EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

Löslichkeitsprodukt – Löslichkeit 4.6 Die Löslichkeit von Salzen 102 102 Das Lösen - eine Gleichgewichtsreaktion 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 ei- ner Hydrathülle umgeben. (Siehe Abb. 54–2) Umgekehrt können, wie bei jeder Gleichgewichtsreaktion, hydratisierte Ionen unter Abgabe der Hydrathülle wie- der 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. Eine solche Lösung nennt man gesättigte Lösung. Die Konzentrationen der Ionen in einer gesättig- ten Lösung sind von der Temperatur und der Art des Salzes abhängig. Das Gleich- gewicht 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. Das Löslichkeitsprodukt Für ein einfaches Salz der Form AB (Kation und Anion besitzen den gleichen Ladungsbetrag) 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 Bo- denkörper sind, ist für die Gleichgewichtskonzentration der Ionen bedeutungs- los. Aus diesem Grund werden auch heterogene (nicht gelöste) Feststoffe im Massenwirkungsgesetz als konstant betrachtet. Die Gleichgewichtskonstante für Löslichkeitsreaktionen nennt man auch Lös- lichkeitsprodukt K SP , weil hier nur das Produkt der Konzentrationen der Ionen (dh. der Endstoffe) eingeht. K SP = c g (A x+ ) · c g (B x– ) Im Anhang (Seite 316) sind die Löslichkeitsprodukte einiger Salze angegeben. Die Löslichkeit Aus dem Löslichkeitsprodukt lässt sich die Löslichkeit S in mol/L berechnen. Beispiel Berechnung der Löslichkeit von Silberchlorid : ( K SP = 2 • 10 –10 ) AgCl (s) Ag + (aq) + Cl – (aq) zu Beginn c 0 : bestimmte Menge 0 0 im Gleichgewicht c g : bestimmte Menge – x x x K SP = c g (Ag + ) · c g (Cl – ) = 2 • 10 –10 x = K SP = 1,4 • 10 –5 x ist dabei die Löslichkeit S . Das bedeutet, dass sich 1,4·10 –5 mol Silberchlorid in einem Liter gelöst haben. Die Löslichkeit S * in g/L erhält man durch Multiplikation der Löslichkeit S mit der Molmasse. ( S * = M · S ). S * = 143,4·1,4·10 –5 = 2·10 –3 g/L Wie viel Gramm Silberchlorid lösen sich in 200 ml Wasser? S * 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 schwerlösliche Salze formuliert. Bei gut löslichen Salzen – wie zB Natriumchlorid (Kochsalz) – ist die Ionenkon- zentration 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. 102–1: Lösung eines Salzkristalls in H 2 O Abb. 102–2: Gesättigte Lösung mit Bodenkörper Salz K L AgCl 2 • 10 –10 AgBr 5 • 10 –13 BaSO 4 1 • 10 –10 CaF 2 3 • 10 –11 Ca(OH) 2 4 • 10 –6 CaSO 4 • 2 H 2 O 2 • 10 –5 PbCl 2 2 • 10 –5 PbSO 4 2 • 10 –8 Abb. 102–3: Löslichkeitsprodukte von Salzen Abb. 102–4: Löslichkeiten von Salzen Gesättigte Lösung von NaCl Bodenkörper dh. NaCl (s) Salz Löslichkeit in g/L bei 20 °C Ca(OH) 2 1,2 CaSO 4 • 2 H 2 O 2,1 PbCl 2 10,8 CuSO 4 • 5 H 2 O 209,0 Na 2 CO 3 216,5 KNO 3 316,2 NaCl 358,8 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv