Einführung in die Chemie

Begriffe

• KationEin positiv geladenes Ion, im Gegensatz zu einem Anion.
• AnionEin negativ geladenes Ion, im Gegensatz zu einem Kation.
• FällungsproduktEin Feststoff, der die flüssige Phase einer Lösung verlässt.
• FällungsproduktAus einer flüssigen Lösung in eine feste Form zu kommen.
• PräzipitatIonEin Ion, das als Reaktant und als Produkt in einer chemischen Reaktion existiert.
• unlöslichDas, was nicht gelöst werden kann.

Fällungsreaktionen

Manchmal reagieren Ionen in Lösung miteinander, um eine neue Substanz zu bilden, die ausfällt; diese Reaktion nennt man eine Fällungsreaktion. Ein Niederschlag bildet sich, wenn eine beliebige Kombination von Kationen und Anionen zu einem Feststoff werden kann.

Regeln der Ausfällung

Beachten Sie, dass sich lösliche Verbindungen in Wasser auflösen und unlösliche Verbindungen nicht.

Die folgende Liste fasst die Kombinationen zusammen, die in Lösung Niederschläge bilden:

• Nitrate (NO3-): Alle sind löslich.
• Kalium- (K+), Natrium- (Na+) und Ammoniumsalze (NH4+): Alle sind löslich.
• Chloride (Cl-), Bromide (Br-) und Iodide (I-): Alle sind löslich, außer Silber (Ag+), Blei (II) (Pb2+) und Quecksilber (II) (Hg2+) Salze.
• Sulfate (SO42-): Alle sind löslich, außer Blei (II) (Pb2+), Barium (Ba2+) und Calcium (Ca2+).
• Carbonate (CO32-): Alle sind unlöslich, außer die von Kalium (K+), Natrium (Na+) und Ammonium (NH4+).
• Verbindungen mit Fluor: Alle sind löslich, außer Magnesium (Mg2+), Calcium (Ca2+), Strontium (Sr2+), Barium (Ba2+) und Blei(II) (Pb2+).
• Perchlorate (ClO4-) und Acetate (C2H3O2-): Alle sind löslich.
• Metallhydroxide (OH-) und Oxide (O2-): Die meisten sind unlöslich.
• Salze von Phosphaten (PO43-), Oxalaten (C2O42-), Chromaten (CrO42-) und Sulfiden (S2-): Im Allgemeinen unlöslich.

Beispiel einer Fällungsreaktion

Stellen Sie sich vor, Sie haben zwei Reagenzgläser und drei Lösungen: Kupfer(II)-chlorid (CuCl2)-Lösung, Natriumcarbonat (Na2CO3)-Lösung und Natriumsulfat (Na2SO4)-Lösung. Sie geben 5 mL Kupfer(II)-chlorid in die Röhrchen 1 und 2. Sie geben 5 mL Natriumcarbonat in das Röhrchen 1. Es bildet sich ein Niederschlag, der wie hellblaue Staubkörnchen aussieht. Sie geben vorsichtig die Natriumsulfatlösung in das Röhrchen 2. Es bildet sich kein Niederschlag. Die Lösung bleibt hellblau. Was ist passiert?

Für Reaktion 1 haben Sie folgende Ionen in Ihrer Lösung: Cu2+, Cl-, Na+ und CO32-. Das entstehende Produkt kann unlöslich sein, in diesem Fall bildet sich ein Niederschlag, oder löslich, in diesem Fall ist die Lösung klar. Schauen wir uns an, wie sich die Ionen in diesem Beispiel miteinander verbunden haben könnten:

Cu^{2+} + CO_3\ ^{2-} \rightarrow CuCO_3

Cu^{2+} + 2Cl^- \rightarrow CuCl_2

Na^+ + Cl^- \rightarrow NaCl

2Na^+ + CO_3\ ^{2-} \rightarrow Na_2CO_3

Die Reaktionen, bei denen Natriumcarbonat und Kupfer(II)-chlorid die Produkte sind, können Sie automatisch ausschließen, da diese die Ausgangsreaktanten waren. Die ausgeglichene chemische Gleichung lautet:

{2Na^+} + {Cu^{2+}} + {CO_3} ^{2-}} + {Cl^-} \{CuCO_3} + {2Na^+} + {2Cl^-}

Sie wissen, dass Natriumchlorid (NaCl) in Wasser löslich ist, also muss das verbleibende Produkt (Kupfercarbonat) dasjenige sein, das unlöslich ist. Nach den Regeln der Ausfällung sind die einzigen löslichen Carbonate (CO32-) Kalium (K+), Natrium (Na+) und Ammonium (NH4+). Daher bleibt Na2CO3 in Lösung, aber CuCO3 fällt aus.

Beachten Sie, dass die Natrium- und Chlorid-Ionen während der Reaktion unverändert bleiben. Sie werden als Spektatorionen bezeichnet. Sie können aus der Gleichung entfernt werden und ergeben die gesamte Fällungsreaktion:

Cu^{2+} + CO_3\ ^{2-} \^{2-} CuCO_3

Bei Reaktion 2 sind Cu2+, Cl-, Na+ und SO42- in Lösung. Die möglichen Kombinationen der Ionen sind wie folgt:

Cu^{2+} + SO_4\ ^{2-} \rightarrow CuSO_4

Na^+ + Cl^- \rightarrow NaCl

Cu^2+ 2Cl^- \rightarrow CuCl_2

2Na^+ + SO_4\ ^{2-} \rightarrow Na_2SO_4

Auch hier können die Reaktionen, bei denen Natriumsulfat und Kupfer(II)-chlorid die Produkte sind, ausgeschlossen werden, da sie die Ausgangsreaktanten waren. Die ausgeglichene chemische Gleichung lautet:

{2Na^+} + {SO_4\ ^{2-}} + {Cu^{2+}} + {2Cl^ -} \{2Na^+} + {SO_4\ ^{2-}} + {Cu^{2+}} + {2Cl^-}

Wenn wir bestimmen, welche dieser Salze nach den Regeln löslich und welche unlöslich sind, sehen wir, dass die meisten Chloride und die meisten Sulfate löslich sind. Deshalb bildet sich bei dieser zweiten Reaktion auch kein Niederschlag. Selbst wenn sich die Ionen rekombinieren, trennen sie sich sofort und gehen zurück in die Lösung.

Anwendung von Fällungsreaktionen

Fällungsreaktionen werden oft verwendet, um ein bestimmtes Ion aus der Lösung zu isolieren. Der Prozess ermöglicht eine selektive Entfernung von Ionen durch die Eigenschaft der Löslichkeit. Diese Eigenschaft wird genutzt, um Ionen in einer Methode zu trennen, die fraktionierte Fällung genannt wird.

http://en.wiktionary.org/wiki/anion
Wiktionary
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http://en.wiktionary.org/wiki/cation
Wiktionär
CC BY-SA 3.0.

http://en.wiktionary.org/wiki/insoluble
Wiktionary
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