Niederschlag (Chemie) – Wikipedia

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Chemischer Prozess

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Niederschlag ist der Prozess der Umwandlung einer chemischen Substanz in einen Feststoff aus einer Lösung durch Umwandlung der Substanz in eine unlösliche Form oder eine übersättigte Lösung.[1][2] Wenn die Reaktion in einer flüssigen Lösung stattfindet, wird der gebildete Feststoff als bezeichnet Präzipitat.[3] Das chemische Mittel, das die Bildung des Feststoffs verursacht, wird als bezeichnet Fällungsmittel.[4]

Ohne ausreichende Schwerkraft (Absetzen), um die festen Partikel zusammenzubringen, bleibt der Niederschlag in Suspension. Nach der Sedimentation, insbesondere wenn eine Zentrifuge verwendet wird, um sie zu einer kompakten Masse zu pressen, kann der Niederschlag als “Pellet” bezeichnet werden. Niederschlag kann als Medium verwendet werden. Die über dem Feststoff verbleibende niederschlagsfreie Flüssigkeit wird als “überstehen ‘ oder ‘Überstand ‘. Aus Niederschlägen gewonnene Pulver sind historisch auch als “Blumen” bekannt. Wenn der Feststoff in Form von Cellulosefasern auftritt, die chemisch verarbeitet wurden, wird der Prozess häufig als bezeichnet Regeneration.

Manchmal weist die Bildung eines Niederschlags auf das Auftreten einer chemischen Reaktion hin. Wenn Bariumchloridlösung mit Schwefelsäure reagiert, bildet sich ein weißer Niederschlag von Bariumsulfat. Wenn Kaliumiodidlösung mit Blei (II) -nitratlösung reagiert, bildet sich ein gelber Niederschlag von Blei (II) -iodid.

Die Ausfällung kann auftreten, wenn die Konzentration einer Verbindung ihre Löslichkeit überschreitet (z. B. beim Mischen von Lösungsmitteln oder beim Ändern ihrer Temperatur). Aus einer übersättigten Lösung kann auch schnell ein Niederschlag auftreten.

In Festkörpern tritt eine Ausfällung auf, wenn die Konzentration eines Feststoffs über der Löslichkeitsgrenze im Wirtsfeststoff liegt, beispielsweise aufgrund eines schnellen Abschreckens oder einer Ionenimplantation, und die Temperatur hoch genug ist, dass die Diffusion zur Entmischung in Niederschläge führen kann. Die Ausfällung in Festkörpern wird routinemäßig zur Synthese von Nanoclustern verwendet.[5]

Eine wichtige Stufe des Fällungsprozesses ist der Beginn der Keimbildung. Die Schaffung eines hypothetischen Festkörpers Partikel beinhaltet die Bildung einer Grenzfläche, die etwas Energie benötigt, basierend auf der relativen Oberflächenenergie des Feststoffs und der Lösung. Wenn diese Energie nicht verfügbar ist und keine geeignete Keimbildungsoberfläche verfügbar ist, tritt eine Übersättigung auf.

Die Hydroxidfällung ist die am weitesten verbreitete industrielle Fällung, bei der Metallhydroxide unter Verwendung von Calciumhydroxid gebildet werden (gelöschter Kalk) oder Natriumhydroxid (ätzend Sprudel) als Fällungsmittel.

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Anwendungen[edit]

Kupfer aus einem Draht wird durch Silber in einer Silbernitratlösung verdrängt, in die es getaucht wird, und festes Silber fällt aus.

Niederschlagsreaktionen können zur Herstellung von Pigmenten, zur Entfernung von Salzen aus Wasser bei der Wasseraufbereitung und bei der klassischen qualitativen anorganischen Analyse verwendet werden.

Niederschlag ist auch nützlich, um die Produkte einer Reaktion während der Aufarbeitung zu isolieren. Idealerweise ist das Reaktionsprodukt im Reaktionslösungsmittel unlöslich. Somit fällt es bei seiner Bildung aus und bildet vorzugsweise reine Kristalle. Ein Beispiel hierfür wäre die Synthese von Porphyrinen in unter Rückfluss stehender Propionsäure. Durch Abkühlen des Reaktionsgemisches auf Raumtemperatur fallen Kristalle des Porphyrins aus und werden durch Filtration gesammelt:[6]

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Niederschlag kann auch auftreten, wenn ein Antilösungsmittel (ein Lösungsmittel, in dem das Produkt unlöslich ist) wird zugegeben, wodurch die Löslichkeit des gewünschten Produkts drastisch verringert wird. Danach kann der Niederschlag leicht durch Filtration, Dekantieren oder Zentrifugieren abgetrennt werden. Ein Beispiel wäre die Synthese von Chromtetraphenylporphyrinchlorid: Wasser wird zu der DMF-Reaktionslösung gegeben und das Produkt fällt aus.[7] Die Ausfällung ist auch zur Reinigung von Produkten nützlich: Roh-Bmim-Cl wird in Acetonitril aufgenommen und in Ethylacetat getropft, wo es ausfällt.[8] Eine weitere wichtige Anwendung eines Antilösungsmittels ist die Ethanolfällung von DNA.

In der Metallurgie ist die Ausfällung aus einer festen Lösung auch ein nützlicher Weg, um Legierungen zu festigen. Dieser Prozess wird als Festlösungsverstärkung bezeichnet.

Darstellung mit chemischen Gleichungen[edit]

Ein Beispiel für eine Fällungsreaktion: Wässriges Silbernitrat (AgNO3) zu einer Lösung gegeben wird, die Kaliumchlorid (KCl) enthält, wird die Ausfällung eines weißen Feststoffs, Silberchlorid (AgCl), beobachtet. (Zumdahl, 2005)

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