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4.7:

Löslichkeit ionischer Verbindungen

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Chemistry
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Solubility of Ionic Compounds

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Die Löslichkeit eines gelösten Stoffes ist seine maximal mögliche Konzentration im Gleichgewicht einer bestimmten Menge an Lösungsmittel. Die Löslichkeit wird sowohl durch die Temperatur als auch durch andere physische Bedingungen beeinflusst. Substanzen, die sich in Wasser auflösen, werden als wasserlöslich bezeichnet.Eine einfache wasserlösliche ionische Verbindung wie Natriumchlorid löst sich in Wasser auf, indem es in einzelne Ionen dissoziiert. Hier ist es energetisch günstiger für die Wassermoleküle und Ionen in der Lösung wechselzuwirken, als für die Ionen im geordneten Feststoff zu bleiben. Eine komplexe wasserlösliche ionische Verbindung wie Natriumnitrat enthält Ionen, die aus mehreren kovalent gebundenen Atomen besteht, oder mehratomige Ionen.Wenn sich Natriumnitrat auflöst, spalten sich die mehratomigen Nitrat-Ionen nicht in Stickstoff und Sauerstoff auf. Stattdessen verteilen sich die Ionen in Lösung als intakte Einheiten. Stoffe, die sich nicht in Wasser lösen, nennen sich wasserunlöslich.Zum Beispiel ist Silberchlorid eine wasserunlösliche ionische Verbindung. In diesem Fall ist es vorteilhafter für die Ionen, im geordneten Feststoff zu bleiben als mit Wasser in Wechselwirkung zu treten und sich in der Lösung zu verteilen. Die Löslichkeit einer ionischen Verbindung im Wasser hängt von dem Ionenpaar ab, aus dem die Verbindung besteht.Chemiker haben eine Reihe von empirischen Richtlinien formuliert, um die Löslichkeit ionischer Verbindungen in Wasser vorhersagen zu können. Ausnahmen von diesen Richtlinien sind selten. Alle Nitrate und Acetate sind löslich.Ebenso sind alle Ammonium-und Nicht-Lithium-Alkalimetallverbindungen löslich, ebenso wie fast alle Lithiumsalze. Sulfatverbindungen sind löslich, mit Ausnahme ihrer Salze mit Blei, Quecksilber und Silber erinnern Sie sich an das Akronym BQS oder an den Satz Besser Quarck mit Salz-und Calcium, Barium und Strontium erinnern Sie sich an das Akronym CBS oder den Satz Come By Soon. Alle Chlorid-Bromid-und Jodidsalze sind löslich, mit Ausnahme ihrer Salze mit BQS Blei, Quecksilber und Silber sowie Kupfer(I)und Thallium.Wenn man von unlöslichen Verbindungen spricht, meint man Sulfide und Hydroxide, mit Ausnahme ihrer Salze mit Alkalimetallen und Barium. Darüber hinaus ist Ammoniumsulfid löslich, und Strontiumhydroxid wird durch Erhitzen löslich. In ähnlicher Weise sind Carbonate und Phosphate unlöslich, mit Ausnahme ihrer Ammonium-und Nicht-Lithium-Alkalimetallsalze.

4.7:

Löslichkeit ionischer Verbindungen

Solubility is the measure of the maximum amount of solute that can be dissolved in a given quantity of solvent at a given temperature and pressure. Solubility is usually measured in molarity (M) or moles per liter (mol/L). A compound is termed soluble if it dissolves in water.

When soluble salts dissolve in water, the ions in the solid separate and disperse uniformly throughout the solution; this process represents a physical change known as dissociation. Potassium chloride (KCl) is an example of a soluble salt. When solid KCl is added to water, the positive (hydrogen) end of the polar water molecules is attracted to the negative chloride ions, and the negative (oxygen) ends of water are attracted to the positive potassium ions. The water molecules surround individual K+ and Cl ions, reducing the strong forces that bind the ions together and letting them move off into solution as solvated ions. 

Another example of a soluble salt is silver nitrate, AgNO3, which dissolves in water as Ag+ and NO3 ions. Nitrate, NO3, is a polyatomic ion, and in solution, it stays intact as a single whole unit. Unlike monatomic ions (K+, Cl, Ag+), which contain only one atom, polyatomic ions are a group of atoms that carry a charge (NO3, SO42-, NH4+). They remain such in solution and do not split into individual atoms. 

A compound is termed insoluble if it does not dissolve in water. However, in reality, “insoluble” compounds dissolve to some extent, that is, less than 0.01 M.

In the case of insoluble salts, the strong interionic forces that bind the ions in the solid are stronger than the ion-dipole forces between individual ions and water molecules. As a result, the ions stay intact and do not separate. Thus, most of the compound remains undissolved in water. Silver chloride (AgCl) is an example of an insoluble salt. The water molecules cannot overcome the strong interionic forces that bind the Ag+ and Cl  ions together; hence, the solid remains undissolved.

Solubility Rules

The solubility of ionic compounds in water depends on the type of ions (cation and anion) that form the compounds. For example, AgNO3 is water-soluble, but AgCl is water-insoluble. The solubility of a salt can be predicted by following a set of empirical rules (listed below), developed based on the observations on many ionic compounds.

i) Compounds containing ammonium ions (NH4+) and alkali metal cations are soluble
ii) All nitrates and acetates are always soluble.
iii) Chloride, bromide, and iodide compounds are soluble with the exception of those of silver, lead, and mercury(I)
iv) All sulfate salts are soluble except their salts with silver, lead, mercury(I), barium, strontium, and calcium
v) All carbonates, sulfites, and phosphates are insoluble except their salts with ammonium and alkali metal cations.
vi) Sulfides and hydroxides of all salts are insoluble, with the exception of their salts with alkali metal cations, ammonium ion, and calcium, strontium, and barium ions.
vii) All oxide-containing compounds are insoluble except their compounds with calcium, barium, and alkali metal cations.

This text is adapted from OpenStax Chemistry 2e, Section 11.2: Electrolytes.