Fällungsreaktion: Ablauf, Beispiele und Löslichkeitsregeln

Bei einer Fällungsreaktion bilden gelöste Ionen ein Salz, das sich in Wasser kaum löst, und dieses Salz fällt als fester Niederschlag aus der Lösung aus. Sie ist damit eine Reaktion, bei der aus zwei klaren Flüssigkeiten plötzlich eine Trübung oder ein Feststoff entsteht, den man sofort sehen kann.

Die Erklärung liegt im Teilchenmodell. Ein gelöstes Salz wie Natriumchlorid zerfällt in Wasser in frei bewegliche Ionen, nämlich Na⁺ und Cl⁻. Mischst du zwei Salzlösungen, schwimmen plötzlich vier verschiedene Ionensorten durcheinander. Treffen sich zwei davon, die zusammen ein schwer lösliches Salz bilden, ordnen sie sich zu einem Ionengitter an. Dieses Gitter wächst, wird sichtbar und sinkt zu Boden.

Die übrigen Ionen bleiben dabei gelöst und verändern sich nicht. Man nennt sie Zuschauerionen. Sie sind zwar in der Lösung vorhanden, nehmen aber an der eigentlichen Reaktion nicht teil. Genau deshalb reicht für die Fällungsreaktion eine verkürzte Ionengleichung, in der nur die beteiligten Ionen und der Niederschlag stehen.

Ob bei einer Fällungsreaktion ein Niederschlag entsteht, entscheidest du mit den Löslichkeitsregeln. Du musst sie nicht auswendig für jedes einzelne Salz kennen, sondern nur für die wichtigsten Gruppen. Alle Nitrate und alle Salze mit Natrium-, Kalium- oder Ammonium-Ionen lösen sich gut in Wasser. Aus ihnen entsteht also nie ein Niederschlag.

Bei den Chloriden gibt es wenige Ausnahmen: Silberchlorid und Blei(II)-chlorid lösen sich schlecht. Auch die meisten Sulfate sind löslich, nur Bariumsulfat und Blei(II)-sulfat fallen aus. Calciumsulfat liegt dazwischen und löst sich nur mäßig. Carbonate, Phosphate und Sulfide sind dagegen meist schwer löslich, sofern sie nicht zu einem Alkalimetall oder Ammonium gehören. Bei den Hydroxiden verhält es sich ähnlich.

Bei einem Test gehst du also jede mögliche Ionenkombination durch. Aus den Lösungen von A⁺B⁻ und C⁺D⁻ können theoretisch die neuen Salze A⁺D⁻ und C⁺B⁻ entstehen. Schlage beide in den Regeln nach. Ist mindestens eines schwer löslich, fällt es aus. Sind beide gut löslich, passiert nichts außer dem Vermischen der Ionen.

Mit einem festen Ablauf löst du jede Fällungsreaktion zuverlässig. Zuerst schreibst du die Formeln der beiden gelösten Salze auf und teilst sie gedanklich in ihre Ionen. Danach tauschst du die Partner: Das Kation des einen Salzes verbindet sich mit dem Anion des anderen. So erhältst du die zwei möglichen neuen Salze.

Im dritten Schritt prüfst du beide mit den Löslichkeitsregeln. Das schwer lösliche Salz ist dein Niederschlag, das gut lösliche bleibt gelöst. Nun stellst du die Gleichung auf und gleichst sie aus, denn auch hier muss links und rechts von jedem Element gleich viel stehen und die Ladung muss stimmen. Zum Schluss streichst du die Zuschauerionen, die auf beiden Seiten unverändert vorkommen, und erhältst die Ionengleichung.

Die Ionengleichung zeigt den Kern der Reaktion. Bei Silberchlorid lautet sie Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl↓, ganz gleich, ob die Chloridionen aus Natriumchlorid, Kaliumchlorid oder Salzsäure stammen. Genau darauf beruht die Nachweisreaktion für Chlorid, die du im Labor einsetzt.

Der häufigste Fehler ist, die Zuschauerionen in die Ionengleichung zu schreiben. Dann steht in der Gleichung Ag⁺ + NO₃⁻ + Na⁺ + Cl⁻ → AgCl↓ + Na⁺ + NO₃⁻. Das ist nicht falsch, aber unnötig lang und verdeckt den Kern. Streiche alles, was auf beiden Seiten unverändert vorkommt.

Ein zweiter Fehler betrifft das Ausgleichen. Wer bei Pb(NO₃)₂ + KI → PbI₂ + KNO₃ stehen bleibt, vergisst die Koeffizienten. Zähle deshalb immer nach, wie viele Atome und Ladungen links und rechts stehen. Auch die Indizes dürfen dabei nicht verändert werden, nur die Koeffizienten davor.

Der dritte Fehler ist, ein Salz im Niederschlag mit seiner Lösung zu verwechseln. Steht ein Salz als „(aq)“ in der Gleichung, ist es gelöst, steht es als „(s)“ oder mit Pfeil nach unten, ist es fest. Löslich bedeutet nicht, dass ein Salz überhaupt nicht ausfällt, sondern nur, dass es unter den Bedingungen gelöst bleibt. Auch ein „schwer lösliches“ Salz löst sich in winzigen Mengen.

Die Fällungsreaktion begegnet dir häufiger, als du denkst. Hartes Wasser enthält Calcium-Ionen, die mit Carbonat-Ionen zu Kalk reagieren und den Belag in Wasserkocher und Waschmaschine bilden. In Kläranlagen wird Phosphat aus dem Abwasser gefällt, indem man Eisen(III)- oder Aluminiumsalze zugibt. Die entstehenden schwer löslichen Phosphate setzen sich ab und gelangen so nicht in Flüsse und Seen, wo sie das Algenwachstum fördern würden.

Im Labor dient die Fällungsreaktion als Nachweis. Silbernitratlösung weist Chlorid-Ionen durch einen weißen Niederschlag nach, Bariumchloridlösung weist Sulfat-Ionen nach. Beim Arbeiten gelten klare Regeln. Silbernitrat ätzt und hinterlässt auf Haut und Kleidung schwarze Flecken. Bariumsalze und Bleisalze sind giftig. Trage deshalb Schutzbrille und Handschuhe und gib die Reste niemals in den Ausguss, sondern in den dafür vorgesehenen Abfallbehälter für Schwermetalle.