2.4 Fældningsreaktioner
Hælder man to klare saltopløsninger sammen, sker der nogle gange ingenting. Andre gange bliver væsken med det samme uklar, og et fast stof lægger sig på bunden. Hvad der sker, afhænger af, hvilke ioner der mødes.
Let- og tungtopløselige salte
Nogle salte kan opløses i store mængder i vand og kaldes letopløselige, for eksempel køkkensalt, NaCl. Andre salte kan næsten ikke opløses og kaldes tungtopløselige, for eksempel kalk, CaCO3.
Når et salt bliver opløst, slipper ionerne iongitteret og bevæger sig frit rundt mellem vandmolekylerne, som du lærte i afsnit 2.3. Det viser man med tilstandssymbolerne fra afsnit 1.4: (aq) efter et opløst stof og (s) efter et fast stof.
Fældningstabellen
Fældningstabellen viser, om en positiv og en negativ ion danner et letopløseligt salt (L) eller et tungtopløseligt salt (T).
| NO3− | Cl− | Br− | I− | OH− | SO42− | CO32− | PO43− | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Na+ | L | L | L | L | L | L | L | L |
| K+ | L | L | L | L | L | L | L | L |
| NH4+ | L | L | L | L | ÷ | L | L | L |
| Mg2+ | L | L | L | L | T | L | T | T |
| Ca2+ | L | L | L | L | T | T | T | T |
| Ba2+ | L | L | L | L | L | T | T | T |
| Al3+ | L | L | L | L | T | L | ÷ | T |
| Fe2+ | L | L | L | L | T | L | T | T |
| Fe3+ | L | L | L | ÷ | T | L | ÷ | T |
| Cu2+ | L | L | L | ÷ | T | L | T | T |
| Ag+ | L | T | T | T | ÷ | T | T | T |
| Pb2+ | L | T | T | T | T | T | T | T |
Find den positive ion i venstre side og den negative ion øverst. Står der T, hvor de to mødes, danner ionerne et tungtopløseligt salt. Tegnet ÷ betyder, at saltet ikke findes.
Tabellen står også bagest i bogen som bilaget Fældningstabellen.
Læg mærke til, at alle salte med Na+, K+ og NO3− er letopløselige. De tre ioner er derfor aldrig med i et bundfald.
Når to opløsninger blandes
Når to saltopløsninger hældes sammen, bliver ionerne blandet, og hver positiv ion møder en ny negativ ion. Er et af de nye par tungtopløseligt, sætter ionerne sig sammen til et fast stof. Det faste stof kaldes et bundfald, og reaktionen kaldes en fældningsreaktion.
De ioner, der ikke er med i bundfaldet, bliver i opløsningen. De kaldes tilskuerioner, fordi de ikke deltager i reaktionen.
Sådan skriver du reaktionsskemaet
Som eksempel hældes en opløsning af bly(II)nitrat, Pb(NO3)2, sammen med en opløsning af kaliumiodid, KI. Bly står i hovedgruppe 4, men kan danne flere forskellige ioner, og derfor står ladningen i navnet.
Følg de fire trin med knapperne.
Trin 1: Ionerne
Skriv de ioner, de to opløsninger indeholder. Bly(II)nitrat giver Pb2+ og NO3−, og kaliumiodid giver K+ og I−.
Trin 2: Bundfaldet
Sæt ionerne sammen i nye par: Pb2+ med I− og K+ med NO3−. Slå begge par op i fældningstabellen. Kun Pb2+ og I− er tungtopløselige, så det er dem, der danner bundfaldet.
Trin 3: Formlen
Find bundfaldets formel ved at lade ladningerne give 0 tilsammen. Én Pb2+ har ladningen +2, så der skal to I− til, og formlen er PbI2.
Trin 4: Ionskemaet
Skriv skemaet med hele saltene, og afstem det: PbI2 indeholder to iodidioner, så der skal 2 KI til, og så dannes der også 2 KNO3. K+ og NO3− er frie både før og efter, så de er tilskuerioner. Uden dem står ionskemaet tilbage, hvor de opløste ioner får (aq), og bundfaldet får (s).
Med hele saltene ser reaktionsskemaet sådan ud:
Pb(NO3)2(aq) + 2 KI(aq) → PbI2(s) + 2 KNO3(aq)
Skemaet kan se ud, som om der også dannes et nyt stof, KNO3, men det gør der ikke. Kaliumionerne og nitrationerne bevæger sig frit rundt mellem vandmolekylerne både før og efter blandingen, så 2 KNO3(aq) er blot tilskuerionerne skrevet sammen. Det, der faktisk sker, viser et ionskema, som kun har de ioner, der danner bundfaldet:
Pb2+(aq) + 2 I−(aq) → PbI2(s)
Ionskemaet er derfor det samme, uanset om iodidionerne kommer fra kaliumiodid eller fra natriumiodid.
I formlen PbI2 står 2-tallet nede til højre, fordi der er to iodidioner i hver formelenhed. I ionskemaet står de to iodidioner hver for sig, og derfor står 2-tallet foran: 2 I−. Skriv aldrig I2−.
Når der ikke kommer bundfald
Blandes natriumchlorid og kaliumnitrat, er de nye par NaNO3 og KCl, som begge står som letopløselige i tabellen. Alle fire ioner bliver derfor i opløsningen, og der sker ingen reaktion.
Med fældningstabellen og ionernes formler kan du altså forudsige, hvad der sker, når to saltopløsninger blandes.
Prøv selv: Fældningsreaktioner: øv de fire trin i tre sværhedsgrader.
Prøv selv: Opløselighed af blyiodid: lav selv det gule bundfald.
I laboratoriet: Øvelse 2.4a: Find det ukendte salt og Øvelse 2.4b: Bundfald i dråber