Anorganisch-chemisches Praktikum

Präsentation zum Thema: "Anorganisch-chemisches Praktikum"—  Präsentation transkript:

1 Anorganisch-chemisches Praktikum
Fällungs- und Lösungsreaktionen Wissenschaftszentrum Weihenstephan 2008 Alexander Raith

2 Arten von chemischen Reaktionen:
Säure- Base-Reaktion Fällungsreaktion (und Lösungsreaktion) Komplexbildungsreaktion (und Ligandenaustausch) Redoxreaktion Addition (und Hydrolyse) Eliminierungen Substitution

3 Lösungsreaktionen Das Wasser als Dipol lagert sich an die Ionen an der Oberfläche des Kristalls und löst sie als Hydrate aus dem Kristall heraus, etwa in folgender Form: - H2O + Kationen und Anionen gehen aus dem Kristall in Lösung - + - - - + + + - - - + + +

4 Lösungsreaktionen O + - H Wassermolekül als Dipol H
Freie Elektronenpaare -> e--Überschuß -> negative Partialladung δ- H Elektron abgegeben an O -> e--Mangel -> positive Partialladung δ+ O Wassermolekül als Dipol H + - Solvatation der Ionen durch Wassermoleküle

5 Natriumnitrat-Lösung Silberchlorid-Niederschlag
Fällungsreaktionen Viele Salze sind in Wasser nur sehr wenig löslich. Werden zwei Lösungen, die jeweils eines der beteiligten Ionen enthalten, zusammengegeben, entsteht die schwer lösliche Verbindung in Form eines Niederschlags: + AgNO3 Kochsalz-Lösung Silbernitrat-Lösung Natriumnitrat-Lösung Silberchlorid-Niederschlag Na+aq + Cl–aq + Ag+aq + NO3–aq ® Na+aq + NO3–aq AgCl¯

6 Löslichkeitsprodukt KL
Das Gleichgewicht zwischen einem Feststoff und seinen Ionen in Lösung kann durch das Löslichkeitsprodukt KL charakterisiert werden. Für AgCl findet man folgendes Gleichgewicht: AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) mit dem Löslichkeitsprodukt: KL = [Ag+][Cl-]   Die Menge an Bodensatz hat auf die Lage des Gleichgewichtes keinen Einfluss. Das GGW wird durch externe Faktoren wie Temperatur o. pH-Wert beeinflußt und entsprechend für ein komplizierteres Salz: A2B3 (s) 2A3+(aq) + 3B2-(aq) mit dem Löslichkeitsprodukt: KL = [A3+]2 [B2-]3  

7 Löslichkeitsprodukt KL
Man unterscheidet drei verschiedene Fälle von Lösungsgleichgewichten: Gesättigte Lösung: [Ag+] = [Cl-] = (KL)1/2 = 10-5 mol · L-1 Übersättigte Lösung: KL < [Ag+aq][Cl-aq] Ungesättigte Lösung: KL > [Ag+aq][Cl-aq]; Die Umkehrung der Lösungsreaktion ist die Fällung; ihre Massenwirkungs-konstante KF ist der Kehrwert des Löslichkeitsproduktes. KF = 1/KL ; pKF = -pKL

8 Löslichkeit 2 Al3+ + 3 SO2- Al2(SO4)3   4
Man unterscheidet die: qualitative Löslichkeit (ist der Stoff in einem bestimmten Lösungsmittel löslich?) quantitative Löslichkeit (welche Stoffmenge kann im Einheitsvolumen eines bestimmten Lösungsmittels gelöst werden?) 2 Al SO Al2(SO4)3  4  KL = ceq(Al3+)2 · ceq(SO2-)3 4 ceq(Al3+) = 2 L bzw ceq(SO2-) = 3 L 4 KL = (2 L)2 · (3 L) damit L = (KL/(22 · 33))1/5

9 Kombination mehrerer Massenwirkungsgleichungen
Zwei chemische Reaktionen sind miteinander kombinierbar, wenn eines der Reaktionsprodukte der ersten Reaktion ein Ausgangsstoff der zweiten Reaktion ist. I: H2S + 2 H2O H3O+ + S2- ; KS II: S Zn ZnS ; KF =1/KL     I + II: H2S + 2 H2O + Zn ZnS + 2 H3O+   Nach der Folgereaktionsregel des Massenwirkungsgesetzes ergibt die Multiplikation der Konstanten der Teilreaktionen Massenwirkungskonstante K der Gesamtreaktion. K = KS · KF = KS/KL

10 Kombination mehrerer Massenwirkungsgleichungen
 I + II: H2S + 2 H2O + Zn ZnS + 2 H3O+  Nach der Folgereaktionsregel des Massenwirkungsgesetzes ergibt die Multiplikation der Konstanten der Teilreaktionen Massenwirkungskonstante K der Gesamtreaktion. K = KS · KF = KS/KL

11 Kombination mehrerer Massenwirkungsgleichungen
Zwei chemische Reaktionen sind miteinander kombinierbar, wenn eines der Reaktionsprodukte der ersten Reaktion ein Ausgangsstoff der zweiten Reaktion ist. I: Cr2O H2O CrO H3O+ ; KS II: Pb CrO PbCrO4 ; 2 (1/KL)  7  4  4  I + II: Cr2O Pb H2O PbCrO4 + 2 H3O+  7  Nach der Folgereaktionsregel des Massenwirkungsgesetzes ergibt die Multiplikation der Konstanten der Teilreaktionen Massenwirkungskonstante K der Gesamtreaktion. K = KS/KL2

12 Kombination mehrerer Massenwirkungsgleichungen
Unterschreiten des Löslichkeitsproduktes: Auflösen von Niederschlägen Ein Niederschlag löst sich wieder auf, wenn das Löslichkeitsprodukt unterschritten wird. Dies ist dann der Fall, wenn die Ionen aus dem Sättigungsgleichgewicht entfernt werden. Mg(OH) Mg OH-   KL > [Mg2+][OH-]2 OH- + H3O H2O   Überschreitung des Löslichkeitsproduktes: Ausfällung von Niederschlägen KClO K+ + ClO4-   KL < [K+][ClO4-] + K oder ClO4- => KClO4

13 Löslichkeitsprodukte einiger schwerlöslicher Salze in Wasser bei 25 °C

14 The End…. Anmerkung zu den restlichen Titrationen:
Pro Student und Analyse nur noch 30 mL Maßlösung! (25 mL für Analysen, 5 mL zum durchspülen)