Eine wichtige Anwendung der anorganischen Chemie ist das sog. Löslichkeitsprodukt. Mit Hilfe des Löslichkeitsproduktes können Vorgange beim Auflösen und Ausfällen von Salzen berechnet werden und finden daher (wenn auch nur noch selten) Anwendung in der nasschemischen Analytik. So gilt z.B. je kleiner das Löslichkeitsprodukt, desto schwerer löslicher ist das untersuchte Salz.
Das Löslichkeitsprodukt
Beim Lösen und Ausfällen von Salzen handelt es sich um eine Gleichgewichtsreaktion, diese liegt bei allen Salzen vor (nur bei unterschiedlichen Konzentrationen). Liegt eine sogenannte gesättigte Lösung vor, gibt es in dem System eine feste und eine gelöste Phase, wobei sich zwischen dem ungelösten Salz und dem gelösten Salz ein Gleichgewicht einstellt. Dieses Gleichgewicht kann mit dem Massenwirkungsgesetz beschrieben werden
Herleitung des Löslichkeitsproduktes
Bei der Herleitung des Löslichkeitsproduktes geht man von einer gesättigten Lösung aus (festes Salz als Bodenkörper und gelöstes Salz in Lösung). Aus dem Ionengitter des festen Salzes gehen ständig Ionen ins Lösung und aus der Lösung werden Ionen vom festen Salz “angezogen” und ins Gitter eingebaut. Wasser ist in diesem Fall im Überschuss vorhanden und daher schon in die Konstante eingebaut (Anwendung des Massenwirkungsgesetztes)
- AB(s) steht im Gleichgewicht mit A+(aq) + B–(aq)
- Daher gilt folgende Gleichgewichtskonstante K = ([A+(aq) · [B–(aq)]) : [AB]
- Im Gleichgewichtszustand ist die Konzentration des Bodenkörpers c(AB) konstant, daher gilt für das Löslichkeitsprodukt KL = K · c(AB) = c(A+(aq)) · c(B–(aq).
Für Salze, deren Verhältnisformel aus mehr als zwei Ionen bestehen, müssen natürlich die stöchiometrischen Koeffizienten berücksichtigt werden.
Löslichkeitsprodukt
Unterschiedliche Fälle beim Lösen von Salzen:
- Das Ionenprodukt ist kleiner als das Löslichkeitsprodukt. Dies bedeutet, es befinden sich die Ionen in Lösung, es liegt aber kein festes Salz als Bodenkörper am Boden. Fügt man weiteres festes Salz in die Lösung, so würde es sich auflösen, bis das Ionenprodukt gleich dem Löslichkeitsprodukt ist.
- Das Ionenprodukt ist größer als das Löslichkeitsprodukt. In diesem Fall ist das Löslichkeitsprodukt überschritten. Daher weicht das System so aus, indem die (gelösten) Ionen miteinander “reagieren” und ein festes Salz bilden. Es fällt daher Salz als sog. Niederschlag aus, bis die Konzentration der Ionen in Lösung so weit gesunken ist, dass das Ionenprodukt genau dem Löslichkeitsprodukt entspricht.
- Das Ionenprodukt war größer als das Löslichkeitsprodukt. Es fällt festes Salz aus, bis die Konzentration so weit abgesunken, dass Ionenprodukt und Löslichkeitsprodukt gleich groß sind, so befinden sich festes Salz und gelöste Ionen im chemischen Gleichgewicht. Es löst sich dabei genauso viel Salz auf, wie gebildet wird (dynamisches Gleichgewicht).
Anwendungen:
Anhand des Löslichkeitsproduktes lässt sich die Löslichkeit von Ionen bzw. eines Salzes berechnen. Dazu in einem anderen Kapitel.
Die wichtigsten Löslichkeitsprodukte im Überblick:
| Verbindung |
Formel |
KL (25 °C) |
|
| Aluminiumhydroxid |
Al(OH)3 |
3×10-34 |
| Bariumcarbonat |
BaCO3 |
2.58×10-9 |
| Bariumchromat |
BaCrO4 |
1.17×10-10 |
| Bariumnitrat |
Ba(NO3)2 |
4.64×10-3 |
| Bariumsulfat |
BaSO4 |
1.08×10-10 |
| Bariumsulfit |
BaSO3 |
5.0×10-10 |
| Berylliumhydroxid |
Be(OH)2 |
6.92×10-22 |
| Blei (II) bromid |
PbBr2 |
6.60×10-6 |
| Blei (II) carbonat |
PbCO3 |
7.40×10-14 |
| Blei (II) chlorid |
PbCl2 |
1.70×10-5 |
| Blei (II) hydroxid |
Pb(OH)2 |
1.43×10-20 |
| Blei (II) iodid |
PbI2 |
9.8×10-9 |
| Blei (II) oxalat |
PbC2O4 |
8.5×10-9 |
| Blei (II) sulfat |
PbSO4 |
2.53×10-8 |
| Blei (II) sulfid |
PbS |
3×10-28 |
| Cadmiumarbonat |
CdCO3 |
1.0×10-12 |
| Cadmiumhydroxid |
Cd(OH)2 |
7.2×10-15 |
| Cadmiumphosphat |
Cd3(PO4)2 |
2.53×10-33 |
| Calciumcarbonat (Aragonit) |
CaCO3 |
6.0×10-9 |
| Calciumcarbonat (Calcit) |
CaCO3 |
3.36×10-9 |
| Calciumfluorid |
CaF2 |
3.45×10-11 |
| Calciumhydroxid |
Ca(OH)2 |
5.02×10-6 |
| Calciumoxalat monohydrat |
CaC2O4×H2O |
2.32×10-9 |
| Calciumphosphat |
Ca3(PO4)2 |
2.07×10-33 |
| Calciumsulfat |
CaSO4 |
4.93×10-5 |
| Calciumsulfat dihydrat |
CaSO4×2H2O |
3.14×10-5 |
| Eisen (II) carbonat |
FeCO3 |
3.13×10-11 |
| Eisen (II) hydroxid |
Fe(OH)2 |
4.87×10-17 |
| Eisen (II) sulfid |
FeS |
8×10-19 |
| Eisen (III) hydroxid |
Fe(OH)3 |
2.79×10-39 |
| Kaliumperchlorat |
KClO4 |
1.05×10-2 |
| Kaliumperiodat |
KIO4 |
3.71×10-4 |
| Kupfer (I) bromid |
CuBr |
6.27×10-9 |
| Kuper (I) chlorid |
CuCl |
1.72×10-7 |
| Kuper (I) cyanid |
CuCN |
3.47×10-20 |
| Kupfer (I) iodid |
CuI |
1.27×10-12 |
| Kupfer (II) hydroxid |
Cu(OH)2 |
4.8×10-20 |
| Kupfer (II) oxalat |
CuC2O4 |
4.43×10-10 |
| Kupfer (II) phosphat |
Cu3(PO4)2 |
1.40×10-37 |
| Kupfer (II) sulfid |
CuS |
8×10-37 |
| Lithiumcarbonat |
Li2CO3 |
8.15×10-4 |
| Lithiumfluorid |
LiF |
1.84×10-3 |
| Lithiu phosphat |
Li3PO4 |
2.37×10-4 |
| Magnesiumcarbonat |
MgCO3 |
6.82×10-6 |
| Magnesiumfluorid |
MgF2 |
5.16×10-11 |
| Magnesiumhydroxid |
Mg(OH)2 |
5.61×10-12 |
| Magnesiumoxalat dihydrat |
MgC2O4×2H2O |
4.83×10-6 |
| Magnesiumphosphat |
Mg3(PO4)2 |
1.04×10-24 |
| Mangan (II) carbonat |
MnCO3 |
2.24×10-11 |
| Mangan (II) hydroxid |
Mn(OH)2 |
2×10-13 |
| Mangan (II) oxalat dihydrat |
MnC2O4×2H2O |
1.70×10-7 |
| Nickel (II) carbonat |
NiCO3 |
1.42×10-7 |
| Nickel (II) hydroxid |
Ni(OH)2 |
5.48×10-16 |
| Nickel (II) iodat |
Ni(IO3)2 |
4.71×10-5 |
| Nickel (II) phosphat |
Ni3(PO4)2 |
4.74×10-32 |
| Nickel (II) sulfid |
NiS |
4×10-20 |
| Quecksilber (I) carbonat |
Hg2CO3 |
3.6×10-17 |
| Quecksilber (I) chlorid |
Hg2Cl2 |
1.43×10-18 |
| Quecksilber (I) fluorid |
Hg2F2 |
3.10×10-6 |
| Quecksilber (I) iodid |
Hg2I2 |
5.2×10-29 |
| Quecksilber (I) oxalat |
Hg2C2O4 |
1.75×10-13 |
| Quecksilber (I) sulfat |
Hg2SO4 |
6.5×10-7 |
| Quecksilber (I) thiocyanat |
Hg2(SCN)2 |
3.2×10-20 |
| Quecksilber (II) bromid |
HgBr2 |
6.2×10-20 |
| Quecksilber (II) hydroxid |
HgO |
3.6×10-26 |
| Quecksilber (II) iodid |
HgI2 |
2.9×10-29 |
| Quecksilber (II) sulfid (schwarz) |
HgS |
2×10-53 |
| Quecksilber (II) sulfid (rot) |
HgS |
2×10-54 |
| Silber (I) acetat |
AgCH3COO |
1.94×10-3 |
| Silber (I) bromat |
AgBrO3 |
5.38×10-5 |
| Silber (I) bromid |
AgBr |
5.35×10-13 |
| Silber (I) carbonat |
Ag2CO3 |
8.46×10-12 |
| Silber (I) chlorid |
AgCl |
1.77×10-10 |
| Silber (I) cyanid |
AgCN |
5.97×10-17 |
| Silber (I) iodat |
AgIO3 |
3.17×10-8 |
| Silber (I) iodid |
AgI |
8.52×10-17 |
| Silber (I) oxalat |
Ag2C2O4 |
5.40×10-12 |
| Silber (I) phosphat |
Ag3PO4 |
8.89×10-17 |
| Silber (I) sulfat |
Ag2SO4 |
1.20×10-5 |
| Silber (I) sulfid |
Ag2S |
8×10-51 |
| Silber (I) sulfit |
Ag2SO3 |
1.50×10-14 |
| Silber (I) thiocyanat |
AgSCN |
1.03×10-12 |
| Strontiumcarbonat |
SrCO3 |
5.60×10-10 |
| Strontiumfluorid |
SrF2 |
4.33×10-9 |
| Strontiumoxalat |
SrC2O4 |
5×10-8 |
| Strontiumsulfat |
SrSO4 |
3.44×10-7 |
| Zinkcarbonat |
ZnCO3 |
1.46×10-10 |
| Zinkcarbonate monohydrat |
ZnCO3×H2O |
5.42×10-11 |
| Zinkfluorid |
ZnF |
3.04×10-2 |
| Zinkhydroxid |
Zn(OH)2 |
3×10-17 |
