Fällungsreaktionen. Allgemeine Chemie I - Anorgan. Teil

Transkript

1 Fällungsreaktionen Gleichgewicht: Fällen Auflösen G 0 = H 0 T S 0

2 Fällung und Kristallisation Natrium-Magnesium-Uranylacetat NaMg(UO 2 ) 3 (CH 3 COO) 9 9 H 2 O Ammonium-Molybdato-Phosphat (NH 4 ) 3 [P(Mo 12 O 40 ) aq ] Kalium-Perchlorat KClO 4 Magnesium-Ammonium-Phosphat (MgNH 4 PO 4 )(H 2 O) 6

3 Fällungen als Nachweisreaktion Ammonium-Molybdato-Phosphat / Silicat (NH 4 ) 3 [E(Mo 12 O 40 ) aq ] E= P, Si H 4 SiO MoO H 2 O H 4 [Si(Mo 12 O 40 )] + 24 H + HPO H NH MoO 4 (NH 4 ) 3 [P(Mo 12 O 40 )] + 12 H 2 O

4 Photographie Agl s Ag + ½ l 2 Agl s Agl s + Ag s Belichtung Agl s + Ag s Entwicklung K L = [Ag + aq][cl - aq] Fixierung Ag s

5 Löslichkeit AgCl s Ag + aq + Cl - aq A 2 B 3,s 2A 2+ aq + 3B 2- aq K = [Ag + aq ][Cl- aq ] = [AgCl s ] [Ag + aq ][Cl- aq ] 1 K L = [Ag + aq][cl - aq] K L = [A 2+ aq] 2 [B 2- aq] 3

6 Lösungsgleichgewichte 1. Übersättigte Lösung 2. Gesättigte Lösung Gleichgewicht mit Feststoff K L < [A 2+ aq] 2 [B 2- aq] 3 K L = [A 2+ aq] 2 [B 2- aq] 3 3. Ungesättigte Lösung K L > [A 2+ aq] 2 [B 2- aq] 3

7 Komplexbildung AgCl s + 2NH 3 [Ag(NH 3 ) 2 ] + + Cl - aq K 3 Ag + + NH 3 [Ag(NH 3 )] + + Cl - aq K 1 = Ag + + 2NH 3 [Ag(NH 3 ) 2 ] + + Cl - aq K 2 = K 1 = [NH 3 ] = [Ag(NH 3 )] + / [Ag + ] = 234 K 2 = [NH 3 ] = [Ag(NH 3 ) 2 ] + / [Ag(NH 3 )] + = 700 K 3 = [Ag(NH 3 ) 2+ ][Cl - aq ] = x = [NH 3 ] 2

8 Ammoniak-GG NH 3 + H 2 O NH 4+ + OH - K B = [NH 3 ] = 0.1M [NH 4+ ] = [OH - ] = /2 = ph=11.1 [NH 3 ] total = [NH 3 ] + [NH 4+ ] + 2 [Ag(NH 3 ) 2 ] + = M

9 Geringe Konzentrationen AgCl s + NH 3 [Ag(NH 3 )] + + Cl - aq K 1 = AgCl s [Ag(NH 3 ) 2 ] + + Cl - aq K L = K 4 = [Ag(NH 3 ) + ][Cl - aq ] = x = [NH 3 ] [Ag + ] + [Ag(NH 3 )] + + [Ag(NH 3 ) 2 ] + = [Cl - ] [Ag + ] ( [NH 3 ] [NH 3 ]) = [Cl - ] / [Cl - ]( [NH 3 ] [NH 3 ]) = [Cl - ]

10 Biomineralisation

11 Alignment of Nanoparticles organic matrix / mould Composite organic + a-feooh 700nm BaCrO nm 30nm J.Webb, D.J. Macey, S. Mann in S. Mann, J.Webb, R.J.P.Williams, Biomineralization, VCH 1989

12 Selbstorganisation Magnetosomes in algae S. Mann, R.B. Frankel in S. Mann, J.Webb, R.J.P.Williams, Biomineralization, VCH 1989 BaCrO 4 10 nm Nature (1999) 402, µm

13 Sulfid-Fällungen Nachweis und Trennung H 2 S - Fällung n/2 H 2 S + M n+ MS n/2 + n H + Cu 2+, Cd 2+, Hg 2+, Pb 2+, Bi 3+, As 3+, Sb 3+, Sn 2+, NH 4 S x - Fällung Ammoniumpolysulfid n/2 H 2 S + M n+ MS n/2 + n H + Sulfide: Zn 2+, Ni 2+, Co 2+ Hydroxide: Fe 3+, Cr 3+, Mn 2+, Al 3+

14 Sulfid-Fällungen Nachweis und Trennung H 2 S x - Fällungen NH 4 S x - Fällungen

15 Sulfid-Fällungen Nachweis und Trennung NH 4 S x - Fällungen Ammoniumpolysulfid

16 Schwerlösliche Sulfide K L = [M n+ aq] m [S m- aq] n Konzentrationen in Lösung M m S n K L 3 K L = K L =

17 Schwerlösliche Carbonate M 2/n CO 3 K L K L = [M n+ aq] 2/n [CO 3 2- aq ]

18 Schwerlösliche Hydroxide M 1/n OH K L K L = [M n+ aq] 1/n [OH - aq]

19 Seifen Fettsäuren schlecht in Wasser löslich Verseifung von Fetten

20 Härte von Wasser 2R-COOM + Ca 2+ (RCOO) 2 Ca + 2M + temporäre Härte : Ca(HCO 3 ) 2 CaCO 3 permanente Härte : CaSO 4

21 Kalkstein- u. Tropfsteinhöhlen CaCO 3 + HCO 3 - Ca(HCO 3 ) 2 CaCO 3 + CO 2 + H 2 O

22 Sulfatlöslichkeiten CaSO 4 + Lösung + Sr 2+ SrSO 4 SrSO 4 + Lösung + Ba 2+ BaSO 4

23 Kalkstein- u. Tropfsteinhöhlen CaCO 3 + HCO 3 - Ca(HCO 3 ) 2 CaCO 3 + CO 2 + H 2 O

24 Lösen und Fällen Nachweisreaktionen Quantitative Analyse Industrielle Prozesse Biomineralisation Stoffverschiebungen Erdkruste

25 Bio mineralization Design + Selforganisation

26 Biomineralization Aragonite Monodonta labio Particle Particle Crystallographic Polymorph size morphology orientation adoption S. Mann in S. Mann, J.Webb, R.J.P.Williams, Biomineralization, VCH 1989 Template

27 Selfassembly Nature (1998) 396, 444 primary structure after aging phase separation design two cluster sizes

28 Silica - deep sea sponge whole skeleton single fiber thin layers single particle 3nm C.C.Perry in S. Mann, J.Webb, R.J.P.Williams, Biomineralization, VCH 1989

29 Mesoporous Silicates: MCM41 / MCM48 use of liquid crystal systems J.S. Beck, J.C. Vartuli, W.J. Roth, M.E. Leonowicz, C.T. Kresge, K.D. Schmidt, C.T.-W. Chu, D.H. Olson, E.W. Sheppard, S.B. McCullen, J.B. Higgins, J.C. Schlenker, J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 10834

30 Templated Synthesis - amphiphile molecules in solution