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Löslichkeit und gesättigte Lösungen

Die Löslichkeit spielt bei dem Betrachten von Lösungen eine wichtige Rolle. Lösungen sind homogene Stoffgemische aus Feststoffen, Flüssigkeiten oder Gasen in einem flüssigen Lösemittel. Homogen bedeutet, dass nur eine Phase vorherrscht und an jedem Punkt der Lösung die gleichen Eigenschaften vorliegen.

Stoffgemische

Stoffe lösen sich unterschiedlich gut in den verschiedenen Lösemitteln. Das hat oft mit der Polarität der Stoffe zu tun. Allgemein gilt: „Gleiches löst sich in Gleichem“. Ein polarer Stoff, wie ein Salz, wird sich meist gut in dem polaren Lösemittel Wasser lösen lassen. Öl, welches sehr unpolar ist, löst sich in Wasser dagegen überhaupt nicht. Es bilden sich zwei gut unterscheidbare Phasen aus.

heterogen.jpg

Auch wenn sich ein Stoff gut in einem Lösemittel löst, kann dieses nicht unbegrenzt viel dieses Stoffes aufnehmen. An einem bestimmten Punkt ist die Löslichkeit des Stoffes erreicht. Wird nun weiterhin dieser Stoff zugeführt, fällt er aus. Bei Feststoffen sieht man dies dann an dem gebildeten Bodensatz.

gesättigt.jpg

Fällungsreaktionen

Diese Grenze der Löslichkeit nutzt man bei Fällungsreaktionen aus. Im Verlauf dieser Reaktion wird ein schwerlösliches Salz gebildet. Da die Löslichkeit dieses Salzes sehr schnell überschritten wird, fällt es sichtbar als Feststoff aus. Dieser wird als Niederschlag bezeichnet.
Diese Reaktionsart wird genutzt um verschiedene Stoffe nachzuweisen. Eine sehr bekannte Nachweisreaktion ist die Reaktion von Silbernitrat mit Halogeniden, wie Chlorid, Bromid und Iodid. Dabei bildet sich ein schwerlösliches Silberhalogenid.

$Ag^+ + X^- \longrightarrow~AgX\downarrow$

Desweiteren kann man Fällungsreaktionen für Titrationen nutzen. Dies ist eine Methode der analytischen Chemie bei der Stoffe mengenmäßig bestimmt werden. Man gibt tropfenweise eine bekannte Lösung zur Probe. Sobald kein Niederschlag mehr ausfällt, ist der enthaltene Stoff in der Probe vollständig verbraucht. So kann mit dem Volumen der zugegebenen Lösung der Gehalt des Stoffes in der Probe errechnet werden.

silbernitrat_(1).jpg

Löslichkeitsprodukt

Das Löslichkeitsprodukt beschreibt das Gleichgewicht das sich zwischen den gelösten Ionen und dem Bodensatz eines Salzes bildet. Dafür ist die Dissoziationsgleichung besonders wichtig. Aus dieser kann man die Stöchiometrie ablesen. D.h. die Reaktionsgleichung zeigt in wieviele Ionen das Salz dissoziiert (zerfällt). Ein Beispiel ist die Dissoziation von Calciumcarbonat $(CaCO_3)$.

$CaCO_3\rightleftharpoons~Ca^{2+} + {CO_3}^{2-}$

Da es sich um eine Gleichgewichtsreaktion handelt, kann für jede Dissoziation das Massenwirkungsgesetz aufgestellt werden. Dabei handelt es sich um einen mathematischen Ausdruck. Es werden die Konzentrationen der Reaktionsprodukte multipliziert. Dies wird dann durch das Produkt der Konzentrationen der Reaktionedukte geteilt. Für die Dissoziation von Calciumcarbonat bedeutet das.

$K= \dfrac{c(Ca^{2+})\cdot c({CO_3}^{2-})}{c(CaCO_3)}$

Der Bodensatz liegt als Feststoff vor. Aus diesem Grund wird dessen Konzentration als konstant angenommen. $c(CaCO_3)$ kann also aus der Gleichung entfernt werden. Das Löslichkeitsprodukt ist daher nur noch das Produkt der Konzentrationen der gelösten Ionen.

$LP= c(Ca^{2+})\cdot c({CO_3}^{2-})$

Mithilfe des Löslichkeitsproduktes ist es dir möglich die Konzentration der gesättigten Lösung eines Stoffes zu berechnen.