Niederschlag von Ionen

Wenn die Lösungen zweier ionischer Verbindungen, wie Natriumiodid und Blei(II)-nitrat, gemischt werden, können sich die Kationen aus der einen Lösung mit den Anionen aus der anderen verbinden.

Da eines der Kreuzprodukte – Natriumnitrat – wasserlöslich ist, bleiben Natrium- und Nitrationen weiterhin in Lösung, während Blei- und Jodidionen einen Bleijodidniederschlag bilden.

Der Reaktionsquotient Q der Auflösungsreaktion ist gleich dem Produkt aus den Konzentrationen von Blei- und Iodidionen.

Im Gegensatz zum Löslichkeitsprodukt K_sp handelt es sich beim Reaktionsquotienten um Ionenkonzentrationen in jeder Phase, nicht nur im Gleichgewicht.

Die Werte von Q und K_sp können verglichen werden, um vorherzusagen, ob eine Fällungsreaktion auftreten wird.

Erwägen Sie eine tropfenweise Zugabe von Natriumiodidlösung zur Bleinitratlösung.

Zu Beginn ist Q kleiner als K_sp, und sowohl Blei- als auch Iodidionen sind mit den Natrium- und Nitrationen in Lösung. Dabei handelt es sich um eine ungesättigte Lösung.

Je mehr Natriumiodid zugesetzt wird, desto mehr nimmt die Konzentration der Iodidionen zu. Die Reaktion hat das Gleichgewicht erreicht, wenn Q = K_sp. In diesem Stadium befindet sich eine kleine Menge festes Bleiiodid im dynamischen Gleichgewicht mit den Ionen und bildet eine gesättigte Lösung.

Durch die weitere Zugabe von Natriumiodid wird Q > K_sp, und die Reaktion verlagert sich in Richtung des Niederschlags. Dabei handelt es sich um eine übersättigte Lösung, bei der die Ausfällung so lange anhält, bis die Ionenkonzentrationen auf ihre Gleichgewichtswerte abgesenkt sind.

Nehmen wir zum Beispiel an, dass das Mischen von Natriumiodid und Blei(II)-nitrat-Lösungen zu einer Lösung führt, die 1,6 × ^10-4 M Blei-Ionen und 4,0 × ^10-4 M Iodid-Ionen enthält.

Hier ist Q = 2,6 × 10⁻¹¹, während K_sp für Bleiiodid 1,4 × 10⁻⁸ beträgt. Da Q < K_{sp ist}, fällt Bleiiodid nicht aus.

Die Vorhersage von Fällungsreaktionen kann bei der Trennung von ionischen Verbindungen sehr nützlich sein.

Stellen Sie sich eine Lösung mit zwei Metallionen vor – Blei(II) und Kupfer(II). Wenn dieser Lösung Salzsäure zugesetzt wird, fällt Blei(II)-chlorid aus, da es ein kleines K^sp hat, während Kupfer in Lösung verbleibt, da Kupfer(II)-chlorid in Wasser gut löslich ist.

Diese Technik wird als selektive Niederschlagung bezeichnet.