Fällungsreaktion

Synonym: Präzipitationsreaktion
Englisch: precipitation reaction

1 Definition

Als Fällungsreaktionen bezeichnet man chemische Reaktionen, bei denen die Reaktanten im Lösungsmittel gelöst vorliegen und mindestens ein Produkt, das in diesem Lösungsmittel enthalten ist, schwer- oder gar unlöslich ist oder die Lösung durch Abkühlung übersättigt wird. Das Produkt, das eine schlechtere Löslichkeit aufweist, fällt aus. Die Ausfällung bzw. die ausgefallenen Teilchen werden allgemein als Niederschlag bezeichnet. Gekennzeichnet wird dieser Vorgang in Reaktionsgleichungen mit einem ↓ (Pfeil nach unten) oder einem (s) für solid (fest) hinter der Summenformel des Stoffs.

2 Hintergrund

Eine quantitative Aussage über die Löslichkeit einer Verbindung stellt der Zahlenwert des Löslichkeitsprodukts L dar. Das Ionenprodukt der Lösung ist somit das Produkt der Ionenkonzentrationen in der Lösung - so, wie man es im Ausdruck des Löslichkeitsprodukts berechnet. Liegt eine gesättigte Lösung vor, so ist das Ioneprodukt gleich L. Es ist aber auch möglich, dass es kleiner oder gar größer ist, wenn die Lösung nicht im Gleichgewicht mit ungelöster Substanz steht. Somit lassen sich drei Fälle unterscheiden:

• Das Ionenprodukt ist kleiner als L: Die Lösung befindet sich nicht in einem gesättigten Zustand. Es kann also eine weitere Substanz gelöst werden, bis der Wert von L erreicht ist.
• Das Ionenprodukt ist gleich L: In diesem Fall liegt die Lösung gesättigt vor. Sie steht also mit der ungelösten Substanz im Gleichgewicht.
• Das Ionenprudukt ist größer als L: Die Lösung ist übersättigt. Es herrscht also kein Gleichgewicht - es kommt zur Fällung bis der Wert von L erreicht ist.

Bezüglich des Lösungsverhaltens unterscheidet man leicht lösliche (z.B. Alkali- und Erdalkalihalogenide) und schwer lösliche Salze (z.B. Silberhalogenide, Schwermetallsulfate und -sulfide).

Ein typisches Beispiel für ein dynamisches, heterogenes Gleichgewicht stellt eine gesättigte Salzlösung dar, die mit dem festen Bodenkörper des Salzes in Kontakt steht. Es gehen ständig aus dem Bodenkörper Ionen in die Lösung und gleichzeitig scheiden sich Ionen aus der Lösung am Festkörper wieder ab.

3 Nutzen

Ein Salz fällt dann aus, wenn das Produkt der Ionenkonzentration größer als das Löslichkeitsprodukt ist. In der analytischen Chemie wird dieser Vorgang gezielt für Fällungsreaktionen genutzt. Da Salze unterschiedliche Löslichkeiten aufweisen, eröffnen sich somit Möglichkeiten, aus einer Salzlösung durch Zugabe geeigneter Fremdionen eine bestimmte Ionensorte selektiv auszufällen. Dabei tritt ein Niederschlag auf, der als qualitativer Nachweis für eine Ionensorte dienen kann. Man kann diesen auswiegen und zur quantitativen Bestimmung einer Ionensorte heranziehen. Will man eine bestimmte Ionensorte nahezu vollständig ausfällen, ist dies mit einem Überschuss an Fällungsmittel möglich.

4 Beispiele

• Tritt eine Fällung ein, wenn man 10 mL einer Lösung von Silbernitrat, c[AgNO₃] = 0,010 mol/L, mit 10 mL einer Kochsalzlösung, c[NaCl] = 0,00010 mol/L, vermischt?

• Fällt Mg(OH)₂ aus, wenn in einer Lösung von Magnesiumnitrat, c[Mg(NO₃)₂] = 0,0010 mol/L, der pH-Wert auf 9,0 eingestellt wird?

Will man Ba²⁺-Ionen nachweisen, so muss man eine Natriumsulfatlösung zugeben. SO₄^2--Ionen lassen sich durch die Zugabe von einer Bariumchloridlösung nachweisen. Es entsteht in beiden Fällen schwer lösliches Bariumsulfat als farbloser Niederschlag. Dieser Bariumssulfatniederschlag ist nicht in Ammoniaklösung lösbar. Dies kann man dazu nutzen, um eine Unterscheidung von AgCl zu sichern.