Fällungsreaktion

Erweiterte Suche

Fällungsreaktionen nennt man chemische Reaktionen, bei denen die Edukte im Lösungsmittel gelöst vorliegen und mindestens ein Produkt in diesem Lösungsmittel un- oder schwerlöslich ist. Das Produkt mit schlechter Löslichkeit fällt aus, die Ausfällung wird allgemein Niederschlag genannt. In Reaktionsgleichungen wird das Ausfallen eines Stoffes mit einem ↓ oder einem (s) für solid hinter der Summenformel des Stoffs gekennzeichnet.

Fällungsmittel

Fällungsmittel sind Stoffe oder Stoffgemische, welche die Ausfällung gelöster Stoffe zu unlöslichen Feststoffen bewirken (dem Niederschlag).[1]

Als Fällungsmittel im Kationentrenngang der Analytischen Chemie dienen z. B. Salzsäure, Schwefelwasserstoff, Ammoniumsulfid und Ammoniumcarbonat, da sie unlösliche Schwermetallchloride, -sulfide und -carbonate bilden.

Fällungsmittel haben einen sehr besonderen Stellenwert bei der Abwasserreinigung (siehe auch Fällung, Flockung, Flockungsmittel) zur Entfernung von Sulfiden oder Phosphaten.[2]

Beispielreaktionen

Die Fällung von Bleisulfidniederschlag aus Bleisalzlösung:

$ \mathrm {S^{2-}+Pb^{2+}+2^{\ }NO_{3}^{-}\longrightarrow PbS\downarrow +2\ NO_{3}^{-}} $

(Eine Nachweisreaktion für Sulfidanionen bzw. Blei(II)-kationen)

Die Fällung von Bariumsulfat aus Bariumchloridlösung:

$ \mathrm {SO_{4}^{2-}+Ba^{2+}+2\ Cl^{-}\longrightarrow BaSO_{4}\downarrow +2\ Cl^{-}} $

(Eine Synthesereaktion zur Herstellung von „Malerweiß“)

Beispiele von Fällungsreaktionen von Halogenen; X = Cl, Br, I:

$ \mathrm {X^{-}(aq)+Ag^{+}(aq)\longrightarrow AgX\downarrow } $

Anwendung von Fällungsreaktionen

Durch das Verwenden von spezifischen Fällungsreaktionen ist es möglich, einzelne Bestandteile einer Lösung zu identifizieren. Klassisches Beispiel ist der Kationentrenngang, bei dem Fällungsreaktionen sowohl zur Ionenidentifikation als auch zum Ausfällen von störenden Ionen verwendet werden.
In der Gravimetrie sind Fällungsreaktionen Grundlage vieler Gehaltsbestimmungen und auch Teile der Volumetrie (speziell die Argentometrie) arbeiten mit Fällungen.
In der Abwasserreinigung ist die Fällung die übliche Methode, um die Phosphatkonzentration zu senken (Phosphorelimination). Dazu wird Eisen(II)-sulfat, Eisenchlorid, Aluminiumchlorid, Natriumaluminat oder Polyaluminiumchlorid hinzugefügt. Im Prinzip funktionieren alle Metallsalze ähnlich. Jedoch hat jedes einzelne Metallsalz spezielle Vorzüge, die mit örtlichen Gegebenheiten, Anlagenkonstruktion, Abwasserzusammensetzung und dem Reinigungsziel abgestimmt werden müssen. Man unterscheidet bei der Phosphatelimination vier Verfahren, die sich durch die Dosierstellen unterscheiden und unterschiedliche Auswirkungen auf die Reinigungsziele haben.
  1. Vorfällung: Die Dosierstelle befindet sich im Zulauf der Vorklärung. Wirkung: Die Anlage wird entlastet. Hier ist der Einsatz von 3- und höherwertigen Metallsalzen üblich.
  2. Simultanfällung: Die Dosierstelle befindet sich im Zulauf der biologischen Stufe oder direkt in der biologische Stufe. Wirkung: größte Effizienz des eingesetzten Fällmittels, gängigste Phosphatfällung, geeignet auch für die kostengünstigeren zweiwertigen Metallsalze, die speziell bei großen Anlagen mit entsprechenden Bedarfsmengen genutzt werden.
  3. Nachfällung: Die Dosierstelle befindet sich im Zulauf der Nachklärung oder in der gesonderten 3. Reinigungsstufe. Die 3. Reinigungsstufe findet heutzutage kaum noch Verwendung, da sie gegenüber der Simultanfällung sehr teuer ist. Überraschenderweise wird im europäischen Ausland diese Phosphat-Reinigungsstufe bei neuen Anlagen wieder gebaut. Wirkung: Gezielte Fällung, die durch eine Phosphatmessung in der biologischen Stufe gesteuert werden kann. Nur 3- und höherwertige Metallsalze möglich.
  4. Flockungsfiltration: Die Dosierstelle befindet sich im Zulauf der Filtration. Filteranlagen sind nur bei einigen großen Klärwerken vorhanden. Dort wird die Flockenfiltration eingesetzt, um beste Ergebnisse zu erreichen und die Ablaufwerte noch einmal zu senken. Üblicherweise wird diese Methode bei Einleitung in Trinkwasserreservoirs verwendet wie z. B. am Bodensee.
  • Aufarbeitung von Proben
Störende Stoffe in einer Analytlösung werden ausgefällt und somit entfernt. Dieses Verfahren wird dann auch Umfällung genannt und stellt im Unterschied zur Umkristallisation eine chemische Reaktion dar. Zum Beispiel entfernt eine Carrez-Klärung Proteine aus einer Lösung.
  • Funktionelle Proteomik: alternativmedizinischer Bluttest

Weblinks

Einzelnachweise

  1. Brockhaus ABC Chemie, VEB F. A. Brockhaus Verlag Leipzig 1965, S. 389−390.
  2. Otto-Albrecht Neumüller (Herausgeber): Römpps Chemie Lexikon, Frank'sche Verlagshandlung, Stuttgart, 1983, 8. Auflage, S. 1232, ISBN 3-440-04513-7.

Die cosmos-indirekt.de:News der letzten Tage

22.11.2022
Exoplaneten | Teleskope
Weltraumteleskop JWST: Neues von den Atmospären von Exoplaneten
Beobachtungen des Exoplaneten WASP-39b mit dem James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) haben eine Fülle von Informationen über die Atmosphäre des Planeten geliefert.
21.11.2022
Galaxien | Schwarze Löcher | Teleskope
Schärfster Blick in den Kern eines Quasars
Eine internationale Gruppe von Wissenschaftlern präsentiert neue Beobachtungen des ersten jemals identifizierten Quasars.
22.11.2022
Festkörperphysik | Physikdidaktik
Chemielehrbücher: Es gibt keine Kohlensäure - Falsch!
Die Existenz von Kohlensäure war in der Wissenschaft lange umstritten: theoretisch existent, praktisch kaum nachweisbar, denn an der Erdoberfläche zerfällt die Verbindung.
21.11.2022
Quantenphysik
Ein Quant als Winkel
Die Feinstrukturkonstante ist eine der wichtigsten Naturkonstanten überhaupt: In Wien fand man nun eine bemerkenswerte neue Art, sie zu messen – nämlich als Drehwinkel.
21.11.2022
Akustik | Quantenoptik
Akustische Quantentechnologie: Lichtquanten mit Höchstgeschwindigkeit sortiert
Einem deutsch-spanischen Forscherteam ist es gelungen einzelne Lichtquanten mit höchster Präzision zu kontrollieren.
18.11.2022
Schwarze Löcher | Relativitätstheorie
Rekonstruktion eines ungewöhnlichen Gravitationswellensignals
Ein Forschungsteam aus Jena und Turin (Italien) hat die Entstehung eines ungewöhnlichen Gravitationswellensignals rekonstruiert.
18.11.2022
Thermodynamik | Festkörperphysik
Bläschenbildung: Siedeprozess deutlich genauer als bisher beschrieben
Siedet eine Flüssigkeit in einem Gefäß, bilden sich am Boden winzige Dampfbläschen, die aufsteigen und Wärme mit sich nehmen.
15.11.2022
Sterne | Planeten | Atomphysik | Quantenphysik
Neues vom Wasserstoff: Erkenntnisse über Planeten und Sterne
Mit einer auf Zufallszahlen basierenden Simulationsmethode konnten Wissenschaftler die Eigenschaften von warmem dichten Wasserstoff so genau wie nie zuvor beschreiben.
15.11.2022
Sterne | Kernphysik
Kosmische Schokopralinen: Innerer Aufbau von Neutronensternen enthüllt
Mit Hilfe einer riesigen Anzahl von numerischen Modellrechnungen ist es Physikern gelungen, allgemeine Erkenntnisse über die extrem dichte innere Struktur von Neutronensternen zu erlangen.
15.11.2022
Thermodynamik
Neue Aspekte der Oberflächenbenetzung
Wenn eine Oberfläche nass wird, spielt dabei auch die Zusammensetzung der Flüssigkeit eine Rolle.