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03.03.13 1 Das Löslichkeitsprodukt © H. Wünsch 2013 1 Vorbemerkung Eine Reihe von Verbindungen (ionisch oder nichtionisch) sind gut wasserlöslich (z. B. Kochsalz oder Zucker). OJ sind Stoffe interessant, die schwerlöslich sind, z. B. für die Analyse einer unbekannten Stoffprobe (FällungsreakTonen mit H 2 S), um wirtschaJliche wichTge Stoffe aus Stoffgemischen zu erhalten (SolvayVerfahren), um giJige Schwermetalle zu fällen (chemische Reinigungsstufe der Kläranlage), usw. Die folgenden Überlegungen gelten für schwerlösliche, ionisch gebaute Verbindungen. Modul 27 © H. Wünsch 2013 Das Löslichkeitsprodukt 2

Das$Löslichkeitsprodukt - St. Ursula Schule...Modul27.pptx Author Harald Wünsch Created Date 3/3/2013 11:02:12 AM

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  • 03.03.13  

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    Das  Löslichkeitsprodukt  

       

    ©  H.  Wünsch  2013  

    1  Vorbemerkung  

    •  Eine  Reihe  von  Verbindungen  (ionisch  oder  nicht-‐ionisch)  sind  gut  wasserlöslich  (z.  B.  Kochsalz  oder  Zucker).  

    •  OJ  sind  Stoffe  interessant,  die  schwerlöslich  sind,  z.  B.  –  für  die  Analyse  einer  unbekannten  Stoffprobe  (FällungsreakTonen  mit  H2S),  –  um  wirtschaJliche  wichTge  Stoffe  aus  Stoffgemischen  zu  erhalten  (Solvay-‐Verfahren),  –  um  giJige  Schwermetalle  zu  fällen  (chemische  Reinigungsstufe  der  Kläranlage),  usw.  

    •  Die  folgenden  Überlegungen  gelten  für  schwerlösliche,  ionisch  gebaute  Verbindungen.  

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    2  AusgangssituaTon  

    •  Becherglas  mit  gesäZgter  Silberchloridlösung  und  Bodensatz  aus  Silberchlorid,    

    •  Es  herrscht  ein  dynamisches  Gleichgewicht  zwischen  Bodensatz  (Ungelöstem)  und  wässriger  Phase  (Gelöstem):  

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    AgCl(s)  

    Ag+(aq)   Cl–(aq)  

    3.1  Herleitung  Löslichkeitsprodukt  

    Modul  27  ©  H.  Wünsch  2013   Das  Löslichkeitsprodukt   4  

    KL  ist  das  sog.  Löslichkeitsprodukt  und  gilt  i.  d.  R.  für  25  °C.  BesTmmt  wird  es  über  die  Masse  des  Gelösten  und  die  molare  Löslichkeit.  

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    3.2  Löslichkeitsprodukt  von  AgCl  

    •  Bei  25  °C  löst  1  L  Wasser  0,00188  g  Silberchlorid.  •  BesTmmung  der  molaren  Löslichkeit:  

     •  Aus  jedem  mol  AgCl  bilden  bilden  sich  1  mol  Ag+  und  1  mol  Cl–:  

    •  Einheiten:  Die  molare  Löslichkeit  bezieht  sich  auf  1  L,  besitzt  somit  die  Dimension  mol/L,  KL  hat  somit  die  Dimension  mol2/L2!  

    Modul  27  ©  H.  Wünsch  2013   Das  Löslichkeitsprodukt   5  

    4.1  Löslichkeitsprodukt  und  Stöchiometrie  

    •  Bei  der  BesTmmung  von  KL  muss  die  Stöchiometrie  beachtet  werden:  

    •  oder  

    •  Allgemein  gilt:  

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    4.2  Berechnungsbeispiel  

    •  Beispiel  Silberchromat  (Ag2CrO4),  pro  Liter  H2O  lösen  sich  7,8*10–5  Mole:  •  Ag2CrO4  ⇌  2  Ag+  +  CrO42–  •  Interpreta5on:  

    Ein  Mol  Silberchromat  besteht  aus  2  Mol  Ag+  und  1  Mol  CrO42–  

    •  Übertragung:  

    •  Einsetzen:  

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    4.3  Das  Ionenprodukt  

    •  Den  Ausdruck  [An+]m∙[Bm+]n  bezeichnet  man  auch  als  Ionenprodukt  (IP).  •  Beim  Ionenprodukt  wird  die  Stöchiometrie  nicht  beachtet  (einfacher  zu  

    handhaben).  •  Wird  oJ  mit  KL  verglichen,  drei  Fälle  denkbar:  

    –  IP  <  KL:  UngesäZgte  Lösung,  weitere  Substanz  kann  gelöst  werden.  –  IP  =  KL:  GesäZgte  Lösung  –  IP  >  KL:  ÜbersäZgte  Lösung,  Ausfällung  (Niederschlag)  bis  IP  =  KL  

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    4.4  Anwendungsbeispiel  

    •  Bildet  sich  ein  Niederschlag  von  AgCl,  wenn  man  10  mL  0,01-‐m  AgNO3-‐Lösung  mit  10  mL  0,001-‐m  NaCl-‐Lösung  mischt?  Achtung:  Endvolumen  20  mL!!!  

    •  KL(AgCl):  1,7·∙10–10  mol2/L2    •  WichTg:  Durch  das  Verdoppeln  des  Volumens  wird  die  KonzentraTon  

    halbiert.  •  ⇒  [Ag+]  =  5·∙10–3  mol/L,  [Cl–]  =  5·∙10–5  mol/L  •  Einsetzen:  IP  =  [Ag+]·∙[Cl–]  =  (5·∙10–3  mol/L)·∙(5·∙10–5  mol/L)  =  2,5·∙10–7  mol2/L2  •  2,5·∙10–7  mol2/L2  >  1,7·∙10–10  mol2/L2,    •  also  IP  >  KL,  d.  h.  AgCl  fällt  aus  

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    5  Beeinflussung  von  KL  •  Es  kommt  vor,  dass  sich  mehr  Salz  als  erwartet  in  Wasser  löst.  •  Die  Gründe  liegen  in  FolgereakTon  und  damit  verbundenen  

    Gleichgewichten.  Beispiel:  CaCO3  ⇌  Ca2+  +  CO32–  •  Das  Carbonat  reagiert  mit  Wasser  weiter:  H2O  +  CO32–  ⇌  HCO32–  +  OH–  •  Carbonat  wird  dem  Gleichgewicht  entzogen  und  muss  durch  weiteres  

    Lösen  von  CaCO3  nachgebildet  werden.  

    •  Durch  fremdionige  Zusätze  vergrößert  sich  die  Löslichkeit  ebenfalls,  da  die  Fremdionen  abschirmend  auf  die  eigentlichen  Ionen  wirken  und  dadurch  mehr  eigentlichen  Ionen  in  Lösung  bleiben!  

    •  Gleichionige  Zusätze  erzwingen  eine  quanTtaTve  Fällung,  also  AgNO3  im  Überschuss  ermöglicht  eine  fast  vollständige  Fällung  des  Chlorid-‐Ions.  

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