Fällungsreaktionen Gleichgewicht: Fällen Auflösen G 0 = H 0 T S 0
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
Fällungen als Nachweisreaktion Ammonium-Molybdato-Phosphat / Silicat (NH 4 ) 3 [E(Mo 12 O 40 ) aq ] E= P, Si H 4 SiO 4 + 12 MoO 2 2+ + 12 H 2 O H 4 [Si(Mo 12 O 40 )] + 24 H + HPO 4 2- + 23 H + + 3 NH 4 + + 12 MoO 4 (NH 4 ) 3 [P(Mo 12 O 40 )] + 12 H 2 O
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
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
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
Komplexbildung AgCl s + 2NH 3 [Ag(NH 3 ) 2 ] + + Cl - aq K 3 Ag + + NH 3 [Ag(NH 3 )] + + Cl - aq K 1 =10 3.37 Ag + + 2NH 3 [Ag(NH 3 ) 2 ] + + Cl - aq K 2 =10 3.85 K 1 = [NH 3 ] = 10 2.37 [Ag(NH 3 )] + / [Ag + ] = 234 K 2 = [NH 3 ] = 10 2.85 [Ag(NH 3 ) 2 ] + / [Ag(NH 3 )] + = 700 K 3 = [Ag(NH 3 ) 2+ ][Cl - aq ] = 10 7.22 x 10-9.75 = 10-2.53 [NH 3 ] 2
Ammoniak-GG NH 3 + H 2 O NH 4+ + OH - K B =10-4.76 [NH 3 ] = 0.1M [NH 4+ ] = [OH - ] = 10-5.76/2 = 0.00132 ph=11.1 [NH 3 ] total = [NH 3 ] + [NH 4+ ] + 2 [Ag(NH 3 ) 2 ] + = 0.11218M
Geringe Konzentrationen AgCl s + NH 3 [Ag(NH 3 )] + + Cl - aq K 1 =10 3.37 AgCl s [Ag(NH 3 ) 2 ] + + Cl - aq K L =10-9.75 K 4 = [Ag(NH 3 ) + ][Cl - aq ] = 10 3.37 x 10-9.75 = 10-6.38 [NH 3 ] [Ag + ] + [Ag(NH 3 )] + + [Ag(NH 3 ) 2 ] + = [Cl - ] [Ag + ] (1 + 10 3.37 [NH 3 ] + 10 7.22 [NH 3 ]) = [Cl - ] 10-9.75 / [Cl - ](1 + 10 3.37 [NH 3 ] + 10 7.22 [NH 3 ]) = [Cl - ]
Biomineralisation
Alignment of Nanoparticles organic matrix / mould Composite organic + a-feooh 700nm BaCrO 4 1000nm 30nm J.Webb, D.J. Macey, S. Mann in S. Mann, J.Webb, R.J.P.Williams, Biomineralization, VCH 1989
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, 393 10 µm
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+
Sulfid-Fällungen Nachweis und Trennung H 2 S x - Fällungen NH 4 S x - Fällungen
Sulfid-Fällungen Nachweis und Trennung NH 4 S x - Fällungen Ammoniumpolysulfid
Schwerlösliche Sulfide K L = [M n+ aq] m [S m- aq] n Konzentrationen in Lösung M m S n K L 3 K L = 1.7 10-17 2 K L = 1.7 10-14
Schwerlösliche Carbonate M 2/n CO 3 K L K L = [M n+ aq] 2/n [CO 3 2- aq ]
Schwerlösliche Hydroxide M 1/n OH K L K L = [M n+ aq] 1/n [OH - aq]
Seifen Fettsäuren schlecht in Wasser löslich Verseifung von Fetten
Härte von Wasser 2R-COOM + Ca 2+ (RCOO) 2 Ca + 2M + temporäre Härte : Ca(HCO 3 ) 2 CaCO 3 permanente Härte : CaSO 4
Kalkstein- u. Tropfsteinhöhlen CaCO 3 + HCO 3 - Ca(HCO 3 ) 2 CaCO 3 + CO 2 + H 2 O
Sulfatlöslichkeiten CaSO 4 + Lösung + Sr 2+ SrSO 4 SrSO 4 + Lösung + Ba 2+ BaSO 4
Kalkstein- u. Tropfsteinhöhlen CaCO 3 + HCO 3 - Ca(HCO 3 ) 2 CaCO 3 + CO 2 + H 2 O
Lösen und Fällen Nachweisreaktionen Quantitative Analyse Industrielle Prozesse Biomineralisation Stoffverschiebungen Erdkruste
Bio mineralization Design + Selforganisation
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
Selfassembly Nature (1998) 396, 444 primary structure after aging phase separation design two cluster sizes
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
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
Templated Synthesis - amphiphile molecules in solution