Löslichkeitsprodukt berechnen einfach erklärt: Formeln & Beispiele

Lerne, wie du das Löslichkeitsprodukt und die Sättigungskonzentration berechnest. Mit Schritt-für-Schritt-Anleitungen und Beispielen.

📅 Aktualisiert 31. August 20265 Min. Lesezeit✍️ Rocket Tutor Redaktion
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Löslichkeitsprodukt berechnen einfach erklärt: Formeln & Beispiele

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Student thinking

Hast du dich jemals gefragt, wie schmerzhafte Nierensteine entstehen? Sie bilden sich, wenn bestimmte Salze in unserem Urin eine kritische Grenze überschreiten und plötzlich als feste Kristalle ausfallen.

Nierensteine und Kristalle im Körper
Nierensteine und Kristalle im Körper

In der Chemie nennen wir diese kritische Grenze das Löslichkeitsprodukt. In dieser Lektion wirst du lernen, wie man genau berechnet, wann eine Lösung „voll“ ist und wann ein Stoff als Feststoff ausfällt. Mit diesem Wissen kannst du chemische Reaktionen vorhersagen und steuern – genau wie Ärzte versuchen, die Bildung von Nierensteinen zu verhindern.

Vorwissen

  • Stoffmengenkonzentration (cc): Gibt an, wie viele Teilchen in einem bestimmten Volumen gelöst sind. Formel: c=nVc = \frac{n}{V} (Stoffmenge durch Volumen).

    Beispiel: Wenn 2 mol2 \text{ mol} Salz in 1 l1 \text{ l} Wasser gelöst sind, ist die Konzentration 2 mol/l2 \text{ mol/l}.

  • Stoffmenge (nn) und molare Masse (MM): Um eine Masse in Gramm in eine Stoffmenge in Mol umzurechnen, nutzt man n=mMn = \frac{m}{M}.

    Beispiel: 58.4 g58.4 \text{ g} Kochsalz (NaCl\text{NaCl}) entsprechen genau 1 mol1 \text{ mol}, da die molare Masse 58.4 g/mol58.4 \text{ g/mol} beträgt.

  • Das Löslichkeitsprodukt (KLK_L): Das Produkt der Konzentrationen der gelösten Ionen in einer gesättigten Lösung.

    Beispiel für AgClAg++Cl\text{AgCl} \rightleftharpoons \text{Ag}^+ + \text{Cl}^-: KL=c(Ag+)c(Cl)K_L = c(\text{Ag}^+) \cdot c(\text{Cl}^-).

Aufgabentyp 1: Berechnung von KL und Sättigungskonzentration

Oft kennen wir nur die Masse eines Salzes, das sich in einem bestimmten Volumen Wasser gelöst hat. Daraus können wir das Löslichkeitsprodukt (KLK_L) berechnen.

Besonders aufpassen musst du, wenn ein Salz aus unterschiedlich vielen Ionen besteht, wie zum Beispiel Blei(II)-chlorid (PbCl2\text{PbCl}_2). Wenn sich ein Teilchen PbCl2\text{PbCl}_2 auflöst, entstehen ein Blei-Ion und zwei Chlorid-Ionen.

Blei-Ion und Chlorid-Ionen
Blei-Ion und Chlorid-Ionen

Das bedeutet: Die Konzentration der Chlorid-Ionen ist immer doppelt so hoch wie die der Blei-Ionen. Wenn wir die Konzentration des gelösten Salzes einfach cc nennen, dann gilt:

c(Pb2+)=cc(\textcolor{#08BFFF}{\text{Pb}^{2+}}) = c

c(Cl)=2cc(\textcolor{#53E5D6}{\text{Cl}^-}) = 2 \cdot c

Setzen wir das nun in die Formel für das Löslichkeitsprodukt ein. Erinnerung: Die Hochzahl in der Formel entspricht der Anzahl der Ionen im Salz!

KL=c(Pb2+)c2(Cl)K_L = c(\textcolor{#08BFFF}{\text{Pb}^{2+}}) \cdot c^2(\textcolor{#53E5D6}{\text{Cl}^-})

Jetzt ersetzen wir die Ionen durch unser cc und 2c2c:

KL=c(2c)2K_L = c \cdot (2c)^2

Wenn wir (2c)(2c) quadrieren, wird daraus 4c24c^2. Multiplizieren wir das noch mit dem ersten cc, erhalten wir die fertige Zauberformel für alle Salze, die aus drei Ionen (1:2 Verhältnis) bestehen:

KL=4c3K_L = 4c^3

Mit dieser Formel kannst du KLK_L berechnen, wenn du cc kennst, oder umgekehrt cc berechnen, wenn du KLK_L kennst (indem du die dritte Wurzel ziehst).

Schritt-für-Schritt-Anleitung

  1. Schreibe auf, wie das Salz in seine Ionen zerfällt. Achte auf die Anzahl der Ionen.
  2. Berechne zuerst die Stoffmenge mit n=mMn = \frac{m}{M} und danach die Konzentration mit c=nVc = \frac{n}{V}.
  3. Leite aus der Reaktionsgleichung ab, wie groß die Konzentration der einzelnen Ionen im Vergleich zum Salz cc ist.
  4. Stelle die Formel für KLK_L auf, setze deine Werte ein und rechne das Ergebnis aus.

Durchgerechnete Beispiele

Beispiel 0

Aufgabe

100 ml einer gesättigten Blei(II)-chlorid-Lösung (PbCl2\text{PbCl}_2) werden eingedampft. Die Masse des zurückbleibenden Bleichlorids beträgt 0.473 g0.473 \text{ g}. Die molare Masse von PbCl2\text{PbCl}_2 ist 278.1 g/mol278.1 \text{ g/mol}. Berechne das Löslichkeitsprodukt KLK_L.

Fortschritt
4 / 4
  1. Schritt 1
    Reaktionsgleichung aufstellen

    PbCl2Pb2++2Cl\text{PbCl}_2 \rightleftharpoons \text{Pb}^{2+} + 2\text{Cl}^-

  2. Schritt 2
    Konzentration des Salzes berechnen

    Wir setzen die Masse (m=0.473 gm = 0.473 \text{ g}), die molare Masse (M=278.1 g/molM = 278.1 \text{ g/mol}) und das Volumen (V=0.100 lV = 0.100 \text{ l}) in die Formel ein: c=0.473 g278.1 g/mol0.100 lc = \frac{0.473 \text{ g}}{278.1 \text{ g/mol} \cdot 0.100 \text{ l}} c0.017 mol/lc \approx 0.017 \text{ mol/l}

  3. Schritt 3
    Ionenkonzentrationen bestimmen

    Aus einem Teilchen PbCl2\text{PbCl}_2 entstehen ein Pb2+\text{Pb}^{2+} und zwei Cl\text{Cl}^-. Daher gilt: c(Pb2+)=c=0.017 mol/lc(\text{Pb}^{2+}) = c = 0.017 \text{ mol/l} c(Cl)=2c=0.034 mol/lc(\text{Cl}^-) = 2c = 0.034 \text{ mol/l}

  4. Schritt 4 · Ergebnis
    In das Massenwirkungsgesetz einsetzen

    KL=c(Pb2+)c2(Cl)K_L = c(\text{Pb}^{2+}) \cdot c^2(\text{Cl}^-) KL=0.017 mol/l(0.034 mol/l)2K_L = 0.017 \text{ mol/l} \cdot (0.034 \text{ mol/l})^2 KL2.0105 mol3/l3K_L \approx 2.0 \cdot 10^{-5} \text{ mol}^3/\text{l}^3

Ergebnis:

Das Löslichkeitsprodukt beträgt 2.0105 mol3/l32.0 \cdot 10^{-5} \text{ mol}^3/\text{l}^3.

Beispiel 1

Aufgabe

Wie groß ist die Sättigungskonzentration von Silberchlorid (AgCl\text{AgCl}) in Wasser? Das Löslichkeitsprodukt ist KL=1.61010 mol2/l2K_L = 1.6 \cdot 10^{-10} \text{ mol}^2/\text{l}^2.

Fortschritt
4 / 4
  1. Schritt 1
    Reaktionsgleichung aufstellen

    AgClAg++Cl\text{AgCl} \rightleftharpoons \text{Ag}^+ + \text{Cl}^-

  2. Schritt 2
    Ionenkonzentrationen bestimmen

    Hier zerfällt das Salz im Verhältnis 1:1. Wenn sich die Konzentration cc des Salzes auflöst, entstehen genau cc Silber-Ionen und cc Chlorid-Ionen. c(Ag+)=cc(\text{Ag}^+) = c c(Cl)=cc(\text{Cl}^-) = c

  3. Schritt 3
    In das Massenwirkungsgesetz einsetzen

    KL=c(Ag+)c(Cl)K_L = c(\text{Ag}^+) \cdot c(\text{Cl}^-) KL=cc=c2K_L = c \cdot c = c^2

  4. Schritt 4 · Ergebnis
    Nach der Konzentration auflösen

    Wir kennen KLK_L und suchen cc. Also ziehen wir die Wurzel: c2=1.61010 mol2/l2c^2 = 1.6 \cdot 10^{-10} \text{ mol}^2/\text{l}^2 c=1.61010 mol2/l2c = \sqrt{1.6 \cdot 10^{-10} \text{ mol}^2/\text{l}^2} c1.3105 mol/lc \approx 1.3 \cdot 10^{-5} \text{ mol/l}

Ergebnis:

Die Sättigungskonzentration von Silberchlorid beträgt 1.3105 mol/l1.3 \cdot 10^{-5} \text{ mol/l}.

Aufgabentyp 2: Der Gleichionige Effekt und Fällungsbedingungen

Stell dir vor, du hast eine gesättigte Lösung von Silberchlorid (AgCl\text{AgCl}). Die Lösung ist absolut "voll", es passt kein weiteres AgCl\text{AgCl} mehr hinein. Das Gleichgewicht sieht so aus:

AgCl (fest)Ag+ (gelo¨st)+Cl (gelo¨st)\text{AgCl (fest)} \rightleftharpoons \text{Ag}^+ \text{ (gelöst)} + \text{Cl}^- \text{ (gelöst)}

Was passiert nun, wenn wir von außen eine andere Flüssigkeit dazugeben, die ebenfalls Chlorid-Ionen enthält (zum Beispiel ganz normales Kochsalz, NaCl\text{NaCl})?

Silberchlorid und Natriumchlorid Lösung
Silberchlorid und Natriumchlorid Lösung

Wir haben nun plötzlich viel mehr Chlorid-Ionen im Wasser als vorher. Nach dem Prinzip von Le Chatelier weicht das System diesem Zwang aus. Es versucht, die überschüssigen Chlorid-Ionen wieder loszuwerden, indem es sie mit den Silber-Ionen verbindet. Das Ergebnis: Es bildet sich festes AgCl\text{AgCl}, das als Pulver auf den Boden sinkt. Diesen Vorgang nennt man Fällung.

Da das hinzugefügte Ion (Chlorid) bereits Teil unseres ursprünglichen Salzes war, nennt man dies den gleichionigen Effekt.

Um vorherzusagen, ob eine Fällung stattfindet, berechnen wir das Ionenprodukt. Das ist genau die gleiche Rechnung wie beim Löslichkeitsprodukt, nur mit den aktuellen Konzentrationen, die wir gerade im Becherglas haben:

  • Ionenprodukt < KLK_L: Die Lösung ist ungesättigt. Es fällt nichts aus.
  • Ionenprodukt = KLK_L: Die Lösung ist genau gesättigt.
  • Ionenprodukt > KLK_L: Es sind zu viele Ionen vorhanden. Das Salz fällt aus, bis das Ionenprodukt wieder genau auf den Wert von KLK_L gesunken ist.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

  1. Berechne das aktuelle Ionenprodukt der Lösung mit den vorhandenen Konzentrationen.
  2. Vergleiche das berechnete Ionenprodukt mit dem bekannten Löslichkeitsprodukt KLK_L.
  3. Sage die Fällung voraus: Ist das Ionenprodukt größer als das Löslichkeitsprodukt, fällt das Salz aus.

Durchgerechnete Beispiele

Beispiel 2

Aufgabe

Beobachten, wie ein Salz ausfällt, wenn sein spezifisches Löslichkeitsprodukt überschritten wird. Materialien: 50 ml50 \text{ ml} gesättigte Silberchlorid-Lösung (AgCl\text{AgCl}) mit etwas weißem Bodensatz, 5 ml5 \text{ ml} Kaliumiodid-Lösung (KI\text{KI}), Becherglas, Pipette. ⚠️ Sicherheitshinweis: Silber- und Iodverbindungen können gesundheitsschädlich sein und Flecken verursachen. Schutzbrille und Handschuhe tragen. Reste im Schwermetallabfall entsorgen.

Gelber Feststoff Silberiodid fällt aus
Gelber Feststoff Silberiodid fällt aus
Fortschritt
2 / 2
  1. Schritt 1
    Durchführung

    Betrachte das Becherglas mit der gesättigten Silberchlorid-Lösung. Am Boden liegt ein weißer Feststoff. Tropfe mit der Pipette langsam 5 ml5 \text{ ml} der Kaliumiodid-Lösung in das Becherglas.

  2. Schritt 2 · Ergebnis
    Beobachtung

    Sobald die Tropfen das Wasser berühren, bildet sich sofort ein neuer, kräftig gelber Feststoff, der zu Boden sinkt.

Ergebnis:

Silberiodid (AgI\text{AgI}) hat ein viel kleineres Löslichkeitsprodukt als Silberchlorid. Es ist also noch schwerer löslich. Sobald wir Iodid-Ionen hinzugeben, wird das extrem kleine KLK_L von Silberiodid sofort überschritten. Die Silber-Ionen verbinden sich lieber mit den Iodid-Ionen und fallen als gelbes Silberiodid aus.

Wichtige Erkenntnisse

  • Bei Salzen, die im Verhältnis 1:2 zerfallen (wie PbCl2\text{PbCl}_2), lautet die Formel für das Löslichkeitsprodukt immer KL=4c3K_L = 4c^3.
  • Der gleichionige Effekt besagt, dass die Zugabe eines Ions, das bereits im Salz vorhanden ist, zur Fällung führt.
  • Eine Fällung findet immer genau dann statt, wenn das Ionenprodukt (die aktuell berechnete Konzentration) größer ist als das Löslichkeitsprodukt KLK_L.

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Häufige Fragen

Was ist das Löslichkeitsprodukt?

Das Löslichkeitsprodukt ist ein Maß dafür, wie gut sich ein schwer lösliches Salz in Wasser löst. Es gibt die kritische Grenze an, ab der eine Lösung gesättigt ist. Wird dieser Wert überschritten, fällt der gelöste Stoff als fester Niederschlag aus.

Wie berechnet man das Löslichkeitsprodukt?

Du stellst zuerst die Reaktionsgleichung auf und bestimmst die Konzentrationen der einzelnen Ionen. Diese setzt du in das Massenwirkungsgesetz ein. Für ein Salz, das in drei Ionen zerfällt (wie Blei(II)-chlorid), lautet die vereinfachte Formel oft KL = 4c³.

Was besagt der gleichionige Effekt?

Der gleichionige Effekt tritt auf, wenn du einer gesättigten Lösung ein Ion hinzufügst, das bereits im gelösten Salz vorhanden ist. Dadurch wird das Löslichkeitsprodukt überschritten, und das Salz fällt aus, um das chemische Gleichgewicht wiederherzustellen.

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