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Fällung
Mit Fällung oder Präzipitation (von lateinisch praecipitatio ‚das Herabstürzen') wird in der Chemie das Ausscheiden eines gelösten Stoffes aus einer Lösung …
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Grundprinzip der Fällung
Fällung, auch Präzipitation genannt, bezeichnet in der Chemie das Ausscheiden eines gelösten Stoffes aus einer Lösung. Der Grund ist, dass die Löslichkeit dieses Stoffes überschritten wird. Dabei findet ein Phasenübergang statt: Die zuvor gelöste Substanz geht in einen festen Zustand über und erscheint als Niederschlag.
Ein Niederschlag kann als amorphe Flocken oder als kristallines Material entstehen. Die Flüssigkeit, die über dem Niederschlag steht, heißt Überstand.
Auslöser und Ablauf
Eine Fällung kann durch veränderte Umgebungsbedingungen ausgelöst werden. Dazu gehören Zusätze geeigneter Substanzen, sogenannte Fällungsmittel, Temperatur- und Druckänderungen, Verdunstung des Lösungsmittels oder eine Änderung der Polarität des Lösungsmittels.
Ein Fällungsmittel kann selbst Bestandteil des Niederschlags werden, die gelöste Substanz in eine schwerer lösliche Verbindung umwandeln oder nur die Lösungseigenschaften des Lösungsmittels verändern. Die Bildung des Niederschlags kann außerdem durch Fällungsreaktionen, durch eine Veränderung des pH-Werts oder durch Überschreiten des Löslichkeitsprodukts entstehen. Das Löslichkeitsprodukt beschreibt, wann bei schwer löslichen Stoffen eine gesättigte Lösung überschritten ist und ein Feststoff ausfällt.
Eigenschaften des Niederschlags
Die ausgefällten Feststoffe sind anfangs meist mikrokristallin oder amorph. Mikrokristallin bedeutet, dass sehr kleine Kristalle entstehen; amorph bedeutet, dass keine geordnete Kristallstruktur vorliegt.
Mit der Zeit kann durch Umkristallisation eine stabilere Kristallmodifikation entstehen. Außerdem können die Teilchen bei Alterung durch Agglomeration größer werden. Agglomeration bedeutet, dass kleine Teilchen zu größeren Teilchen zusammenlagern. Dadurch lassen sich Niederschläge oft besser filtrieren oder sie bilden leichter einen Bodensatz. Häufig nimmt bei der Alterung auch die Löslichkeit des Niederschlags weiter ab.
Anwendungen in Biochemie und Abwasserreinigung
In der Biochemie meint Präzipitation besonders das Ausfällen von Proteinen oder Nukleinsäuren. Die Wirkung bestimmter Salze auf die Löslichkeit solcher organischer Verbindungen wird mit der Hofmeister-Reihe beschrieben.
Zu den speziellen biochemischen Fällungsmethoden gehören die Ammoniumsulfat-Fällung, die PEG-Fällung, die TCA-Fällung, die Ethanolfällung und die Hitzefällung. TCA-Fällung, Ethanolfällung und Hitzefällung werden im Artikel als denaturierend bezeichnet; dabei wird die natürliche Struktur der betroffenen Moleküle verändert.
In der Abwasserreinigung wird Fällung mit Fällungsmitteln eingesetzt. Zur Entfernung kolloidal gelöster Inhaltsstoffe wird häufig zusätzlich Flockung mit Flockungsmitteln oder Flockungshilfsmitteln verwendet. Die ausgefällten Stoffe werden anschließend oft durch Sandfilter oder Polstofffiltration abgetrennt und zurückgehalten.
Coprezipitation
Coprezipitation ist eine besondere Form der Fällung. Dabei werden die Edukte zuerst in Lösung gebracht, damit sie homogen verteilt sind. Edukte sind die Ausgangsstoffe einer Reaktion.
Danach wird durch das Vermischen zweier Lösungen oder durch das Zuführen einer weiteren Lösung eine Fällungsreaktion ausgelöst. Dabei können unter anderem Hydroxide oder Carbonate entstehen. Das Ergebnis ist ein homogenes Festkörpergemisch, das filtriert und weiterverarbeitet werden kann. Eine mögliche Weiterverarbeitung ist das Brennen in einem Ofen, zum Beispiel bei der Nickelaluminat-Synthese.
