haben. Die Löslichkeit erhält man durch Multiplikation mit der Molmasse (m = M • n). m = 143,4 • 1,4 • 10 –5 = 2 • 10 –3 g Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv