Löslichkeit und Löslichkeitsprodukt

1. Konzept der Löslichkeit

1.1 Sättigungslöslichkeit

Wenn die Konzentration von Ionen in der Lösung zunimmt, neigen diese dazu, sich auf dem Festkörper abzusetzen, bis ein Gleichgewicht zwischen dem Prozess der Auflösung und der Kristallisation erreicht ist. Unter diesen Bedingungen ist die Lösung gesättigt. Die Löslichkeit einer Substanz ist die Konzentration der gelösten Substanz in einer gesättigten Lösung.

1.2 Einfluss der Temperatur auf die Löslichkeit

Häufig steigt die Löslichkeit eines ionischen Festkörpers in Wasser mit der Temperatur.

1.3 Effekt der gelösten Stoffe

Die Löslichkeit von ionischen Substanzen in Wasser variiert stark. Dies ist auf zwei Faktoren zurückzuführen:

• Sehr stabile Kristalle sind schwieriger zu lösen, insbesondere Kristalle mit Ionen, die ein großes Ladung/Radius-Verhältnis aufweisen.
• Der Hydratationsprozess setzt Energie frei, was die Auflösung der Ionen begünstigt. Lösliche Verbindungen werden in der Regel durch kleine, geladene Ionen mit relativ großem Abstand gebildet.

2. Löslichkeitsprodukt

Beim Versuch, einen schwerlöslichen Stoff zu lösen, wird schnell ein Gleichgewicht zwischen dem ungelösten Feststoff und den dissoziierten Ionen erreicht. Da es sich um ein heterogenes Gleichgewicht handelt, ist die Konzentration des Feststoffs konstant und wird in die Gleichgewichtskonstante einbezogen, die als Löslichkeitsprodukt (K_s) bezeichnet wird.

2.1 Ionenprodukt

Das Ionenprodukt hat den gleichen Ausdruck wie das Löslichkeitsprodukt, jedoch entsprechen die Konzentrationen der Ionen einem bestimmten Zeitpunkt. Es gibt drei Möglichkeiten:

• Q < K_s: Ungesättigte Lösung
• Q = K_s: Gesättigte Lösung
• Q > K_s: Übersättigte Lösung

3. Fällungsreaktionen

Wenn das Ionenprodukt einer Verbindung das Löslichkeitsprodukt überschreitet, kommt es zu einer Fällungsreaktion, bei der die Ionen schnell zu einem Feststoff reagieren, den wir als Niederschlag bezeichnen.

4. Fraktionierte Fällung

Ein häufiges Problem in der Chemie ist die Trennung von zwei Ionen in einer einzelnen Lösung. Eine alternative Lösung besteht darin, eine Lösung der anderen Ionen in den unlöslicheren Verbindungen mit den beiden zu bilden. Der Niederschlag des schwerlöslichsten Ions kann erreicht werden, bevor die Fällung des zweiten Ions beginnt, so dass beide Ionen durch Filtration getrennt werden können. Dieser Vorgang wird als fraktionierte Fällung bezeichnet.

5. Änderungen des Löslichkeitsgleichgewichts

Die Löslichkeit einer Verbindung wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst, darunter die Wirkung gemeinsamer Ionen, der Säuregrad des Mediums, die Bildung unlöslicher Niederschläge und die Bildung stabilerer Komplexe.

5.3 Bildung anderer, unlöslicherer Niederschläge

Ein weiterer Weg, einen Niederschlag aufzulösen, besteht darin, ihn in einen noch unlöslicheren Niederschlag umzuwandeln, so dass sich der erste auflöst.

5.4 Bildung eines stabilen Komplexes

Komplexverbindungen werden aus einem Zentralatom und einer Reihe von Molekülen oder Ionen, den sogenannten Liganden, gebildet. Diese Verbindungen bilden sich, wenn die Liganden an das Zentralatom binden. Komplexe werden auch als Koordinationsverbindungen bezeichnet.