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Skript zum Praktikum

Anorganische Chemie

für Nanostrukturwissenschaften

Von Clemens Bruhn und Susanne Völker

2. Semester

SS 2011

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Inhaltsverzeichnis Vorbemerkungen 4

Laborordnung 4 Verhalten bei Unfällen 5 Verhalten bei den Versuchen 5 Entsorgung 6

Überblick über die durchzuführenden Analysen und Pr äparate 7 1 Anorganisch-Qualitative Analyse 8 Lösen der Proben 8 Teil A Anionen 8

A 1 Halogene 8

A 2 Schwefel 10 A 3 Stickstoff 11 A 4 Phosphor 13 A 5 Kohlenstoff 14 A 6 Silicium 15 A 7 Bor 15 A 8 Sodaauszug 16 Analyse 16

Teil B Ammoniumcarbonat-Gruppe und Lösliche Grupp e 17

B 1 Ammonium 17

B 2 Lithium, Natrium, Kalium 17 B 3 Magnesium, Calcium, Strontium, Barium 18 Analyse 21

Teil C Ammoniumsulfid-Gruppe 22

C 1 Aluminium 22

C 2 Chrom 23 C 3 Mangan 24 C 4 Eisen 25 C 5 Cobalt, Nickel 26 C 6 Zink 27 Analyse 28

Teil D Schwefelwasserstoff- Gruppe 29

D 1 Zinn, Blei 29

D 2 Antimon, Bismut 30 D 3 Kupfer, Silber 32 Analyse 34

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Teil E und F Reinstoffanalyse und Gesamtanalyse 35

Allgemeine Vorproben 35 Optische Prüfung 35 Lösungsverhalten 36 Flammenfärbung 36 Boraxperle bzw. Phosphorsalzperle 37 Oxidationsschmelze 37 Sodaauszug für Anionen 37 Ausgewählte Vorproben 38 Kationennachweise 38 Anionennachweise 39 Analysen 41

Allgemeiner Kationentrennungsgang 42

Salzsäure-Gruppe 42

Schwefelwasserstoff-Gruppe 43 Ammoniumsulfid-Gruppe 45 Ammoniumcarbonat-Gruppe und Lösliche Gruppe 47

2 Anorganisch-Quantitative Analyse 48 Teil A Redox-Titration 48 Teil B Photometrie 52 3 Anorganische Präparate 55 Teil A Präparat 1 55 Teil B Präparat 2 55 Vorprotokoll Präparat 56 Literatur 58

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Vorbemerkungen Laborordnung Informieren Sie sich über Notausgänge, Fluchtwege, Not-Aus-Schalter für die elektrische Anlage, Feuermelder, Feuerlöscher, Löschdecken, Löschsand, Notduschen, Augenduschen, Erste-Hilfe-Kasten und andere Sicherheitseinrichtungen, wie z.B. Ersthelfer.

Schwangere, stillende Mütter und Personen, die der Sicherheit nicht belehrt wurden (z.B. Besucher), haben keinen Zutritt zu den Praktikumsräumen. Im Labor gilt striktes Verbot für Essen und Trinken. Auch die Aufbewahrung von Ess- und Trinkwaren im Labor ist nicht gestattet. Der Genuss von alkoholischen Getränken unmittelbar vor oder während des Praktikums führt zum Ausschluss vom Praktikum für den jeweiligen Tag. Jacken und Taschen sind nicht im Labor, sondern in dem dafür vorgesehenen Raum aufzubewahren. Wertsachen können mit ins Labor genommen werden. Im Labor und auf den Gängen gilt striktes Rauchverbot. Beim Aufenthalt im Labor sind grundsätzlich geschlossener Laborkittel, geschlossenes, trittsicheres Schuhwerk, langes Beinkleid und Schutzbrille zu tragen. Lange Haare dürfen nicht offen getragen werden. Das Tragen von Schutzhandschuhen empfiehlt sich in manchen Fällen. Achten Sie jedoch darauf, dass Sie nichts mit Schutzhandschuhen anfassen, was von anderen Studierenden ohne Schutzhandschuhe angefasst werden könnte, beispielsweise ein Wasserhahn. Das Tragen von Kontaktlinsen sowie die Benutzung von Mobiltelefonen sind im Laborbereich untersagt. Chronische Krankheiten sowie Allergien gegen bestimmte Substanzen sind vor Beginn des Praktikums anzuzeigen. Die Arbeits- und Laborplätze sind abends sauber zu verlassen. Den Anweisungen der Praktikumsbetreuer ist unbedingt Folge zu leisten. Wiederholte Verstöße gegen die Laborordnung können den Ausschluss von der Nutzung des Labors zur Folge haben. Für die zugewiesenen verschließbaren Laborplätze inklusive der Platzausrüstung sind die Studierenden verantwortlich. Vor Beginn und nach dem Ende des Praktikums sind die Platzausrüstungen sorgfältig zu überprüfen. Abhanden gekommene, beschädigte und zerbrochene Geräte werden von den Studierenden ersetzt. Die Platzausrüstung wird nach Beendigung des Praktikums nur in sauberem und trockenem Zustand übernommen.

NOTRUF – TELEFONNUMMER: 112

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Verhalten bei Unfällen Jeder Unfall und jede (auch kleinere) Verletzung ist sofort dem zuständigen Betreuer zu melden. In Notfällen hat die Versorgung von Verletzten unter Selbstschutz Vorrang! Sofort-Maßnahmen bei Verletzung der:

Haut Sofort mit viel Wasser abwaschen ⇒ gegebenenfalls Notdusche benutzen!

ACHTUNG, bei konzentrierter Schwefelsäure erst trocken tupfen

Keine Lösungsmittel verwenden

Alle betroffenen Kleidungsstücke entfernen Augen Sofort mit viel Wasser spülen (mindestens 10 Minuten) ⇒ Augendusche benutzen! Atemwege Frische Luft zuführen

Flach und warm legen Verhalten bei den Versuchen Informieren Sie sich vor Versuchsbeginn über die verwendeten Gefahrstoffe. Alle Chemikaliengefäße, Reagenzgläser und Rollrandgläser sind sorgfältig zu beschriften. Alle gekennzeichneten Versuche (Gift, Abzug) müssen unter dem Abzug durchgeführt werden. Die Frontschieber unbenutzter Abzüge sind geschlossen zu halten, weil die Entlüftungswirkung in den anderen sonst verringert wird. Jeder Versuch muss sorgfältig vorbereitet werden, so dass die Gefährlichkeit der verwendeten und entstehenden Chemikalien eingeschätzt werden kann. Der Verbrauch von Gas, Wasser, Elektrizität und Chemikalien ist auf das Notwendigste zu beschränken. Brenner und Gas sind vor Verlassen des Labors abzustellen. Aus den Vorratsgefäßen werden nur die benötigten Mengen an Chemikalien entnommen, da nicht benötigtes Material nicht wieder in das Vorratsgefäß zurückgegeben werden darf. Niemals die Öffnung eines Reagenzglases auf eine Person richten. Brennbare (organische) Lösungsmittel nicht über einer offenen Flamme erhitzen. Niemals etwas zu einer konzentrierten Säure oder Lauge geben, immer umgekehrt verfahren.

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Entsorgung Bei Abfällen muss grundsätzlich zwischen Sonderabfall und Restabfall unterschieden werden. Zum gewöhnlichen Abfall, der dem Hausmüll bzw. dem Abwasser zugeführt werden kann gehören auch Chemikalien, die nicht als Gefahrstoff eingestuft sind. Säuren und Laugen sind vor der Entsorgung zu verdünnen. Über die Entsorgung gefährlicher bzw. reaktiver Stoffe muss sich im Einzelfall kundig gemacht werden. Chemikalienabfälle werden in gekennzeichneten Sonderabfallbehältern gesammelt. Es ist zu beachten, dass das Volumen der flüssigen und festen Sonderabfälle klein gehalten wird. Reste werden unverdünnt in die entsprechenden Behälter gegeben und bei giftigen oder gefährlichen Chemikalien maximal einmal nachgespült. Es stehen folgende Behälter bereit: I Wässrige Abfälle (Flasche bzw. Kanister) für - wässrige Schwermetallreste - mit organischen Resten kontaminierter wässrige Schwermetallreste dazu gehören u. a. Salze und Verbindungen von: Antimon, Barium, Blei, Cobalt, Chrom, Kupfer, Mangan, Nickel, Zinn, Zink, Silber (vorher ansäuern, da sich sonst explosionsfähiges Knallsilber (Ag3N) bilden kann) Die Abfallbehälter dürfen nicht vollständig gefüllt werden, sondern müssen vom Labordienst rechtzeitig in den Sammelkanister entleert werden. II Organische Abfälle (Kanister) für - organische Lösungsmittelreste ohne Halogene (z.B. Aceton, …) - organische Lösungsmittelreste mit Halogenen (z.B. Chloroform, …) III Feststoffabfälle (blaue Tonne) für - stark kontaminierte Filterpapiere - stark kontaminiertes „Universal-Laborpapier“ - kontaminierte Handschuhe Glas- und Porzellanabfälle werden nach Reinigung in die dafür vorgesehene Tonne gegeben. In die Hausmülltonnen dürfen nur nicht kontaminierte Abfälle entsorgt werden.

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Überblick über die durchzuführenden Analysen und Pr äparate 1. Anorganisch-Qualitative Analysen 1 A Anionen 1 B Ammoniumcarbonat-Gruppe und Lösliche Gruppe 1 C Ammoniumsulfid-Gruppe 1 D Schwefelwasserstoff-Gruppe 1 E Reinstoff 1 F Gesamtanalyse 2. Anorganisch-Quantitative Analysen 2 A Manganometrie 2 B Photometrische Bestimmung von Kupfer(II) 3. Anorganische Präparate 3 A 1. Präparat 3 B 2. Präparat

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1 Anorganisch-Qualitative Analyse LÖSEN DER PROBEN Man prüft das Lösungsverhalten der Proben wie auf Seite 37 beschrieben. Verwenden Sie für Ihre Analysen keine reaktiveren Lösungsmittel als nötig. Achten Sie darauf, dass im Lösungsmittel enthaltene Ionen die Nachweisreaktionen nicht stören. Lösungsversuche mit unbekannten Proben müssen unter dem Abzug durchgeführt werden, da eventuell giftige Gase entstehen können. Das Lösungsverhalten der Probe ist im Protokoll zu beschreiben. Teil A Anionen VORPROBEN A 1 Halogene

A 1.1 ABZUG! Man gibt jeweils eine kleine Spatelspitze a) Kalium- bzw. Natriumfluorid (VORSICHT! säurefeste Handschuhe notwendig) b) Kalium- bzw. Natriumchlorid c) Kalium- bzw. Natriumbromid d) Kalium- bzw. Natriumiodid in ein Reagenzglas, tropft etwa 10 Tropfen konzentrierte Schwefelsäure zu und erwärmt vorsichtig im Wasserbad. Man weist den Säurecharakter der entstehenden Gase mit feuchtem Indikatorpapier nach. � Notieren Sie die pH-Werte. � Erklären Sie die unterschiedlichen Reaktionen anhand einfacher chemischer Gleichungen. � Wie verhalten Sie sich, wenn Sie Flusssäure auf die Haut bekommen? � Kennen Sie den Begriff Pseudohalogene/-halogenide? A 1.2 ABZUG! Nachweisreaktion für Bromid und Iodid Man säuert sehr verdünnte (!) Lösungen von a) Kalium- bzw. Natriumbromid b) Kalium- bzw. Natriumiodid c) Kalium- bzw. Natriumbromid/Kalium- bzw. Natriumiodid (etwa 1:1) mit verdünnter Schwefelsäure an und überschichtet mit etwa 1 mL Petrolether. Dann gibt man tropfenweise Chlorwasser zu der Lösung und schüttelt jeweils kräftig (Stopfen verwenden). � Formulieren Sie die Umsetzungen von a) und b) in chemischen Gleichungen. � Welche Halogene befinden sich bei a) und b) in der organischen Petroletherphase und

woran erkennen Sie das? � Was passiert, wenn bei a) und b) Chlorwasser im Überschuss zugegeben wird? � Was passiert bei c), also gleichzeitiger Anwesenheit von Bromid und Iodid? � Wie ist das allgemeine Redoxverhalten der Halogenide/Halogene? A 1.3 ABZUG! Man gibt zu je 1 mL a) Chlorwasser b) Bromwasser c) Iodwasser etwa 1 mL Petrolether und schüttelt kräftig (Stopfen verwenden). Unter wiederholtem Schütteln tropft man verdünnte Natronlauge bis zur Entfärbung zu und säuert die Lösungen anschließend wieder mit verdünnter Salzsäure an. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen und interpretieren Sie Ihre Ergebnisse. � Wie heißen die Reaktionstypen?

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A 1.4 ABZUG! Nachweisreaktion für Chlorid, Bromid und Iodid Man säuert Lösungen von a) Alkalichlorid b) Alkalibromid c) Alkaliiodid mit verdünnter Salpetersäure an und gibt einige Tropfen Silbernitratlösung zu. Die entstandenen Niederschläge werden zentrifugiert und mehrmals mit demineralisiertem Wasser gewaschen. Dann überprüft man die Löslichkeit der Niederschläge in frisch bereiteter konzentrierter (kalt gesättigter) Ammoniumcarbonatlösung (alternativ in verdünnter Ammoniaklösung) und in konzentrierter Ammoniaklösung. Zur Überprüfung ob ein Niederschlag tatsächlich in Lösung gegangen ist versetzt man dann einen Teil der überstehenden Ammoniumcarbonat- bzw. Ammoniaklösung mit Kaliumiodidlösung. Im Trennungsgang kann bei Anwesenheit von Sulfid schwarzes AgS ausfallen. Solche Proben mit Schwefelsäure ansäuern, entstehendes H2S verkochen und anschließend die Halogenidtrennung durchführen. � Wie werden Silberreste (und speziell ammoniakalische Silberreste) entsorgt? � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Formulieren Sie einfache Reaktionsgleichungen für die Fällungen. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen der Löslichkeitsuntersuchungen tabellarisch und

interpretieren Sie Ihre Ergebnisse. � Die Reaktion mit Ammoniak ist eine Komplexbildungsreaktion. Bei Zugabe von Säure fällt

wiederum ein Niederschlag aus. Stellen Sie das Massenwirkungsgesetz für diese Reaktion auf und interpretieren Sie die Gleichung.

A 1.5 ABZUG! Nachweisreaktion für Fluorid (Ätz- bzw. Kriechprobe) Vorprobe für die Tauglichkeit des Reagenzglases für diese Reaktion: Man gibt etwas konzentrierte Schwefelsäure in ein Reagenzglas und schüttelt kurz, so das die Innenwand von der öligen Säure vollständig benetzt wird. Wenn der Flüssigkeitsfilm erst allmählich reißt und die Säure langsam von der Glaswandung abläuft, ist das Reagenzglas geeignet. Dann gibt man eine kleine Spatelspitze Natriumfluorid (VORSICHT! säurefeste Handschuhe notwendig) und erwärmt vorsichtig im Wasserbad (die Säure darf nicht schäumen). Dann untersucht man das Fliessverhalten und den Meniskus der Schwefelsäure. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen und erklären Sie diese. A 1.6 Nachweisreaktion für Fluorid Durch Versetzen einer Aluminiumsulfatlösung mit wenig verdünnter Natronlauge wird weißes Aluminiumhydroxid, Al(OH)3, gefällt. Der Niederschlag wird dekantiert und mit demineralisiertem Wasser solange gewaschen, bis die Waschlösung keine alkalische Reaktion mehr zeigt (mit pH-Papier prüfen). Zu diesem frisch gefällten Al(OH)3 werden 3 Tropfen Phenolphthaleinlösung und in Wasser gelöstes Natriumfluorid gegeben. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen und erklären Sie diese. A 1.7 Nachweisreaktion für Chlorat Eine wässrige, nicht zu verdünnte Kaliumchloratlösung wird mit verdünnter Schwefelsäure angesäuert und auf zwei Reagenzgläser verteilt. Eine Probe wird direkt mit einigen Tropfen Silbernitratlösung versetzt. Zu der anderen Probe gibt man einige Zinkgranalien, erhitzt kräftig und versetzt dann mit einigen Tropfen Silbernitratlösung. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Erstellen Sie eine Redoxgleichung. � Womit könnten Sie Zink ersetzen? � Wo finden Chlorate im täglichen Leben Verwendung?

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A 1.8 ABZUG! Etwa 1 mL einer verdünnten Kaliumchloridlösung wird mit einigen Tropfen verdünnter Perchlorsäure versetzt. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen und formulieren Sie eine chemische Gleichung. � Kann die Reaktion analog auch mit Natriumchlorid durchgeführt werden? � Für welches Element ist diese Reaktion der Nachweis? A 2 Schwefel A 2.1 In einem trockenen Reagenzglas mischt man stöchiometrische Mengen Eisen- und Schwefelpulver und erhitzt vorsichtig. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Welches Produkt ist entstanden? � Formulieren Sie eine Reaktionsgleichung mit Oxidationszahlen.

A 2.2 ABZUG! In einem Reagenzglas erhitzt man etwas Schwefelpulver zum Schmelzen. An der Luft fängt es unter Bildung eines stechend riechenden, farblosen Gases Feuer. � Welche Reaktion ist eingetreten? � Formulieren Sie eine Reaktionsgleichung mit Oxidationszahlen.

A 2.3 ABZUG! 4 mL des ausstehenden H2S-Wassers werden in ein Reagenzglas gegeben und vorsichtig der pH-Wert bestimmt. Die Lösung für Versuch 2.4 aufheben. � Interpretieren Sie Ihre Ergebnisse.

A 2.4 ABZUG! Nachweisreaktion für Sulfid Man teilt das in Versuch A 2.3 verwendete H2S-Wasser auf 4 Reagenzgläser auf. Zwei Proben werden mit verdünnter Salzsäure angesäuert und zwei Proben werden mit verdünnter Ammoniaklösung leicht alkalisch gemacht und mit Ammoniumchlorid abgepuffert. Zu je einer der sauren und alkalischen Lösungen gibt man einige Tropfen einer a) Kupfersulfatlösung b) Cobaltsulfatlösung. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Wie erhält man eine quantitative Fällung von Zinksulfid? � Erklären Sie anhand Ihrer Ergebnisse die Löslichkeitsprodukte der Metallsulfide. � Wo nutzen Sie diesen Effekt im Trennungsgang aus?

A 2.5 ABZUG! Nachweisreaktion für Sulfid Eine kleine Spatelspitze Natriumsulfid wird im Reagenzglas mit halbkonzentrierter Salzsäure übergossen und das Reagenzglas mit feuchtem Bleiacetatpapier abgedeckt. Man kann das Reagenzglas auch mit einem Gärröhrchen verschließen, in das man feuchtes Bleiacetatpapier gesteckt hat. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen und interpretieren Sie diese.

A 2.6 ABZUG! In einem Reagenzglas wird eine Eisen(III)-chloridlösung mit verdünnter Schwefelsäure angesäuert und vorsichtig mit H2S-Wasser versetzt. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Formulieren Sie eine Reaktionsgleichung mit Oxidationszahlen.

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A 2.7 Man gibt in einem Reagenzglas einige Tropfen konzentrierte Schwefelsäure VORSICHTIG zu einigen Millilitern Wasser. Man prüft nach einigen Minuten die Außentemperatur des Reagenzglases. � Begründen Sie, warum Sie nicht umgekehrt verfahren sollten. � Wie verfahren Sie, wenn Ihnen konzentrierte Schwefelsäure auf die Haut gelangt? A 2.8 Man wirft einen kleinen Holzspan in konzentrierte Schwefelsäure. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen und interpretieren Sie diese. � Wo macht man sich diese Eigenschaft von Schwefelsäure zunutze? A 2.9 ABZUG! Man gibt in zwei Reagenzgläser jeweils etwas Zink und übergießt dann mit a) verdünnter Schwefelsäure b) konzentrierter Schwefelsäure c) konzentrierter Schwefelsäure und erwärmt. � Formulieren Sie die Reaktionen als chemische Gleichungen. � Welche Gase entstehen bei a) und c)? � Wie würden sich Eisen und Kupfer beim Übergießen und Erwärmen mit konzentrierter

Schwefelsäure verhalten? A 2.10 Nachweisreaktion für Sulfat Man säuert eine nicht zu konzentrierte Natriumsulfatlösung mit verdünnter Salzsäure an (pH = 1-2) und gibt einige Tropfen Bariumchloridlösung dazu. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen und interpretieren Sie diese. � Warum säuert man die Lösung an? � Welche Grenzstrukturen kennen Sie für das Sulfatanion? � Vergleichen Sie die Löslichkeit der Erdalkalisulfate. A 2.11 Man schüttelt eine verdünnte Natriumthiosulfatlösung mit Iodlösung. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Zeichnen Sie eine Grenzstruktur des Produktes (nicht Iodid). A 2.12 ABZUG! Man säuert etwas Natriumthiosulfatlösung mit verdünnter Salzsäure an und beobachtet die Lösung einige Zeit. �Notieren Sie Ihre Beobachtungen und interpretieren Sie diese. � Was ist der Tyndall-Effekt? A 2.13 Man versetzt einige Tropfen einer Iodlösung mit 3 Tropfen Stärkelösung und gibt dann tropfenweise eine Natriumsulfitlösung zu. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen und interpretieren Sie diese. A 3 Stickstoff

A 3.1 ABZUG! Man mischt in einem Reagenzglas etwas gesättigte Ammoniumchloridlösung mit etwas gesättigter Natriumnitritlösung und erwärmt vorsichtig. Wenn die Gasentwicklung einsetzt, entfernt man die Heizquelle und hält einen glühenden Span in das Gas. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen und stellen Sie eine chemische Gleichung auf.

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A 3.2 ABZUG! Vorprobe auf Nitrit Man übergießt etwas Natriumnitrit in einem Reagenzglas vorsichtig mit etwas konzentrierter Schwefelsäure. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Formulieren Sie eine Reaktionsgleichung. � Wie viele gasförmige Produkte erwarten Sie? � Warum ist freie salpetrige Säure nicht isolierbar? Formulieren Sie theoretische tautomere

Grenzformen.

A 3.3 ABZUG! Man gibt in einem Reagenzglas zu etwas verdünnter Schwefelsäure einige Tropfen Kaliumpermanganatlösung und dann einige Tropfen frisch hergestellter Natrium- oder Ammoniumnitritlösung. Restliche Nitritlösung für die Versuche 3.4 und 3.5 aufheben. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen und erstellen Sie eine Redoxgleichung.

A 3.4 ABZUG! Man verdünnt wenig der für A 3.3 hergestellten Nitritlösung mit etwas Wasser, gibt Kaliumiodidlösung zu und säuert mit einigen Tropfen verdünnter Schwefelsäure an. Dann gibt man etwas Stärkelösung dazu. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen und erstellen Sie eine Redoxgleichung. � Diese Reaktion erklärt die hohe Toxizität der Nitrite. Was passiert mit Nitriten im

Stoffwechsel?

A 3.5 ABZUG! Nachweisreaktion für Nitrit Man säuert ein wenig der für A 3.3 hergestellten Nitritlösung mit verdünnter Schwefelsäure an und gibt einige Kristalle Eisen(II)-sulfat dazu. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Interpretieren Sie Ihre Ergebnisse durch eine Redoxgleichung. A 3.6 ABZUG! Nachweisreaktion für Nitrat Man gibt eine Spatelspitze Natriumnitrat in ein Reagenzglas, versetzt mit etwas verdünnter Natronlauge, gibt etwas Zinkstaub hinzu und erwärmt vorsichtig. Man prüft VORSICHTIG den Geruch und mit einem angefeuchteten pH-Papier den pH-Wert des entstehenden Gases. � Formulieren Sie eine Reaktionsgleichung. � Was passiert, wenn man Zink mit Natronlauge erwärmt? A 3.7 ABZUG! Nachweisreaktion für Nitrat (Ringprobe) Man gibt zu einer mit verdünnter Schwefelsäure nicht zu stark angesäuerten Eisen(II)-sulfatlösung einige Tropfen einer Nitratsalzlösung. Dann unterschichtet man vorsichtig mit konzentrierter Schwefelsäure, indem man die Säure langsam an der schräg gehaltenen Reagenzglaswand nach unten laufen lässt. Im Trennungsgang Störung der Reaktion durch Bromid und Iodid, da diese zu den Elementen reduziert werden. In diesem Fall Reaktion 3.8 als Nachweis verwenden. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen an der Phasengrenze. � Formulieren Sie eine Reaktionsgleichung. � Woher kennen Sie diese Reaktion? � Welchen zusätzlichen Effekt hat die konzentrierte Schwefelsäure? � Warum ist 95 prozentige Salpetersäure braun gefärbt? � Für die biologisch Interessierten: Kennen Sie die Xanthoproteinreaktion?

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A 3.8 ABZUG! Nachweisreaktion für Nitrat (Lunges Reagenz) 2-3 Tropfen Ammonium- oder Natriumnitratlösung werden mit Eisessig angesäuert und auf einer gut gereinigten (!) weißen Tüpfelplatte mit je einem Tropfen Reagenzlösung A und B sowie einer Spatelspitze Zinkstaub versetzt. Lunges Reagenzlösung A: 1 prozentige Lösung von Sulfanilsäure in 30 prozentiger Essigsäure Lunges Reagenzlösung B: konzentrierte Lösung von 1-Naphthylamin in 30 prozentiger Essigsäure (ACHTUNG! Enthält Verunreinigungen von krebserregendem 2-Naphthylamin.) � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Informieren Sie sich über die ablaufenden Reaktionen und die zugehörigen Reaktionsgleichungen. � Kann man diese Reaktion auch zum Nachweis von Nitrit anwenden? A 4 Phosphor A 4.1 Nachweisreaktion für Phosphat Man versetzt etwa 1 mL Magnesiumchloridlösung zuerst mit verdünnter Ammoniaklösung bis zur Fällung eines Niederschlags und danach mit Ammoniumchloridlösung bis der Niederschlag sich wieder aufgelöst hat. Zu dieser so genannten Magnesiamischung gibt man tropfenweise eine verdünnte Dinatriumhydrogenphosphatlösung. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen und interpretieren Sie diese. � Warum arbeiten Sie in einem NH3/NH4

+-Puffersystem? A 4.2 Nachweisreaktion für Phosphat Zu wenig Ammoniummolybdatlösung, die mit verdünnter Salpetersäure versetzt ist, gibt man wenige Tropfen einer mit verdünnter Salpetersäure angesäuerten Dinatriumhydrogenphosphat-lösung und erwärmt vorsichtig (VORSICHT! Die Mischung kann spritzen). Reduzierende Ionen stören den Nachweis, gegebenenfalls die Lösung vorher mit konzentrierter Salpetersäure erwärmen, bis keine braunen Gase mehr entstehen. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Formulieren Sie eine Reaktionsgleichung. � Wie heißt das Reaktionsprodukt? � Begründen Sie, warum man nur wenig Phosphatlösung zugibt und warum man nicht

umgekehrt verfahren kann. A 4.3 ABZUG! Nachweisreaktion für Phosphat 2 mL einer Natriumdihydrogenphosphatlösung werden mit 2 mL konzentrierter Salzsäure (Vorsicht) versetzt. Zu der salzsauren Lösung gibt man etwa 1 mL der ausstehenden Zirkonylchloridlösung und erhitzt für 2-3 Minuten am Bunsenbrenner. Es fällt weißes, flockiges Zirkoniumphosphat, Zr3(PO4)4, aus. Bei verdünnteren Lösungen muss längere Zeit erhitzt werden. � Formulieren Sie die Reaktionsgleichung? � Handelt es sich dabei um eine Redoxreaktion?

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A 4.4 Vorprobe Man bringt ein Magnesiastäbchen in der Bunsenbrennerflamme zum Glühen, taucht es in Natriumammoniumhydrogenphosphat (Phosphorsalz) und hält es erneut in die Flamme, bis das Phosphat zu einer glasklaren Schmelze geschmolzen ist. Diese heiße Phosphorsalzperle feuchtet man etwas an, nimmt einige Kristalle a) Cobaltsalz b) Mangansalz c) Eisensalz auf und erhitzt jedes Salz einmal in der oxidierenden und einmal in der reduzierenden Bunsenbrenner-Flamme. � Welche Farben haben die Phosphorsalzperlen? A 5 Kohlenstoff

A 5.1 ABZUG! Man gibt etwas konzentrierte Ameisensäure in ein Reagenzglas und gibt dann vorsichtig einige Tropfen konzentrierte Schwefelsäure dazu. � Welches Gas entsteht? � Was ist an dem entstehenden Gas so besonders? � Welche Rolle spielt dieses Gas im Hochofenprozess? A 5.2 Nachweisreaktion für Carbonat und Kohlendioxid Man übergießt in einem Reagenzglas oder besser einem Zentrifugenglas etwas Natriumcarbonat mit verdünnter Salzsäure und setzt schnell ein mit klarem Barytwasser, Ba(OH)2, gefülltes Gärröhrchen auf, durch das das entstehende Gas geleitet wird. Alternativ kann man auch vorsichtig einen Glasstab mit einem anhaftenden Tropfen Barytwasser über die Lösung halten. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Welches Gas entsteht? � Wo findet das entstehende Gas im täglichen Leben Verwendung? � Welches Produkt entsteht beim Einleiten in das Barytwasser? � Alternativ kann man statt Barytwasser Kalkwasser verwenden. Was ist das, und wo spielt

der Vorgang in der Natur eine Rolle? A 5.3 Nachweisreaktion für Carbonat Man übergießt in einem Reagenzglas etwas Soda oder Kalk oder Marmor mit verdünnter Salzsäure und weist das entstehende Gas nach. � Kennen Sie die chemische Zusammensetzung von Soda, Kalk und Marmor? � Formulieren Sie eine Reaktionsgleichung. A 5.4 Man versetzt Lösungen von a) Natriumcarbonat b) Natriumhydrogencarbonat c) Natriumcarbonat d) Natriumhydrogencarbonat jeweils mit etwas Phenolphthalein (Indikator) und erhitzt die Proben c) und d). � Notieren Sie Ihre Beobachtungen und interpretieren Sie diese durch einfache chemische

Gleichungen. � Hydrogencarbonat kann Protonen aufnehmen und abgeben. Wie nennt man diese

Eigenschaft? Formulieren Sie die Gleichungen. � Beschreiben Sie die Gleichgewichtsreaktionen beim Einleiten von CO2 in Wasser.

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A 5.5 Nachweisreaktion für Acetat Man verreibt etwas festes Natriumacetat mit der mehrfachen Menge Kaliumhydrogensulfat und macht eine Geruchsprobe. NICHT bei Anwesenheit von Fluorid durchführen. � Formulieren Sie die Reaktion anhand einer chemischen Gleichung. A 5.6 Nachweisreaktion für Acetat Man übergießt etwas Natriumacetat in einem Schälchen mit etwas konzentrierter Schwefelsäure und Ethanol und vermischt die Substanzen gut. Dann deckt man das Schälchen mit einem Uhrglas ab, lässt für ca. 15 Minuten ruhen und macht dann eine Geruchsprobe. � Formulieren Sie für diese organische Grundreaktion die chemische Gleichung. A 5.7 Nachweisreaktion für Oxalat Man säuert etwas Oxalsäure mit verdünnter Schwefelsäure an und gibt dann einige Tropfen Kaliumpermanganatlösung dazu. Dann teilt man die Probe, erwärmt gelinde einen Teil und beobachtet beide Proben eine Zeit lang. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen und interpretieren Sie diese. � Welche Struktur hat Oxalsäure? � Kennen Sie einige Eigenschaften von Oxalsäure? A 6 Silicium

A 6.1 ABZUG! Nachweisreaktion für Silikat Man gibt einen Tropfen einer Calciumfluoridaufschlämmung auf einen durchsichtigen Glasobjektträger, tropft 1 bis 2 Tropfen konzentrierter Schwefelsäure darauf und bedeckt mit einem zweiten durchsichtigen Glasobjektträger. Nach einigen Minuten Einwirkzeit wäscht man beide Objektträger gut ab und überprüft, ob eine Ätzung stattgefunden hat. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Formulieren Sie eine Reaktionsgleichung. � Kennen Sie einige Besonderheiten von Silicaten (Vorkommen, Struktur, …)? A 7 Bor

A 7.1 ABZUG! Nachweisreaktion für Borat Man gibt eine Spatelspitze Dinatriumtetraborat (Borax, Metaborat) in eine trockene Abdampfschale und übergießt den Feststoff mit 5 mL Methanol. Dann gibt man 5 Tropfen konzentrierte Schwefelsäure dazu, deckt das Schälchen mit einem Uhrglas ab, lässt für einige Minuten ruhen und entzündet dann VORSICHTIG die entstehenden Dämpfe in einem abgedunkelten Abzug. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Wozu geben Sie die Schwefelsäure dazu? � Zu welcher Verbindungsklasse gehört das entstandene Produkt und woher kennen Sie

diese? � Welchem Element ähnelt Bor in vielen Eigenschaften und warum?

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A 7.2 Vorprobe Man bringt ein Magnesiastäbchen in der Bunsenbrennerflamme zum Glühen, taucht es in Borax und hält es erneut in die Flamme, bis das Borax zu einer glasklaren Schmelze geschmolzen ist. Mit dieser heißen Boraxperle nimmt man einige Kristalle a) Cobaltsalz b) Kupfersalz c) Mangansalz auf und erhitzt jedes Salz einmal in der oxidierenden und einmal in der reduzierenden Flamme. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Formulieren Sie eine exemplarische Reaktionsgleichung. � Welche andere Substanz haben Sie bereits für die analoge Reaktion kennen gelernt, und

sind die Farben bei beiden Vorproben identisch? A 8 Sodaauszug A 8.1 ABZUG! Sodaauszug Man mischt einige schwerlösliche Salze der behandelten Anionen (Vorsicht bei Fluorid), schlämmt diese Mischung mit der fünf- bis zehnfachen Menge Natriumcarbonat in 10-20 mL Wasser auf und kocht etwa 10-15 Minuten. Nach dem Erkalten der Lösung filtriert man die schwerlöslichen Bestandteile ab und vertreibt durch VORSICHTIGES Ansäuern zunächst mit konzentrierter, danach mit verdünnter Salpetersäure das enthaltene Carbonat. Mit dem klaren, farblosen Filtrat (Zentrifugat) (noch mal den pH-Wert prüfen, muss mindestens 2-3 sein) führt man die Nachweisreaktionen für die Anionen, außer Nitrat, Carbonat und Sulfid, durch. � Welche schwerlöslichen Verbindungen entstehen durch die Zugabe des Natriumcarbonats? � Warum müssen Sie Natriumcarbonat in großem Überschuss zugeben? Wie heißt das

zugehörige Prinzip? � Wann müssen Sie diesen Auszug im Trennungsgang durchführen? ANALYSE Teilanalyse 1 A Enthalten sein können folgende Anionen: F− ; Cl− ; Br− ; I− ; SO4

2− ; S2− ; NO3− ; PO4

3− ; CO32− ; CH3COO− ; BO3

3−

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Teil B Ammoniumcarbonat-Gruppe und Lösliche Gruppe VORPROBEN B 1 Ammonium B 1.1 Man füllt in je ein Reagenzglas etwas konzentrierte Salzsäure und konzentrierte Ammoniaklösung und hält die beiden Gläser dicht nebeneinander. Dann bläst man leicht über die beiden Reagenzgläser hinweg und hält ein Uhrglas in Richtung des Luftstroms. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Erstellen Sie eine Reaktionsgleichung. � Was wissen Sie über das Verhalten von Ammoniak, das in Wasser gelöst wird? � Warum wird Ammonium an dieser Stelle behandelt und nicht bei Stickstoff? B 1.2 Nachweisreaktion für Ammonium mit der Mikrogaskammer Man gibt auf ein Uhrglas eine Spatelspitze Ammoniumchlorid, legt 1-2 Natriumhydroxid-plätzchen auf, befeuchtet mit 1-2 Tropfen demineralisiertem Wasser und deckt mit einem Uhrglas ab, in das ein kleiner Streifen Indikatorpapier mit etwas demineralisiertem Wasser geklebt wurde. Zur Kontrolle klebt man einen kleinen Streifen Indikatorpapier auf die Oberseite des Uhrglases. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Erstellen Sie eine Reaktionsgleichung. � In welche analytische Gruppe des Trennungsgangs gehört Ammonium und welche anderen

Ionen gehören noch zu dieser Gruppe? B 1.3 ABZUG! Man gibt zwei bis drei Spatelspitzen Ammoniumchlorid in eine Abdampfschale, versetzt mit Königswasser (konz. HCl und konz. HNO3 ca. 1:2) und dampft die Mischung anschließend vorsichtig bis zur Trockene ein (ACHTUNG! Spritzgefahr). Dann prüft man den Rückstand auf Ammonium. Wenn man noch Ammonium nachweisen kann, wiederholt man den Vorgang, bis man kein Ammonium mehr nachweisen kann. � Wo werden Sie diese Reaktion im Trennungsgang benötigen? B 2 Lithium, Natrium, Kalium B 2.1 Man gibt etwas a) Lithiumchlorid b) Natriumchlorid c) Kaliumchlorid in je ein Reagenzglas, gibt etwas Ethanol dazu und erwärmt leicht. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Wo können Sie den beobachteten Effekt ausnutzen? B 2.2 Vorprobe für Lithium Man übergießt Lithiumchlorid in einer Abdampfschale mit etwas Ethanol, rührt gut um und entzündet den Alkohol in einem abgedunkelten Abzug. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen.

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B 2.3 Nachweisreaktion für Lithium Man macht eine Lithiumsalzlösung mit verdünnter Natronlauge alkalisch und gibt Dinatriumhydrogenphosphat zu. Sollte kein Niederschlag ausfallen, gibt man einige Tropfen Ethanol zu und kocht die Mischung auf. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Erstellen Sie eine Reaktionsgleichung. � Warum muss die Reaktionsmischung alkalisch sein? B 2.6 ABZUG! Nachweisreaktion für Kalium Man säuert a) Kaliumchloridlösung b) Natriumchloridlösung mit verdünnter Salzsäure an, gibt einige Tropfen 30 prozentige Perchlorsäure zu und prüft nach einigen Minuten, ob sich Niederschläge gebildet haben. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen und formulieren Sie eine chemische Gleichung. � Was können Sie über die Löslichkeit des Produktes bei a) sagen? � Wie könnten Sie größere Kristalle erhalten? � Welches Ion könnte den Nachweis stören? B 2.8 Vorprobe und Nachweisreaktion für Kalium, Lithium und Natrium Man bringt mit einem Magnesiastäbchen, das jeweils vorher mit konzentrierter Salzsäure ausgeglüht wurde a) Kaliumchlorid b) Lithiumchlorid c) Natriumchlorid in die nicht leuchtende Flamme des Bunsenbrenners. � Welche Farben können Sie erkennen? � Warum sollten Sie Natrium zuletzt nehmen? � Wie können Sie die Farben von Lithium und Kalium in Gegenwart von Natrium erkennen? � Informieren Sie sich über die Lage der zugehörigen Spektrallinien. B 3 Magnesium, Calcium, Strontium, Barium B 3.1 Man versetzt eine Magnesiumchloridlösung tropfenweise mit konzentrierter Natronlauge und prüft den pH-Wert im Verlauf der Zugabe. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen und erstellen Sie eine chemische Gleichung. � Können Sie etwas über die Quantität der Fällung aussagen? Stichwort: Löslichkeitsprodukt? B 3.2 ABZUG! Man verteilt eine Magnesiumchloridlösung auf zwei Reagenzgläser. Dann gibt man a) verdünnte Ammoniaklösung und anschließend Ammoniumchloridlösung b) Ammoniumchloridlösung und anschließend verdünnte Ammoniaklösung dazu. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen, und interpretieren Sie diese. � Welche Rückschlüsse in Bezug auf die Fällung können Sie aus Versuch B 3.1 und 3.2

ziehen?

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B 3.3 Nachweisreaktion für Magnesium Man versetzt eine Magnesiumchloridlösung mit verdünnter Ammoniaklösung, puffert mit Ammoniumchloridlösung ab, gibt einige Tropfen einer alkoholischen Oxinlösung (8-Hydroxychinolinlösung) dazu und erwärmt vorsichtig. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Welche Strukturformel hat Oxin? � Welche Strukturformel hat die entstehende Magnesiumverbindung? Wie heißen Verbindungen dieses Typs? � Warum spielt diese Fällung im Trennungsgang eine wichtige Rolle? � Warum sollten Sie bei Magnesium grundsätzlich mehr als einen Nachweis durchführen? B 3.4 ABZUG! Nachweisreaktion für Magnesium Man versetzt etwas Magnesiumchloridlösung zuerst mit verdünnter Ammoniaklösung bis zur Fällung eines Niederschlags und danach mit Ammoniumchloridlösung bis sich der Niederschlag wieder aufgelöst hat. Dann gibt man tropfenweise eine verdünnte Dinatriumhydrogenphosphat-lösung zu. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Erstellen Sie eine Reaktionsgleichung. � Woher kennen Sie diese Reaktion bereits? � Schauen Sie sich den Niederschlag unter dem Mikroskop an und zeichnen Sie die charakteristische(n) Kristallform(en) in Ihr Laborjournal. B 3.5 Nachweisreaktion für Calcium Man versetzt in der Siedehitze etwas Calciumchloridlösung mit Ammoniumcarbonatlösung und prüft die Löslichkeit des Niederschlags jeweils in verdünnter Essigsäure und verdünnter Salzsäure. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen und erstellen Sie eine chemische Gleichung. � Wie lautet der Trivialname des ausgefallenen Produkts? B 3.6 Nachweisreaktion für Calcium Man gibt auf zwei unterschiedliche Stellen eines Objektträgers je einen Tropfen einer mit verdünnter Salzsäure angesäuerten Calciumchloridlösung, versetzt mit je einem Tropfen verdünnter Schwefelsäure und lässt die Proben bei Raumtemperatur langsam eintrocknen. Anschließend wird die Löslichkeit der entstandenen Niederschläge in verdünnter Essigsäure bzw. verdünnter Salzsäure geprüft. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen und erstellen Sie eine chemische Gleichung. � Wie lautet der Trivialname des ausgefallenen Produkts? B 3.7 Nachweisreaktion für Calcium Man säuert eine Calciumchloridlösung mit verdünnter Essigsäure an, puffert mit Natriumacetat ab und gibt dann etwas Ammoniumoxalatlösung dazu. Dann prüft man die Löslichkeit des entstandenen Niederschlags in verdünnter Essigsäure und verdünnter Salzsäure. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Erstellen Sie eine chemische Gleichung. B 3.8 Nachweisreaktion für Strontium Man löst eine Spatelspitze Strontiumchlorid in Wasser, gibt etwas verdünnte Schwefelsäure dazu und erhitzt vorsichtig. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Erstellen Sie eine Reaktionsgleichung.

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B 3.9 ABZUG! Man schlämmt etwas Strontiumsulfat in Wasser auf, erwärmt unter kräftigem Schütteln und filtriert die gesättigte Strontiumsulfatlösung ab. Diese klare Lösung gibt man in der Siedehitze zum gleichen Volumen einer mit verdünnter Salzsäure angesäuerten Bariumchloridlösung. � Welche Verbindung fällt aus? � Wie würde sich eine gesättigte Lösung von Calciumsulfat gegen Sr2+ bzw. gegen Ba2+

verhalten? � Können Sie eine Aussage zu den Löslichkeitsprodukten der Erdalkalimetallsulfate machen? B 3.10 ABZUG! Nachweisreaktion für Barium Man säuert eine Bariumchloridlösung mit etwas verdünnter Salzsäure an und gibt etwas verdünnte Schwefelsäure dazu. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Formulieren Sie eine Reaktionsgleichung.

B 3.11 ABZUG! Nachweisreaktion für Barium Man säuert eine Bariumchloridlösung mit verdünnter Essigsäure an und puffert mit Ammoniumacetatlösung ab. Dazu gibt man tropfenweise a) Kaliumchromatlösung b) Kaliumdichromatlösung (entsteht beim Ansäuern von Kaliumchromatlösung). Führen Sie die Fällung mit Chromat aus gepufferter Essigsäure/Natriumacetatlösung auch mit Calcium- und Strontiumchloridlösung durch. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Formulieren Sie Reaktionsgleichungen. � Wozu dient die Zugabe von Acetat? � Informieren Sie sich über das Chromat/Dichromat-Gleichgewicht. � Wo können Sie diese Reaktion im Trennungsgang nutzen? B 3.12 ABZUG! Vorprobe für Magnesium, Calcium, Strontium, Barium Man führt mit einem Magnesiastäbchen und den Chloriden von a) Magnesium b) Calcium c) Strontium d) Barium Flammenfärbungsexperimente durch. Beobachten Sie die jeweiligen Spektrallinien im Spektroskop. � Notieren Sie die Farben der Flammen der Elemente. � Warum sollten Sie für diesen Vorversuch die Chloride und nicht z.B. die Sulfate verwenden? B 3.13 Fällungsreaktion im Trennungsgang (Gruppenreagenz: (NH4)2CO3) Man mischt einige Chloride von Li+, Na+, K+ mit Mg2+, Ca2+, Sr2+ oder Ba2+ und löst die Mischung. Dann versetzt man mit Ammoniumchloridlösung (großen Überschuss vermeiden) und darauf solange mit verdünnter Ammoniaklösung, bis die Lösung danach riecht. Dann fällt man unter Erwärmen tropfenweise mit einem Überschuss einer frisch bereiteten kalt gesättigten Ammoniumcarbonatlösung die schwerlöslichen Carbonate. Zur Überprüfung filtriert man den Niederschlag ab und löst ihn in verdünnter Salzsäure. Man führt mit dem Filtrat und dem gelösten Niederschlag spektralanalytische Untersuchungen durch und weist die enthaltenen Kationen mit den Nachweisreaktionen nach. � Welche Ionen befinden sich im Rückstand, welche im Filtrat? � Warum muss man einen zu großen Überschuss an Ammoniumchloridlösung vermeiden? � Warum muss die Fällung quantitativ sein?

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ANALYSE Teilanalyse 1 B Enthalten sein können folgende Kationen: NH4

+ ; Li+ ; Na+ ; K+ ; Mg2+ ; Ca2+ ; Sr2+ ; Ba2+

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Teil C Ammoniumsulfid-Gruppe VORPROBEN C 1 Aluminium C 1.1 Man gibt in drei Reagenzgläser jeweils einige Aluminiumspäne, überschichtet mit a) Wasser b) verdünnter Salzsäure c) verdünnter Natronlauge und erhitzt die Proben zum Sieden. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen und interpretieren Sie diese. � Welche Verbindungen entstehen und wie verhalten diese sich (Stichwort: Amphoterie)? C 1.2 ABZUG! Vorprobe Nachweisreaktion für Aluminium als Thénards Blau Vorprobe auf Tauglichkeit der Magnesiarinne: Man glüht die Magnesiarinne gut aus, befeuchtet mit einem Tropfen einer sehr verdünnten (!) Cobaltnitratlösung und glüht in der oxidierenden Flamme. Wenn keine Blaufärbung erkennbar ist, ist die Rinne geeignet. Man fällt etwas Aluminiumhydroxid, filtriert, wäscht den Niederschlag gut und trocknet den Feststoff. Man bringt einen kleinen Teil davon auf eine geeignete Magnesiarinne, befeuchtet mit einem Tropfen einer sehr stark verdünnten (!) Cobaltnitratlösung und glüht in der oxidierenden Flamme. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Welche chemische Zusammensetzung hat das Reaktionsprodukt? � Formulieren Sie Teilgleichungen für die Reaktion. � Warum ist die Vorprobe für die Tauglichkeit der Magnesiarinne erforderlich? � Wieso kennen Ihre Eltern und Großeltern (eigentlich eher die Omas) das entstehende

Produkt? C 1.3 Nachweisreaktion für Aluminium Man gibt in zwei Reagenzgläser jeweils etwas Aluminiumsalzlösung und gibt tropfenweise a) verdünnte Natronlauge b) verdünnte Ammoniaklösung hinzu. Dann prüft man das Verhalten des ausgefallenen Niederschlages gegen einen Überschuss des jeweiligen Fällungsreagenzes. Man bewahrt die Lösung von a) mit dem Überschuss Natronlauge für Versuch C 1.4 auf. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Formulieren Sie Reaktionsgleichungen für die Umsetzungen. C 1.4 Nachweisreaktion für Aluminium Man gibt zu der stark alkalischen Lösung aus Versuch C 1.3 festes Ammoniumchlorid und erwärmt gegebenenfalls. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen und interpretieren Sie diese. � Wo nutzt man diesen Effekt aus? � Wie würde sich der Niederschlag gegen verdünnte Salzsäure verhalten?

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C 1.5 Nachweisreaktion für Aluminium Man fällt etwas Aluminiumhydroxid, filtriert und wäscht den Niederschlag solange, bis das Filtrat nicht mehr alkalisch reagiert. Dann befeuchtet man den Niederschlag auf einem Objektträger zunächst mit etwas Phenolphthalein (darf sich nicht rot färben) und anschließend mit einigen Tropfen Ammoniumfluoridlösung. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Warum geben Sie zuerst den Indikator und dann NH4F zu? � Was ist Kryolith? C 2 Chrom

C 2.1 ABZUG! Man löst etwas Kaliumchromat in Wasser und säuert mit verdünnter Salzsäure an. Danach gibt man tropfenweise verdünnte Natronlauge zu, bis die Lösung alkalisch ist. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen und interpretieren Sie diese. � Formulieren Sie die Gleichgewichtsreaktion mit den entsprechenden pH-Werten. � Was ist eine Isopolysäure?

C 2.2 ABZUG! Man säuert eine Kaliumdichromatlösung mit verdünnter Salzsäure an, gibt einige Tropfen Ethanol dazu und riecht VORSICHTIG an dem Gemisch. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Formulieren Sie eine Reaktionsgleichung mit Oxidationszahlen. � Was würde passieren, wenn Sie statt Ethanol Sulfidlösung in die saure Lösung geben?

C 2.3 ABZUG! Vorprobe und Nachweisreaktion für Chrom(III) Man vermischt etwas Chrom(III)-oxid mit der fünffache Menge einer Mischung aus zwei Teilen wasserfreiem Natriumcarbonat und drei Teilen Kaliumnitrat. Einen kleinen Teil davon gibt man auf eine ausgeglühte Magnesiarinne und schmilzt das Gemisch zusammen. Dann lässt man abkühlen und löst den Rückstand gegebenenfalls in Wasser. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Erstellen Sie eine chemische Gleichung mit Oxidationszahlen.

C 2.4 ABZUG! Nachweisreaktion für Chrom(III) Man versetzt eine Chrom(III)-salzlösung mit einer Mischung aus verdünnter Natronlauge und verdünnter Wasserstoffperoxidlösung. Falls keine Reaktion einsetzt, erwärmt man. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Formulieren Sie eine Redoxgleichung.

C 2.5 ABZUG! Nachweisreaktion für Chrom(VI) Man säuert eine Kaliumdichromatlösung mit verdünnter Schwefelsäure an und überschichtet mit Diethylether. Dann gibt man VORSICHTIG einige Tropfen einer verdünnten Wasserstoffperoxidlösung dazu, schüttelt die Probe und beobachtet einige Zeit. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen und formulieren Sie eine Reaktionsgleichung. � Welches Produkt bildet sich, wenn das instabile Zwischenprodukt zerfällt?

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C 2.6 ABZUG! Nachweisreaktion für Chrom Man säuert eine Bariumchloridlösung mit verdünnter Essigsäure an und puffert mit Natriumacetatlösung ab. Dazu gibt man tropfenweise a) Kaliumchromatlösung b) Kaliumdichromatlösung und beobachtet eine Zeit lang. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Erstellen Sie Reaktionsgleichungen für a) und b). � Wozu dient die Zugabe der Acetationen? � Wo nutzen Sie diese Reaktion im Trennungsgang? C 3 Mangan C 3.1 Man gibt zu einer Mangan(II)-sulfatlösung a) verdünnte Natronlauge b) verdünnte Ammoniaklösung c) verdünnte Natronlauge und verdünnte Wasserstoffperoxidlösung und schüttelt die Proben gut. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Welchen Einfluss hat das Wasserstoffperoxid bei Versuch c)? � Welche Oxidationsstufen hat Mangan bei diesen Versuchen? � In welchen Oxidationsstufen kann Mangan vorliegen? � Was wissen Sie über Oxidationsstufen und Farben bei Mangan? C 3.2 Man gibt zu einer Mangan(II)-sulfatlösung a) Natriumcarbonat b) Ammoniumcarbonat und schüttelt die Proben gut. � Woraus besteht der Niederschlag bei a) und b)? � Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen. C 3.3 ABZUG! Fällungsreaktion im Trennungsgang (Gruppenreagenz: (NH4)2S) Man puffert eine ammoniakalische Mangan(II)-sulfatlösung mit festem Ammoniumchlorid ab und gibt etwas Ammoniumsulfidlösung zu. Anschließend prüft man den entstandenen Niederschlag auf seine Löslichkeit in a) verdünnter Salzsäure b) verdünnter Essigsäure. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Könnten Sie die Fällung auch in saurer Lösung durchführen? � Welche anderen Elemente gehören noch in die Ammoniumsulfid-Gruppe?

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C 3.4 ABZUG! Vorprobe und Nachweisreaktion für Mangan(II) Man verreibt in einem Mörser sehr wenig (1-2 Krümel) Mangan(II)-sulfat feinst mit einem großen Überschuss eines Gemisches aus Natriumcarbonat und Kaliumnitrat (1:1) (Oxidations-schmelze). Dann schmilzt man einen kleinen Teil dieser Mischung auf einer Magnesiarinne. Nach dem Erkalten löst man die Schmelze auf einem Uhrglas in wenig Wasser und säuert mit verdünnter Essigsäure an. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Formulieren Sie die Reaktion in Teilgleichungen. Ergänzen Sie die Oxidationszahlen. � Um welchen Reaktionstyp handelt es sich, wenn angesäuert wird? � Welche anderen Verbindungen können Sie durch die Oxidationsschmelze aufschließen

bzw. nachweisen? C 3.5 ABZUG! Nachweisreaktion für Mangan(II) Zu etwas konzentrierter Salpetersäure gibt man einige Tropfen Mangan(II)-sulfatlösung und eine Spatelspitze braun-schwarzes Bleidioxid (manganfrei! Blindprobe ist erforderlich). Dann kocht man die Mischung einige Minuten, verdünnt 1:1 mit Wasser und filtriert die Probe. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Formulieren Sie eine Reaktionsgleichung. � Könnten Sie anstelle der Salpetersäure auch Schwefelsäure oder Salzsäure benutzen? � Welche Ionen können diesen Nachweis stören?

C 3.6 ABZUG! Nachweisreaktion für Mangan(VII) Eine mit verdünnter Schwefelsäure angesäuerte, sehr verdünnte Kaliumpermanganatlösung (nur schwach rosa) versetzt man mit a) Eisen(II)-sulfatlösung b) Kaliumiodidlösung c) verdünnter Wasserstoffperoxidlösung d) Oxalsäure e) Ethanol und beobachtet einige Zeit. Falls keine Reaktion erkennbar ist, erhitzt man vorsichtig. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Welche Gemeinsamkeiten gibt es bei all diesen Reaktionen? � Formulieren Sie für alle Reaktionen die zugehörigen Redoxgleichungen. � Wie könnten Sie die Reaktionsprodukte bei Versuch b), c), d) und e) nachweisen? C 4 Eisen C 4.1 Man versetzt eine verdünnte Eisen(II)-sulfatlösung mit etwas verdünnter Natronlauge. Man bewahrt die Lösung für Versuch C 4.2 auf. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen und formulieren Sie eine Reaktionsgleichung. � Das entstandene Produkt sollte rein weiß sein, falls Ihr Produkt das nicht ist, warum nicht? � Könnten Sie diese Reaktion analog auch mit Mohrschem Salz durchführen? C 4.2 Zu der Lösung aus Versuch C 4.1 gibt man etwas festes Kaliumnitrat, erwärmt vorsichtig und prüft den pH-Wert des entstehenden Gases. � Welche Reaktionsprodukte sind bei der Umsetzung entstanden? � Formulieren Sie eine Reaktionsgleichung.

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C 4.3 ABZUG! Man säuert eine Eisen(II)-sulfatlösung mit verdünnter Schwefelsäure an und versetzt mit einigen Tropfen konzentrierter Salpetersäure. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen und formulieren Sie eine Redoxgleichung. � Was würde passieren, wenn man schwächere Oxidationsmittel benutzt? � Woher kennen Sie diesen Versuch? C 4.4 Man versetzt eine Eisen(III)-chloridlösung mit einigen Körnchen Kaliumiodid. � Formulieren Sie eine Redoxgleichung. � Wie können Sie das oxidierte Produkt nachweisen? � Läuft die Reaktion vollständig ab? Wenn nein, wie könnte man das erreichen? C 4.5 Man versetzt eine Eisen(III)-chloridlösung mit a) verdünnter Natronlauge b) verdünnter Ammoniaklösung. � Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen. � Woher kennen Sie die Produkte bereits?

C 4.6 ABZUG! Man macht eine Eisen(III)-chloridlösung ammoniakalisch, versetzt mit Ammoniumsulfidlösung und prüft die Löslichkeit des entstandenen Niederschlags in verdünnter Salzsäure. � Formulieren Sie die Reaktionen in Teilgleichungen. � Warum müssen Sie bei dieser Reaktion im Abzug arbeiten? C 4.7 ABZUG! Nachweisreaktion für Eisen(III) Man säuert eine sehr verdünnte Eisen(III)-chloridlösung mit verdünnter Salzsäure schwach an und gibt etwas Ammoniumthiocyanatlösung zu (Blindprobe ist erforderlich). � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Warum verdünnen Sie die Eisenlösung so sehr? C 5 Cobalt, Nickel

C 5.1 ABZUG! Vorprobe Man prüft die Färbung von Cobalt(II)-sulfat und Nickel(II)-sulfat mit der Phosphorsalzperle. � Welche Färbungen können Sie erkennen? � Welche Färbung ist charakteristisch? � Warum müssen Sie bei dieser Vorprobe im Abzug arbeiten?

C 5.2 ABZUG! Man gibt verdünnte Natronlauge erst tropfenweise und dann im Überschuss zu einer a) Cobalt(II)-sulfatlösung b) Nickel(II)-sulfatlösung und prüft anschließend das Verhalten in Bromwasser. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen und formulieren Sie chemische Gleichungen. � Was würden Sie erwarten, wenn Sie das Verhalten gegen Wasserstoffperoxid statt gegen

Bromwasser prüfen? � Was wissen Sie über die Oxidationsstufen von Cobalt und Nickel?

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C 5.3 ABZUG! Fällungsreaktion im Trennungsgang (Gruppenreagenz: (NH4)2S) Man puffert ammoniakalische Lösungen von a) Cobalt(II)-sulfat b) Nickel(II)-sulfat mit festem Ammoniumchlorid ab und gibt Ammoniumsulfidlösung dazu. Dann prüft man die Löslichkeit der entstandenen Niederschläge in a) verdünnter Salzsäure b) verdünnter Essigsäure, die man mit einigen Tropfen 30 prozentiger Wasserstoffperoxid-lösung versetzt. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Was unterscheidet Nickel und Cobalt bei dieser Reaktion von den Sulfiden der anderen

Elemente der Ammoniumsulfid-Gruppe?

C 5.4 ABZUG! Nachweisreaktion für Cobalt Man säuert eine konzentrierte Cobalt(II)-sulfatlösung mit verdünnter Salzsäure an und gibt eine relativ konzentrierte Kalium- oder Ammoniumthiocyanatlösung zu, überschichtet mit Diethylether und schüttelt gut. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen und formulieren Sie eine Reaktionsgleichung. � Welche Verbindung entsteht in saurer Lösung? � Welches Ion stört diesen Nachweis?

C 5.5 ABZUG! Nachweisreaktion für Cobalt Man säuert etwas Cobalt(II)-sulfatlösung mit verdünnter Essigsäure schwach an, puffert mit Ammoniumacetatlösung ab und gibt drei Tropfen dieser Lösung auf einen Objektträger. Dazu gibt man 2 Tropfen Natriumnitritlösung. Ein Tropfen Ethanol erhöht die Empfindlichkeit der Reaktion. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Formulieren Sie eine Reaktionsgleichung.

C 5.6 ABZUG! Nachweisreaktion für Nickel Man puffert eine essigsaure Nickel(II)-sulfatlösung mit Natriumacetat ab und versetzt sie mit alkoholischer Diacetyldioximlösung. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Welche tautomeren Formen hat Diacetyldioxim? � Zu welcher Substanzklasse gehört das entstehende Produkt? � Formulieren Sie eine Grenzstruktur. � Was stört diesen Nachweis? � Würde diese Reaktion auch in ammoniakalischer Lösung ablaufen? C 6 Zink

C 6.1 ABZUG! Fällungsreaktion für Zink im Trennungsgang (Gruppenreagenz: (NH4)2S) Man puffert eine ammoniakalische Zinksulfatlösung mit festem Ammoniumchlorid ab und gibt Ammoniumsulfidlösung dazu. Dann prüft man mit einem Teil des entstandenen Niederschlags die Löslichkeit in halbkonzentrierter Salzsäure. Den anderen Teil des Niederschlags trocknet man und bewahrt ihn für Versuch C 6.2 auf. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Welche anderen Elemente gehören noch in die Ammoniumsulfid-Gruppe? Wie trennen Sie

diese voneinander?

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C 6.2 ABZUG! Nachweisreaktion für Zink Man gibt etwas Zinksulfid aus Versuch C 6.1 auf eine Magnesiarinne und glüht nach Zugabe eines Tropfens einer sehr stark verdünnten (!) Cobaltnitratlösung in der Oxidationsflamme. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Wie lautet der historische Name dieser Nachweisreaktion? � Zu welcher Verbindungsklasse gehört das Produkt? � Welches andere Element hat eine ähnliche Nachweisreaktion? � Warum ist es so wichtig, einen Überschuss an Cobaltsalz zu vermeiden? ANALYSE Teilanalyse 1 C Enthalten sein können folgende Kationen: Al3+ ; Cr3+ ; Mn2+ ; Fe2+/3+ ; Co2+ ; Ni2+ ; Zn2+

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Teil D Schwefelwasserstoff-Gruppe VORPROBEN D 1 Zinn, Blei D 1.1 ABZUG! Man gibt in drei Reagenzgläser einige Zinngranalien und überschichtet mit a) verdünnter Salzsäure b) verdünnter Salpetersäure c) konzentrierter Salpetersäure (VORSICHT!). � Wie verhalten sich die drei Ansätze? � Formulieren Sie Reaktionsgleichungen mit Oxidationszahlen. � Informieren Sie sich über die allgemeinen Eigenschaften von Zinn (Stichworte: Aussehen,

Modifikationen, Zinngeschrei, Zinnpest, …). D 1.2 Man versetzt eine verdünnte Zinn(II)-chloridlösung zunächst tropfenweise und dann im Überschuss mit a) verdünnter Natronlauge b) verdünnter Ammoniaklösung. Man bewahrt die Lösung a) für Versuch D 1.3 auf. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen und interpretieren Sie diese. D 1.3 Man kocht die stark alkalische Lösung a) aus Versuch D 1.2 eine Zeit lang (VORSICHT! Siedeverzüge). � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Formulieren Sie eine Reaktionsgleichung mit Oxidationszahlen. � Wie nennt man diesen Reaktionstyp? D 1.4 Vorprobe für Zinn (Leuchtprobe) Man übergießt in einem Porzellantiegel zwei Zinkgranalien und etwas Zinnsalz mit halb konzentrierter Salzsäure und lässt die Mischung kurze Zeit stehen. Dann taucht man ein mit kaltem, dunkel eingefärbtem Wasser (Einfärben mit etwas KMnO4-Lösung) halbgefülltes Reagenzglas in die Mischung und hält es in den oberen Teil der Bunsenbrennerflamme. � Notieren Sie Ihre Beobachtung. � Wie heißt dieses Phänomen? � Warum setzt man Zinkgranalien zu?

D 1.5 ABZUG! Fällungsreaktion im Trennungsgang (Gruppenreagenz: H2S) Man säuert eine Zinn(II)-chloridlösung mit verdünnter Salzsäure an, erwärmt die Lösung auf dem Wasserbad und gibt tropfenweise H2S-Wasser hinzu. Wenn kein Niederschlag mehr ausfällt, erwärmt man noch einige Minuten und gibt weiteres H2S-Wasser zu, um die Fällung zu vervollständigen. Anschließend wird der entstandene Niederschlag mit Ammoniumpolysulfid-lösung digeriert (behandelt), indem man die Mischung unter leichtem Erwärmen einige Minuten rührt. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen, besonders bezüglich der Fällungsgeschwindigkeit. � Formulieren Sie Reaktionsgleichungen. � Welche Verbindungen gehen wieder in Lösung und welche chemische Zusammensetzung

haben die gelösten Substanzen? � Was ist Ammoniumpolysulfid und wie können Sie diese Lösung herstellen?

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D 1.6 Nachweisreaktion für Zinn Man versetzt eine angesäuerte, verdünnte Zinn(II)-salzlösung mit einigen Zinkgranalien. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen und formulieren Sie Reaktionsgleichungen. � Was passiert, wenn man die Zinn(II)-salzlösung mit Eisen versetzt? Vergleichen Sie die

Standardpotentiale. D 1.7 ABZUG! Man übergießt etwas Mennige (orange) mit halbkonzentrierter Salpetersäure und erwärmt einige Zeit. � Kennen Sie Eigenschaften und strukturelle Besonderheiten von Mennige? � Was können Sie bei der Reaktion beobachten? � Welches Produkt entsteht? � Welche Bedeutung hatte Mennige bereits in der Antike? � Welche technische Bedeutung hatte Mennige im Industriezeitalter und warum werden heute

Ersatzstoffe (welche?) verwendet? D 1.8 ABZUG! Fällungsreaktion im Trennungsgang (Gruppenreagenz: HCl) Man versetzt eine Bleiacetatlösung mit halbkonzentrierter Salzsäure und lässt die Mischung einige Zeit stehen. Falls keine Fällung auftritt, stellt man das Reagenzglas in ein Eisbad. Anschließend prüft man die Löslichkeit des Niederschlags in heißem Wasser. � Formulieren Sie eine Reaktionsgleichung für die Fällung. � Welche Kationen gehören noch zur Salzsäuregruppe? D 1.9 ABZUG! Nachweisreaktionen für Blei Man verteilt eine Bleiacetatlösung auf vier Reagenzgläser und versetzt mit a) verdünnter Natronlauge b) verdünnter Schwefelsäure c) Natriumsulfidlösung, nachdem man mit verdünnter Salzsäure schwach angesäuert hat d) Kaliumiodidlösung. Man kann zur Übung den Niederschlag d) aus heißem Wasser umkristallisieren. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Formulieren Sie einfache Reaktionsgleichungen. D 2 Antimon, Bismut

D 2.1 ABZUG! Vorprobe und Nachweisreaktion für Antimon (Marshsche Probe) Dieser Nachweis muss unbedingt unter einem geschlossenen Abzug durchgeführt werden, da Antimonwasserstoff sehr giftig ist und durch häufig zu beobachtende Knallgasreaktion Verletzungsgefahr durch wegfliegende Pipetten besteht. Man versetzt etwas Antimon(III)-salzlösung, einige Zinkgranalien und zwei Tropfen Kupfersulfatlösung mit halbkonzentrierter Schwefelsäure. Dann verschließt man das Reagenzglas mit einem durchbohrten Stopfen, durch den eine Pipette mit Glaswollsicherung führt. Das Gemisch wird VORSICHTIG erhitzt, der entstehende Wasserstoff wird entzündet (ACHTUNG! Knallgas, deshalb erst Sauerstoff aus dem Reagenzglas entweichen lassen) und die Flamme an die Wand einer Porzellanschale gehalten. Bei Anwesenheit von SbH3 brennt die Flamme fahlblau und es bildet sich auf der Porzellanschale ein metallischer Spiegel. � Formulieren Sie die zugehörigen Reaktionsgleichungen. � Für welches Element benutzt man dieses Verfahren in der Gerichtsmedizin?

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D 2.2 ABZUG! Fällungsreaktion im Trennungsgang (Gruppenreagenz: H2S) Man säuert eine Antimon(III)-salzlösung mit verdünnter Salzsäure an, erwärmt die Lösung auf dem Wasserbad und gibt tropfenweise H2S-Wasser zu. Wenn kein Niederschlag mehr ausfällt, erwärmt man noch einige Minuten um die Fällung zu vervollständigen. Anschließend prüft man die Löslichkeit des entstandenen Niederschlags (vorher abzentrifugieren oder dekantieren) in Ammoniumpolysulfidlösung, indem man die Mischung unter leichtem Erwärmen einige Minuten rührt (digeriert). � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Formulieren Sie Reaktionsgleichungen. � Welche Verbindungen gehen wieder in Lösung und welche chemische Zusammensetzung

haben die gelösten Substanzen? � Welches andere Element wird im Trennungsgang auf die gleiche Art behandelt?

D 2.3 ABZUG! Nachweisreaktion für Antimon Man säuert eine Antimon(III)-salzlösung mit verdünnter Salzsäure nicht zu stark an und legt einen Eisennagel oder Eisendraht in die Probe. � Notieren und erklären Sie Ihre Beobachtungen. � Formulieren Sie Redoxgleichungen. � Wie verhält sich Zinn bei diesem Versuch? D 2.4 Man gibt etwas Bismut(III)-chlorid oder Bismut(III)-nitrat in a) Wasser b) verdünnte Natronlauge c) verdünnte Natronlauge und erwärmt anschließend. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Formulieren Sie Reaktionsgleichungen. D 2.5 Fällungsreaktion im Trennungsgang (Gruppenreagenz: H2S) Man säuert eine Bismut(III)-salzlösung mit verdünnter Salzsäure an, erwärmt die Lösung auf dem Wasserbad und gibt tropfenweise H2S-Wasser zu. Wenn kein Niederschlag mehr ausfällt, erwärmt man noch einige Minuten um die Fällung zu vervollständigen. Anschließend teilt man den entstandenen Niederschlag in zwei Portionen und prüft die Löslichkeit in a) Ammoniumpolysulfidlösung, indem man die Mischung unter leichtem Erwärmen einige Minuten rührt (digerieren) b) 1/3 konzentrierter Salpetersäure, indem man die Mischung unter leichtem Erwärmen einige Minuten rührt. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Welche Kationen werden im Trennungsgang unter den gleichen Bedingungen wie Bismut

gefällt bzw. wieder gelöst? D 2.6 Nachweisreaktion für Bismut Man stellt eine alkalische Hydroxostannat(II)-Lösung möglichst frisch her, indem man etwas Zinn(II)-chlorid in verdünnter Natronlauge löst und einige Tropfen konzentrierte Salzsäure zugibt. Ein Teil der Stannatlösung gibt man in ein Reagenzglas und versetzt in der Kälte tropfenweise mit einer neutralen Bismut(III)-salzlösung. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Formulieren Sie eine Redoxgleichung.

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D 2.7 Nachweisreaktion für Bismut Man gibt zu einer schwach mit verdünnter Schwefelsäure angesäuerten Bismut(III)-salzlösung erst tropfenweise und dann im Überschuss Kaliumiodidlösung hinzu. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Welche Reaktionsprodukte entstehen bei den Teilschritten? � Welche Ionen können diesen Nachweis im Trennungsgang stören?

D 2.8 ABZUG! Fällungsreaktionen im Trennungsgang (verschiedene Gruppenreagenzien) Man mischt einige Salze von Pb2+, Ag+ (Salzsäure-Gruppe – Gruppenreagenz: HCl), Sn2+/4+, Sb3+/5+ (Schwefelwasserstoff-Gruppe: Arsen-Zinn-Gruppe – Gruppenreagenz: H2S) und Bi3+ (Schwefelwasserstoff-Gruppe: Kupfer-Gruppe – Gruppenreagenz: H2S) und löst die Mischung. Dann säuert man die Lösung mit verdünnter Salpetersäure leicht an und gibt halbkonzentrierte Salzsäure zu, bis kein Niederschlag mehr fällt. Der ausgefallene Niederschlag (kann PbCl2 und AgCl enthalten) wird abgetrennt, mit heißem Wasser behandelt, wobei Bleichlorid teilweise in Lösung geht. Dann weist man Blei in der Lösung nach. Ungelöstes AgCl wird mit verdünnter Ammoniaklösung behandelt und mit einigen Tropfen KI-Lösung als gelbes AgI nachgewiesen. Das salzsaure Filtrat (kann Antimon, Zinn, Bismut und Blei enthalten) der HCl-Fällung erwärmt man auf dem Wasserbad und gibt tropfenweise H2S-Wasser hinzu, bis kein weiterer Niederschlag mehr ausfällt. Wenn kein Niederschlag mehr ausfällt, erwärmt man noch einige Minuten um die Fällung zu vervollständigen. Dabei beobachtet man die Lösung, da die Sulfide unterschiedlich schnell ausfallen. Anschließend filtriert man die Probe und verdünnt das Filtrat mit Wasser bzw. tropfenweise mit verdünntem Ammoniak bis man einen pH-Wert von etwa 2 erreicht hat. Dann versetzt man erneut mit H2S-Wasser, erwärmt einige Minuten, filtriert gegebenenfalls und verdünnt erneut (bis der pH-Wert zwischen 3 und 4 liegt) und versetzt wiederum mit H2S-Wasser. Die abfiltrierten Niederschläge vereinigt man (kann Antimon, Zinn, Bismut und Blei enthalten) und wäscht mit 1 mL demineralisiertem Wasser. Der pH-Wert sollte den Wert 4 nicht übersteigen. Dann wird der Niederschlag auf dem Wasserbad mit etwas Ammoniumpolysulfidlösung versetzt und unter leichtem Erwärmen (ca. 40-50 °C) etwa 10 Minuten gerührt. Man trennt den Rückstand (kann Bismut und Blei enthalten) ab und wäscht mit wenig (NH4)2S-Lösung. Das Filtrat und das Waschwasser können Antimon und Zinn enthalten. Man löst den Rückstand in möglichst wenig konzentrierter Salpetersäure/Wasser (1:2) und erwärmt gegebenenfalls leicht. Die Lösung versetzt man mit konzentrierter Schwefelsäure und raucht in einer Porzellanschale ab, bis weiße Nebel erscheinen. Dann lässt man erkalten, verdünnt mit etwas verdünnter Schwefelsäure und trennt den gegebenenfalls auftretenden Niederschlag (Bleisulfat) ab. Im Filtrat weist man Bismut nach. Das Filtrat der Ammoniumpolysulfid-Fällung säuert man mit verdünnter Salzsäure an und erhitzt zum Sieden. Man trennt den Sulfidniederschlag ab, versetzt mit etwas konzentrierter Salzsäure und kocht die Mischung einige Minuten auf. Dann verdünnt man die Lösung etwa auf das doppelte Volumen und gibt einen Eisennagel in die Lösung. Einen schwarzen Niederschlag auf dem Nagel trennt man ab, löst ihn in Königswasser und weist in der Lösung Antimon nach. Zinn weist man in der Lösung nach. D 3 Kupfer, Silber D 3.1 ABZUG! Man prüft das Verhalten von Kupferspänen in a) verdünnter Salzsäure b) verdünnter Schwefelsäure c) konzentrierter Schwefelsäure. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Welche Bedingung muss erfüllt sein, damit sich das Kupfer auflöst? � Wie würde sich Kupfer gegen Salpetersäure verhalten?

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D 3.2 Man säuert eine konzentrierte Kupfersulfatlösung mit verdünnter Schwefelsäure an, gibt etwas Kupferpulver hinzu und erhitzt einige Zeit. Dann lässt man die Lösung abkühlen und beobachtet noch einige Zeit. � Formulieren Sie Ihre Beobachtungen in chemischen Teilgleichungen. � Wie nennt man diesen Reaktionstyp? D 3.3 ABZUG! Man versetzt eine Kupfersulfatlösung mit Kaliumiodidlösung und erwärmt die Probe. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Welche Verbindung entsteht und warum? � Wie würde sich Kupfersulfat mit Kaliumchlorid verhalten? D 3.4 Man gibt einige Eisenspäne in ein Reagenzglas mit verdünnter Kupfersulfatlösung. � Was passiert bei dieser Reaktion? � Mit welchen Metallen könnte man statt Eisen arbeiten? Woher wissen Sie das?

D 3.5 ABZUG! Fällungsreaktion im Trennungsgang (Gruppenreagenz: H2S) Man säuert eine Kupfersulfatlösung mit verdünnter Salzsäure an, erwärmt die Lösung auf dem Wasserbad und gibt tropfenweise H2S-Wasser hinzu. Wenn kein Niederschlag mehr ausfällt, erwärmt man noch einige Minuten um die Fällung zu vervollständigen. Anschließend wäscht man den entstandenen Niederschlag mit demineralisiertem Wasser und teilt ihn in zwei Portionen. Man prüft die Löslichkeit in a) Ammoniumpolysulfidlösung, indem man die Mischung unter leichtem Erwärmen einige Minuten rührt b) konzentrierter Salpetersäure/Wasser (1/2), indem man die Mischung unter leichtem Erwärmen einige Minuten rührt. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Welches andere Element gehört noch in diese Gruppe? D 3.6 Nachweisreaktion für Kupfer Man versetzt eine Kupfersulfatlösung mit verdünnter Natronlauge und beobachtet einige Zeit, bevor man die Probe erhitzt. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen. D 3.7 Nachweisreaktion für Kupfer Man versetzt eine Kupfersulfatlösung mit verdünnter Natronlauge, versetzt dann mit einigen Tropfen Kaliumnatriumtartratlösung und filtriert die Probe. Von dieser Lösung gibt man einige Tropfen in eine Traubenzuckerlösung und erwärmt. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Wie nennt man diese Reaktion? � Wie lautet die historische Bezeichnung für Kaliumnatriumtartrat? D 3.8 Nachweisreaktion für Kupfer Man gibt in einem Reagenzglas zu etwas a) Kupfersulfatlösung b) Silbernitratlösung erst tropfenweise und dann im Überschuss verdünnte Ammoniaklösung dazu. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Welche Produkte entstehen bei der Reaktion? � Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen.

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D 3.9 Fällungsreaktion im Trennungsgang (Gruppenreagenz: HCl) Man versetzt eine Silbernitratlösung mit halbkonzentrierter Salzsäure und lässt die Mischung einige Zeit stehen. Dann teilt man den Niederschlag in 2 Portionen und prüft die Löslichkeit in a) heißem Wasser b) konzentrierter Ammoniaklösung. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Welches andere Element gehört noch in die Salzsäure-Gruppe? Wie trennen Sie die beiden

voneinander? D 3.10 ABZUG! Fällungsreaktion im Trennungsgang (Gruppenreagenz: HCl bzw. H2S) Man gibt in 4 Reagenzgläser je etwa 2-3 mL Silbernitratlösung und versetzt mit

a) verdünnter Salzsäure b) verdünnter Salpetersäure und anschließend tropfenweise mit H2S-Wasser c) verdünnter Salzsäure und nach Dekantieren mit verdünnter Ammoniaklösung d) tropfenweise mit verdünnter Ammoniaklösung e) tropfenweise mit einer frisch bereiteten Lösung von Mohrschem Salz,

Fe(NH4)2(SO4)2·6H2O oder einer Eisen(II)-sulfatlösung. � Vergleichen Sie hierzu auch die Halogennachweise. � Formulieren Sie die jeweiligen Reaktionsgleichungen. D 3.11 Nachweisreaktion für Silber Man gibt einige Tropfen Silbernitratlösung zu mit verdünnter Salpetersäure angesäuerten Lösungen von a) Natriumchlorid b) Natriumbromid c) Natriumiodid und überprüft die Löslichkeit der entstandenen Niederschläge in Ammoniumcarbonatlösung, konzentrierter Ammoniaklösung und Natriumthiosulfatlösung. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Wo nutzen Sie die unterschiedliche Löslichkeit? � Welche Rolle spielt Silberbromid in der Fotografie? D 3.12 Nachweisreaktion für Silber Man gibt zu etwas Silbernitratlösung einige Tropfen Kaliumchromatlösung. � Notieren Sie Ihre Beobachtungen. � Formulieren Sie eine Reaktionsgleichung. ANALYSE Teilanalyse 1 D Enthalten sein können folgende Kationen: Sn2+/4+ ; Pb2+ ; Sb3+/5+ ; Bi3+ ; Cu2+ ; Ag+

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Teil E und F Reinstoffanalyse und Gesamtanalyse Allgemeine Vorproben Optische Prüfung

� Kristallformen

� Beschaffenheit (pulvrig, kristallin, grobkörnig, klebrig, hygroskopisch, …)

� Homogen?

� Farbige Teile erkennbar oder isolierbar?

� Charakteristische Farben einiger ausgewählter Verbindungen:

Farbe Formel Verbindung

blau CoCl2 Cobaltchlorid CuSO4 Kupfer(II)-sulfat (Hydrat)

braun CoSO4 Cobaltsulfat PbO2 Blei(IV)-oxid

gelb

Bi2O3 Bismutoxid FeSO4 Eisen(II)-sulfat K2CrO4 Kaliumchromat NiCl2 Nickelchlorid NiSO4 Nickelsulfat PbO Blei(II)-oxid

grün

Cr2O3 Chrom(III)-oxid FeSO4 Eisen(II)-sulfat (Hydrat) Ni(NO3) 2 Nickelnitrat (Hydrat) NiCO3 Nickelcarbonat NiCl2 Nickelchlorid (Hydrat) NiSO4 Nickelsulfat (Hydrat)

orange Sb2S3 Antimon(III)-sulfid

rosa

MnCl2 Mangan(II)-chlorid MnCO3 Mangan(II)-carbonat MnSO4 Mangan(II)-sulfat CoCl2 Cobaltchlorid (Hydrat) CoSO4 Cobaltsulfat (Hydrat)

rot Fe2O3 Eisen(III)-oxid Pb3O4 Mennige

schwarz

Co2O3 Cobalt(III)-oxid CuO Kupfer(II)-oxid PbO Blei(II)-oxid Sb2O3 Antimon(III)-sulfid

violett CoCO3 Cobaltcarbonat KCr(SO4) 2 Chromalaun KMnO4 Kaliumpermanganat

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Lösungsverhalten

� Wasser pH-Wert prüfen Substanzgemische lösen sich meist nicht vollständig in Wasser Wasser als Lösungsmittel meist nur für Anionennachweise (Teil A)

� Verdünnte Salzsäure bzw. konzentrierte Salzsäure günstig, da Sulfid nicht zu elementarem kolloidal anfallenden Schwefel oxidiert

wird zahlreiche Chloride lösen sich schwer oder nicht in konzentrierter Säure, verdünnen ist wichtig

� Verdünnte Salpetersäure bzw. konzentrierte Salpetersäure gutes Lösungsmittel, da die meisten Nitrate wasserlöslich sind oxidierende Wirkung von Salpetersäure beachten

� Königswasser

� Schwefelsäure auf die Verwendung sollte generell verzichtet werden, da sich schwerlösliche Sulfate bilden können

Flammenfärbung Man glüht ein Magnesiastäbchen in der Bunsenbrennerflamme aus und glüht erneut nach Eintauchen in konzentrierte Salzsäure. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis in der Flamme keine Färbung mehr erkennbar ist.

� Farbe:

Farbe Element Charakteristische Linien [nm]

rot Lithium 670.8 gelb Natrium 589.3 violett Kalium 768.2 (rot), 404.4 (karminrot) ziegelrot Calcium 622.0 (rot) rot Strontium mehrere Linien

grün Barium 524.2, 513.7 Bor Kupfer

fahlblau Zinn Blei Antimon

� Farbe durch Cobaltglas:

Farbe Farbe durch Co -Glas Element gelb - Natrium violett karminrot Kalium ziegelrot hellgrün Calcium karminrot violett Strontium gelbgrün blaugrün Barium

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Boraxperle bzw. Phosphorsalzperle Man glüht ein Magnesiastäbchen mit konzentrierter Salzsäure sauber aus. Mit dem heißen Stäbchen nimmt man etwas Borax bzw. Natriumammoniumhydrogenphosphat auf und erhitzt, bis man eine farblose Perle erhält. Mit dieser Perle nimmt man die Salze auf, die beim Glühen in charakteristisch gefärbte Mischverbindungen bzw. Metaphosphate übergehen können.

� Boraxperle:

Oxidationsperle Reduktionsperle Element heiß kalt heiß kalt Cr dunkelgelb grün grün grün Mn violett violett farblos farblos Fe gelbrot gelb hellgrün hellgrün Co blau blau blau blau Ni - rotbraun hellgrau hellgrau Cu grün blaugrün farblos lackrot

� Phosphorsalzperle:

Oxidationsperle Reduktionsperle Element heiß kalt heiß kalt Cr grün grün grün grün Mn violett violett farblos farblos Fe gelbrot gelbrot orange grün Co blau blau blau blau Ni gelb rotbraun farblos farblos Cu grün blaugrün grünlich lackrot

Oxidationsschmelze Man glüht eine Magnesiarinne sorgfältig aus. Darauf gibt man etwas Analysensubstanz, die sorgfältig mit der fünffachen Menge einer Mischung aus KNO3/K2CO3 (3/2) vermischt wurde und schmilzt die Mischung in der Oxidationsflamme. Nach dem Erkalten untersucht man den Schmelzkuchen. Eine Gelbfärbung weist auf Chrom, eine Grünfärbung weist auf Mangan hin. Bei gleichzeitiger Anwesenheit kann man den Schmelzkuchen in Wasser lösen und nach dem Filtrieren mit verdünnter Schwefelsäure versetzen. Eine Violettfärbung weist auf Mangan (MnO4

–). Nach der Reduktion mit Ethanol weist eine Gelbfärbung auf Chrom (CrO42–) hin.

Sodaauszug für Anionen Der Sodaauszug kann durch bestimmt Elemente bzw. deren komplexierte Ionen gefärbt sein:

Farbe Element verursacht durch braun Br Br2 violett I I2 gelb Cr CrO4

2– grün Cr [Cr(OH)6]

3–, [CrX(H2O)5] 2+, [CrX2(H2O)4]

+

rosa Co [Co(H2O)6] 2+

blau Co, Cu [Co(OH) 4] 2–, [Co(OH) 6]

4–, [Cu(OH) 4]2–

violett Cr, Mn [CrX(H2O) 5] 2+, [CrX2(H2O) 4]

+, MnO4–

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Ausgewählte Vorproben Vorprobe auf Ammonium Man gibt auf ein Uhrglas eine Spatelspitze Analysensubstanz, legt 3-4 NaOH-Plätzchen auf und deckt mit einem Uhrglas ab, in das ein kleiner Streifen Indikatorpapier mit etwas demineralisiertem Wasser geklebt wurde. Zur Kontrolle klebt man einen kleinen Streifen Indikatorpapier auf die Oberseite des Uhrglases. Zeigt das Indikatorpapier eine basische Reaktion, ist Ammonium enthalten. Vorprobe für Lithium Man übergießt etwas Analysensubstanz mit Ethanol, rührt gut um und zündet den Alkohol an. Bei Anwesenheit von Lithiumsalzen verbrennt der Alkohol mit einer roten Farbe. Vorprobe für Zinn (Leuchtprobe) Man übergießt in einem Porzellantiegel zwei Zinkgranalien und etwas Analysensubstanz mit konzentrierter Salzsäure und lässt die Mischung kurze Zeit stehen. Dann taucht man ein mit kaltem Wasser halbgefülltes Reagenzglas in die Mischung und hält es in die Bunsenbrennerflamme. Wenn Zinn in der Probe enthalten ist, kann man eine dunkelblaue Fluoreszenz erkennen. Zur besseren Sichtbarkeit der Fluoreszenz kann man das Wasser mit etwas KMnO4 anfärben. Vorprobe für Antimon (Marshsche Probe) Dieser Nachweis muss unbedingt unter einem geschlossenen Abzug durchgeführt werden, da Antimonwasserstoff sehr giftig ist und durch häufig zu beobachtende Knallgasreaktion Verletzungsgefahr durch wegfliegende Pipetten besteht. Man versetzt etwas Analysensubstanz, einige Zinkgranalien und zwei Tropfen Kupfersulfatlösung mit halbkonzentrierter Schwefelsäure. Dann verschließt man das Reagenzglas mit einem durchbohrten Stopfen, durch den eine Pipette mit Glaswollsicherung führt. Das Gemisch wird VORSICHTIG erhitzt, der entstehende Wasserstoff wird VORSICHTIG entzündet (ACHTUNG! Knallgas, deshalb erst Sauerstoff aus dem Reagenzglas entweichen lassen) und die Flamme an die Wand einer Porzellanschale gehalten. Bei Anwesenheit von SbH3 brennt die Flamme fahlblau, und es bildet sich auf der Porzellanschale ein metallischer Spiegel. Vorprobe für Nickel Man versetzt ein wenig Analysensubstanz mit verdünnter Essigsäure und dann mit alkoholischer Diacetyldioximlösung. Eine Rotfärbung weist auf Nickel hin. Vorprobe für Mangan Zu etwas konzentrierter Salpetersäure gibt man etwas Analysensubstanz und eine Spatelspitze Bleidioxid (Manganfrei! Blindprobe ist erforderlich). Dann kocht man die Mischung einige Minuten, verdünnt 1:1 mit Wasser und filtriert die Probe. Eine Violettfärbung weist auf Mangan. Vorprobe für Eisen Man säuert etwas Analysensubstanz mit verdünnter Salzsäure schwach an und gibt etwas Ammoniumthiocyanatlösung zu (Blindprobe ist erforderlich). Eine Rotfärbung weist auf Eisen. Kationennachweise Zum Nachweis der vorhandenen Kationen werden mit der gelösten Analysensubstanz die Kationentrennungsgänge in der Reihenfolge 1) Salzsäure-Gruppe, 2) Schwefelwasserstoff-Gruppe (Kupfergruppe und Arsengruppe), 3) Ammoniumsulfid-Gruppe (gemeinsame Fällung mit Ammoniumsulfid und Alkalischer Sturz), 4) Ammoniumcarbonat-Gruppe und 5) Lösliche Gruppe durchgeführt und die jeweiligen Ionen durch geeignete Einzelnachweise bestimmt. Es empfiehlt sich die Vorgehensweise nach Jander/Blasius: Lehrbuch der analytischen und präparativen anorganischen Chemie.

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Anionennachweise Sodaauszug Ein Sodaauszug wird für die Anionen durchgeführt, da die Nachweise durch Metallkationen gestört werden können. Dazu schlämmt man einen Teil der Analysensubstanz mit der dreifachen Menge wasserfreiem Natriumcarbonat in 10-20 mL Wasser auf und kocht etwa 10-15 Minuten. Nach dem Erkalten der Lösung trennt man die schwerlöslichen Bestandteile ab und vertreibt durch VORSICHTIGES Ansäuern das enthaltene Kohlendioxid. Natriumcarbonat liefert durch die Hydrolyse Carbonat-, Hydrogencarbonat- und Hydroxidionen, die die meisten Metallkationen als schwerlösliche Hydroxide, Carbonate oder basische Carbonate (Mischverbindungen aus Carbonaten und Hydroxiden) fällen. Die zugehörigen Anionen gehen dabei in Lösung. Durch den hohen Überschuss an Natriumcarbonat werden auch schwerlösliche Verbindungen in ausreichender Menge gelöst (Prinzip von Le Chatelier). Nachweis von Carbonat als Kohlendioxid (A 5.2) Analysensubstanz (Ursubstanz!) mit Salzsäure übergießen schnell Gärröhrchen mit Barytwasser aufsetzen � weißer Niederschlag im Gärröhrchen zeigt Carbonat Nachweis von Chlorid, Bromid, Iodid durch Fällung der Silbersalze (A 1.4) einen Teil des Sodaauszugs mit Salpetersäure ansäuern mit Silbernitrat versetzen evtl. erwärmen � Fällung von AgI und AgBr und AgCl Niederschlag mit Ammoniumcarbonatlösung versetzen � AgCl geht komplex in Lösung versetzen der Lösung mit Kaliumiodidlösung � Fällung von AgI (indirekter Nachweis für Chlorid) � AgBr und AgI bleiben im Rückstand a) Rückstand mit konzentriertem Ammoniak versetzen � AgBr geht komplex in Lösung versetzen der Lösung mit Kaliumiodidlösung � Fällung von AgI (indirekter Nachweis für Bromid, nur bei Abwesenheit von Chlorid) � AgI bleibt im Rückstand b) Rückstand mit Zink und Schwefelsäure versetzen � Umwandlung in lösliche Verbindungen Br– und I–

Nachweis von Bromid, Iodid durch Oxidation mit Chlorwasser (A 1.2) einen Teil des Sodaauszugs oder Rückstand b) aus der Silbersalzfällung ansäuern mit Schwefelsäure überschichten mit Petrolether tropfenweise Zugabe von Chlorwasser � Farbänderung der organischen Phase violett zeigt Iodid (wir auch zuerst oxidiert) braun zeigt Bromid (erst nach kompletter Oxidation des Iodids) Nachweis von Fluorid durch Ätzprobe (A 1.5) einen Teil des Sodaauszugs mit konzentrierter Schwefelsäure versetzen im Wasserbad erwärmen einige Zeit stehen lassen � geändertes Fliessverhalten und Meniskus der Schwefelsäure zeigt Fluorid

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Nachweis von Sulfat durch Fällung als Bariumsulfat (A 2.10) einen Teil des Sodaauszugs mit verdünnter Salzsäure ansäuern versetzen mit Bariumchloridlösung � weißer, schwerlöslicher Niederschlag von Bariumsulfat Nachweis von Sulfid durch Fällung als Kupfersulfid (A 2.4) einen Teil des Sodaauszugs mit verdünnter Salzsäure ansäuern versetzen mit Kupfersulfatlösung � schwarzer Niederschlag von Kupfersulfid Nachweis von Nitrat durch Reduktion zu Ammoniak (A 3.6) einen Teil des Sodaauszugs mit wenig verdünnter Natronlage alkalisch machen Zugabe von etwas Zinkstaub vorsichtig erwärmen mit feuchtem pH-Papier pH-Wert der Dämpfe überprüfen � alkalisches Ammoniakgas Nachweis von Nitrat durch Ringprobe (A 3.7) Eisen(II)-sulfatlösung mit verdünnter Schwefelsäure nicht zu stark ansäuern einen Teil des Sodaauszugs zugeben homogenisieren vorsichtig mit konzentrierter Schwefelsäure unterschichten � violetter bis braunschwarzer Ring an der Phasengrenze zeigt Nitrat (Halogenide können stören, eventuell durch Fällung mit Ag+ abtrennen) Nachweis von Phosphat durch Fällung als Magnesiumammoniumphosphat (A 4.1) Magnesiumchloridlösung herstellen verdünnte Ammoniaklösung zugeben, bis Fällung eines Niederschlags

Ammoniumchloridlösung zugeben, bis Niederschlag wieder gelöst ist (Magnesiamischung) tropfenweise in einen Teil des Sodaauszugs zugeben � weißer, kristalliner Niederschlag zeigt Phosphat Nachweis von Phosphat durch Fällung als (NH4)3[P(Mo3O10)4]·6H2O (A 4.2) Ammoniummolybdatlösung herstellen einen Teil des Sodaauszugs mit Salpetersäure ansäuern tropfenweise zur Molybdatlösung geben evtl. erwärmen � gelber Niederschlag zeigt Phosphat Nachweis von Acetat durch Freisetzen von Essigsäure (A 5.5) Analysensubstanz mit Kaliumhydrogensulfat verreiben � Geruch nach Essigsäure zeigt Acetat Nachweis von Acetat als Essigsäureethylester (A 5.6) Analysensubstanz in Porzellanschälchen geben mit Ethanol und konzentrierter Schwefelsäure vermischen 15 Minuten abgedeckt ruhen lassen � Geruch nach Essigsäureethylester zeigt Acetat Nachweis von Borat als Ester (A 7.1) Analysensubstanz in Porzellanschälchen geben mit Ethanol (Methanol) und konzentrierter Schwefelsäure vermischen entweichende Dämpfe anzünden � grüne Flamme zeigt Borat

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ANALYSEN Teilanalyse 1 E Ihre Analyse ist ein Reinstoff (Element, Legierung, Salz, Komplexverbindung), der aus maximal drei Komponenten sowie evtl. Kristallwasser besteht. Die Komponenten können als eines der Ionen nachgewiesen werden, die Sie in den Teilen A – D untersucht haben. Zusätzlich können aber auch Oxide oder Hydroxide enthalten sein. Als Ergebnis muss die chemische Formel des Reinstoffs inkl. Kristallwasser angesagt werden. Teilanalyse 1 F Ihre Analyse ist ein Salzgemisch, in dem alle in den Teilen A – D untersuchten Kationen und Anionen enthalten sein können. Zu bestimmende Ionen F− ; Cl− ; Br− ; I− ; SO4

2− ; S2− ; NO3− ; PO4

3− ; CO32− ; CH3COO− ; BO3

3− ; OH− * ; O2− * (* nur bei der Teilanalyse 1 E) NH4

+ ; Li+ ; Na+ ; K+ ; Mg2+ ; Ca2+ ; Sr2+ ; Ba2+ Al3+ ; Cr3+ ; Mn2+ ; Fe2+/3+ ; Co2+ ; Ni2+ ; Zn2+ Sn2+/4+ ; Pb2+ ; Sb3+/5+ ; Bi3+ ; Cu2+ ; Ag+

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Allgemeiner Kationentrennungsgang Die Salzsäure-Gruppe pH-Wert 0

1)

Zur salpetersauren Lösung HCl zugeben

AgCl weiß PbCl2 weiß

Mit heißem Wasser digerieren

AgClPb2+

siehe (2)

Mit Ammoniak versetzen

[Ag(NH3)2]+

siehe (1)

In Lösung bleiben: Elemente der Schwefelwasserstoff-, Ammoniumsulfid-, Ammoniumcarbonat- und der Löslichen Gruppe. (1) [Ag(NH3)2]

+ ist in Lösung Nachweis Beim Ansäuern mit HNO3 fällt weißes AgCl aus (2) Pb2+ liegt in Lösung vor, diese wird eingedampft Nachweis 1. Beim Abkühlen kristallisiert PbCl2 in Nadelform 2. Durch Zugabe von H2SO4 fällt weißes PbSO4 aus

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Die Schwefelwasserstoff-Gruppe pH-Wert 0-4

Zur HCl sauren Lösung H2S-Wasser zugeben, dann langsam mit Wasser verdünnen

PbS schwarz CuS schwarz Bi2S3 braun Sb2S3 orange SnS braungelb

Mit gelbem Ammoniumpolysulfid digerieren

Mit 4 mol/L HNO3 bei mäßiger Wärme behandeln

Kupfergruppe Arsengruppe

PbS schwarz CuS schwarz Bi2S3 braun SbS43– SnS3

2–

Bis zu sauren Reaktion HCl zugeben

Sb2S3 orange SnS braungelbPb2+ Cu2+ Bi3+

7 mol/L HCl zugebenMit H2SO4 eindampfen und nach dem Abkühlen mit 2 mol/L H2SO4 verdünnen

Cu2+ Bi3+PbSO4

siehe (3)Sb5+ Sn4+

Mit Eisen reduzierenNH3 im Überschuss zugeben

[Cu(NH3)4]2+

siehe (5)Bi(OH)3siehe (4)

Sn2+

siehe (6)Sb

siehe (7)

In Lösung bleiben: Elemente der Ammoniumsulfid-, Ammoniumcarbonat- und der Löslichen Gruppe.

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(3) PbSO4 löst sich in Ammoniumtartrat-Lösung Nachweis Zusatz von K2Cr2O7 fällt gelbes PbCrO4 (4) Bi(OH)3 löst sich in HCl Nachweis 1. mit Dimethylglyoxim + NH3 gelber Niederschlag 2. neutralisieren und mit alkalischer Stannat(II)-Lösung versetzen (Bi schwarz) (5) [Cu(NH3)4]

2+ ist an der blauen Farbe der Lösung erkenntlich (6) Sn2+ verbleibt in der Lösung Nachweis Leuchtprobe (7) Sb löst sich in 7 mol/L HCl + wenig HNO3 Nachweis stark verdünnen und mit H2S-Wasser versetzen: Sb2S3 (orange) fällt aus

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Die Ammoniumsulfid-Gruppe pH-Wert 8

Salzsaure Lösung mit NH4Cl versetzen, ammoniakalisch machen und mit (NH4)2S in der Wärme fällen

Ni2S3 Co2S3 FeS MnS Cr(OH)3 ZnS Al(OH)3

NiS CoSschwarz schwarz schwarz rosa grün weiß weiß

Mit kalter 2 mol/L HCl behandeln

Ni2S3 Co2S3

NiS CoSFe2+ Mn2+ Cr3+ Zn2+ Al3+

Mit HNO3 oxidieren, neutralisieren, in Mischung 30%iger NaOH + H2O2 einfließen lassen

Ni2+ Co2+

siehe (8)

In HCl lösen und kochen

Fe(OH)3 MnO2

Mit viel festem NH4Cl kochen oder mit HCl schwach ansäuern

und anschließend wieder ammoniakalisch machen

Mit CH3COOH ansäuern und BaCl2 zugeben

CrO42– [Zn(OH)4]

2 – [Al(OH)4]–

BaCrO4

siehe (10)

CrO42– [Zn(NH3)6]2+ Al(OH)3

siehe (12)

Fe3+ Mn2+

siehe (9)

Zn2+

siehe (11)

In Lösung bleiben: Elemente der Ammoniumcarbonat- und der Löslichen Gruppe.

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(8) Ni2S3/NiS Die Niederschläge werden in CH3COOH + H2O2 gelöst Co2S3/CoS Co-Nachweis 1. In essigsaurer Lösung bildet Cobalt mit KSCN blaues [Co(SCN)4]

2– 2. Durch Zugabe von KNO2 und Na-Acetat fällt gelbes K2Na[Co(NO2)6] Ni-Nachweis In essigsaurer Lösung bildet Nickel mit Diacetyldioxim einen roten

Komplex (9) Fe3+, Mn2+ liegen gelöst in verdünnter HCl vor Fe-Nachweis Mit KSCN bildet sich tiefrotes Fe(SCN)3 Mn-Nachweis 1. Mit HNO3 eindampfen und in NaOH + Br2 lösen. Mn2+ wird zu violettem MnO4

– oxidiert. 2. Mit NaOH das Hydroxid fällen, abfiltrieren und eine Oxidationsschmelze durchführen (10) BaCrO4 setzt sich mit H2SO4 zu BaSO4 und CrO4

2– um. Nachweis CrO4

2–-Ionen bilden mit H2O2 blaues CrO(O2)2, das mit Ether ausgeschüttelt werden kann (11) Zn2+ Bei Zugabe von H2S-Wasser fällt weißes ZnS. ZnS löst sich in verdünnter HCl Nachweis Rinmanns Grün (12) Al(OH)3 Nachweis Mit sehr wenig Co(NO3)2 auf einer Magnesiarinne erhitzen. Es bildet sich blaues CoAl2O4

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Die Ammoniumcarbonat-Gruppe und die Lösliche Gruppe pH-Wert 8

Filtrat der Ammoniumsulfid-Gruppe mit HCl ansäuern, H2S verkochen, zur Zerstörung der NH4

+-Salze auf ein kleines Volumen einengen, zweimal mit 1 mL konz. HNO3 abdampfen, bis fast zur Trockne einengen, in einigen mL schwach salzsaurem Wasser aufnehmen,

ammoniakalisch machen, (NH4)2CO3 zusetzen, kochen

BaCO3 SrCO3 CaCO3 Mg2+ Li+ Na+ K+

In CH3COOH lösen, Natriumacetat zusetzen und mit K2Cr2O7 fällen

Mit NH3 + (NH4)2CO3

kochen

SrCO3 CaCO3

Verd. HCl + (NH4)2SO4

BaCrO4

siehe (13)

SrSO4

[ + CaSO4]siehe (14)

Ca2+

siehe (15)

Sr2+ Ca2+ Mg(Oxinat)2

siehe (16)Li+ Na+ K+

siehe (17)

NH4+-Salze abrauchen und mit Oxin fällen

(13) BaCrO4 Nachweis Durch Flammenfärbung (14) SrSO4 liegt evtl. verunreinigt mit CaSO4 vor Nachweis Durch Flammenfärbung mit HCl + Zn (15) Ca2+ Nachweis Die Lösung wird mit (NH4)2C2O4 versetzt, dabei fällt weißes CaC2O4 aus. Dieses kann mit HCl + Zn durch Flammenfärbung nachgewiesen werden (16) Mg(Oxinat)2 Mg-Oxinat verglühen, in verdünnter HCl lösen Nachweis Durch Zugabe von NH3 und (NH4)2HPO4 kristallisiert weißes MgNH4PO4 · 6 H2O (17) Li+, Na+, K+ können spektralanalytisch nachgewiesen werden Li-Nachweis Mit Na2HPO4 und NaOH kristallisiert weißes Li3PO4 aus K-Nachweis Aus salzsaurer Lösung fällt mit HClO4 weißes KClO4 aus

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2 Anorganisch-Quantitative Analyse Teil A Redox-Titration Die Manganometrie ist ein maßanalytisches Verfahren aus der Familie der Redox-Titrationen. Diese Titration basiert auf einer Redoxreaktion, bei der man ein Oxidationsmittel (bzw. Reduktionsmittel) als Titrationsmittel verwendet, um eine Probe zu bestimmen, die reduzierende (bzw. oxidierende) Eigenschaften besitzt. Für maßanalytische Bestimmungen eignen sich Reaktionen, die schnell, quantitativ und ohne Nebenreaktionen ablaufen. Bei einer Volumetrie ermittelt man die Masse eines zu bestimmenden Stoffes durch Volumenmessung. Man misst die Stoffmenge eines Reaktionspartners, die bis zur vollständigen Gleichgewichtseinstellung einer eindeutig ablaufenden Reaktion verbraucht wird. Am Ende der Titration ist der so genannte Äquivalenz- oder Endpunkt erreicht, bei dem sich äquivalente Mengen von Probe und Titrationsmittel umgesetzt haben. Dieser Äquivalenzpunkt muss entweder direkt sichtbar sein, oder eindeutig angezeigt werden können. Benötigte Arbeitstechniken:

� Titrieren Manganometrie Reaktionsprinzip Die Manganometrie ist eine Redox-Titration, mit der sich Reduktionsmittel bestimmen lassen, die von Permanganat oxidiert werden. Kaliumpermanganat fungiert dabei als Oxidationsmittel und wird selbst reduziert. Arbeitet man in neutraler bzw. schwach saurer Lösung, entsteht während der Titration eine gefärbte Fällung von MnO2 (Methode nach Volhard-Wolff).

Bei den meisten Titrationen mit Permanganat arbeitet man jedoch im stark Sauren, da die Oxidationskraft in diesem Bereich am größten ist und zusätzlich die Äquivalenzpunktbestimmung sehr einfach ist. Den Endpunkt der Titration kann man leicht an einer bleibenden Rosafärbung erkennen. Mn2+ ist praktisch farblos, MnO4

– ist intensiv violett gefärbt. Diese Färbung ist schon bei geringsten Konzentrationen (ca. 10–6 mol/L) sichtbar und wird durch einen geringen Überschuss Kaliumpermanganat hervorgerufen.

Als Redoxpartner lässt sich z.B. Eisen(II) in der Kälte mit saurer Permanganatlösung zu Eisen(III) oxidieren.

Wenn ein Teil des Eisens als Eisen(III) in der Lösung vorliegt, muss dieses quantitativ in die zweiwertige Form überführt werden. Dazu sind Reduktionsmittel geeignet, die nach vollständiger Reduktion ohne Schwierigkeit aus der Lösung entfernt werden können. Verwendet werden kann u. a. schweflige Säure.

MnO4 Mn2+

OH3

+- - +II+VII

+ 5 e H2O8 + + 12

MnO4 MnO2- -OH3

++ 3 e H2O+ + 64

Fe2+ -

+II

Fe3+

+III

1 e+

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Die Gleichung für den gesamten Redoxvorgang erhält man durch Kombination der Teilgleichungen, wobei man die Koeffizienten ergänzen muss. Im Fall der Titration Permanganat / Eisen ist das Verhältnis 1:5, man kann also 5 Teile Eisen mit einem Teil Permanganat oxidieren.

Vor der Titration muss die Permanganatlösung eingestellt werden, wofür man Natriumoxalat (nach Sörensen) als Urtitersubstanz verwendet. Die Titration wird bei etwa 80 °C in schwefelsaurer Lösung durchgeführt. Die Reaktion läuft zu Beginn langsamer ab als im weiteren Verlauf, da die entstehenden Mn2+-Ionen die Reaktion katalysieren.

Grundsätzliches Verfahren

� Glasgeräte reinigen und entfetten � Kaliumpermanganatlösung einstellen (Doppelbestimmung) � Titration des Eisen(II)-Gehaltes (Einfachbestimmung) � Reduktion von Eisen(III) zu Eisen(II) � Titration des Gesamteisen-Gehaltes (Doppelbestimmung)

Versuchsdurchführung Einstellen der Kaliumpermanganatlösung Man trocknet das Natriumoxalat mehrere Stunden bei 230 °C im Trockenschrank. Zur Bestimmung des titrimetrischen Faktors werden zweimal ja 150 bis 200 mg Natriumoxalat abgewogen (Massen notieren!). Jede Probe wird quantitativ in einen Erlenmeyerkolben überführt und in etwa 100 mL Wasser gelöst. Dann wird die Probe mit 50 mL 5%iger Schwefelsäure versetzt und auf etwa 80 °C erwärmt. Man titriert die heiße Lösung unter ständigem Schütteln mit der Kaliumpermanganatlösung aus der Bürette (Achtung! bei undurchsichtigen Lösungen erfolgt die Einstellung der Nullmarke und die Ablesung am oberen Rand des Meniskus). Die Titration sollte anfangs langsam und tropfenweise erfolgen, denn die Oxidation der Oxalationen erfolgt zu Beginn nur träge. Nach Zugabe einiger Milliliter kann man die Permanganatlösung etwas schneller einfließen lassen, da die entstehenden Mn2+-Ionen die Reaktion katalysieren (dabei einen lokalen Permanganatüberschuss vermeiden). Gegen Ende der Titration (die Entfärbung wird langsamer) wird wieder tropfenweise titriert. Solange in der Lösung Oxalationen enthalten sind, entfärbt sich die Permanganatlösung unter Bildung von praktisch farblosem Mn2+ und gasförmigen CO2. Ist der Äquivalenzpunkt erreicht, färbt die überschüssige Permanganatlösung die Mischung rosa. Die Maßlösung ist bei dieser Reaktion also gleichzeitig der Farbindikator für den Endpunkt. Aus der Einwaage an Natriumoxalat und dem Verbrauch bestimmt man die Stoffmenge der KMnO4-Lösung.

MnO4 Mn2+

OH3

+- -

Fe2+ -Fe

3+5.

MnO4 Mn2+

OH3

+- Fe2+

5 Fe3+

+ 5 e H2O8 + + 12

1 e+

+ H2O8 + + 12+5

OH2 Fe2+

Fe3+

SO3 SO4 H+-2 -

+2 + + 2+2

2

MnO4 Mn2+

OH3

+-C2O4 CO2

-2+ H2O16 + + 242 5 2 10+

50

Titration des Eisen(II)-Gehaltes Man füllt die eisenhaltige Probe im Messkolben mit Wasser auf 100 mL auf. Nach guter Durchmischung pipettiert man für die Einzelbestimmung des Eisen(II)-Gehaltes 25 mL in einen 300 mL Erlenmeyerkolben, versetzt mit 50 mL 5 prozentiger Schwefelsäure und verdünnt mit Wasser auf 200 mL. Die Titration kann in kalter oder heißer Lösung vorgenommen werden. Der Endpunkt ist erreicht, wenn die Lösung eine bleibende schwach orange Färbung annimmt. Die Farbe resultiert aus der gelben Farbe der entstandenen Eisen(III)-Ionen und dem Violett der überschüssigen Permanganatlösung. Durch Zusatz von etwas Phosphorsäure (Manganbestimmung nach Reinhardt-Zimmermann) könnte man die Farbe des Eisen(III)-salzes unterbinden, da diese in praktisch farblose Komplexverbindungen überführt werden. Dann erkennt man den Endpunkt durch die rosa Färbung der Lösung. Die Zugabe ist aber hier nicht erforderlich, der Farbumschlag ist auch ohne Zugabe von Phosphorsäure gut erkennbar. Mit dem bestimmten titrimetrischen Faktor der Kaliumpermanganatlösung berechnet man den Eisen(II)-Gehalt der Probe. Titration des Gesamteisen-Gehaltes nach Reduktion v on Eisen(III) zu Eisen(II) Man pipettiert für die Doppelbestimmung des Gesamteisen-Gehaltes je 25 mL der Probe in einen 300 mL Erlenmeyerkolben. Die Reduktion mit schwefliger Säure verläuft in stark saurer Lösung nur unvollständig, deshalb werden die eisenhaltigen Proben mit Natriumcarbonatlösung versetzt, so dass sie nur noch leicht sauer sind. Dazu gibt man in die Eisen(III)-haltige Probe vorsichtig solange Natriumcarbonatlösung, bis eine leichte, bleibende Trübung auftritt. Anschließend gibt man wenige Tropfen Schwefelsäure zu, bis sich die Trübung bzw. der Niederschlag wieder aufgelöst hat. Dann versetzt man mit einem Überschuss schwefliger Säure und erhitzt die Proben etwa 15 Minuten zum Sieden. Durch die Farbe der Lösung kann man erkennen, ob die Reduktion vollständig abgelaufen ist (Eisen(III)-Lösung: gelb, Eisen(II)-Lösung: praktisch farblos). Falls die Lösung nach längerem Kochen noch gelblich oder deutlich grün ist, muss noch mehr schweflige Säure zugesetzt und weiter erhitzt werden. Überschüssiges SO2 muss anschließend ausgetrieben werden. Man kann VORSICHTIG an der Probe riechen, ob noch SO2 ausgetrieben wird und erhitzt dann entweder weiter oder lässt die Probe abkühlen. Man versetzt die reduzierten Proben mit je 50 mL 5 prozentiger Schwefelsäure und verdünnt mit Wasser auf 200 mL. Die Titration kann in kalter oder heißer Lösung vorgenommen werden, analog zu der Titration der Eisen(II)-Bestimmung. Der Endpunkt ist erreicht, wenn die Lösung eine bleibende schwach orange Färbung annimmt bzw. nach Zugabe von Phosphorsäure eine rosa Färbung. Mit der bestimmten Kaliumpermanganatlösung berechnet man den Gesamteisen-Gehalt der Probe und bestimmt durch Differenzbildung den Eisen(III)-Gehalt. Auswertung Angabe des Eisen(II)-Gehaltes in mg pro 100 mL. (Angabe des Eisen(III)-Gehaltes in mg pro 100 mL.) Angabe des Gesamteisen-Gehaltes {Eisen(II) und Eisen(III)} in mg pro 100 mL.

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Fehlerquellen Das Volumen sollte gering, die Konzentration hoch sein Verwendung unreiner Reagenzien Verspritzen von Lösung durch unvorsichtiges Hantieren Ungenaues Pipettieren

� Pipette verdreckt � Schlifffett in der Pipette oder Pipettierhilfe � Ablaufzeit nicht eingehalten � Ablesefehler � …

Fehlerhaftes Einstellen der Permanganatlösung Unvollständige Reduktion der Eisen(III)-Lösung Unvollständiges Entfernen von überschüssigem SO2

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Teil B Photometrie Die Photometrie nutzt die Absorption elektromagnetischer Strahlung (meist im UV/Vis-Bereich) durch ein Probemedium zur Quantifizierung einer in der Probe vorliegenden absorbierenden Substanz.

Zusätzlich zur Absorption durch die zu analysierende Substanz kann die Intensität der einfallenden Strahlung I0 durch Reflexion IR, durch Streuung IS sowie durch die Eigenabsorption des verwendeten Küvettenmaterials IAK geschwächt werden. Diese unerwünschten Nebeneffekte können durch Vergleichsmessungen mit einer Küvette, die nur mit Lösemittel gefüllt ist, ausgeglichen werden. Zur Charakterisierung der Absorptionsintensität wird die Extinktion E verwendet. Sie ist definiert als dekadischer Logarithmus des Verhältnisses von einfallender und ausgehender Lichtintensität:

II

lgE 0=

Wird von der Probe kein Licht absorbiert, ist die Extinktion E = 0, wird das Licht vollständig absorbiert, geht E gegen unendlich. Zur Quantifizierung bedient man sich des Lambert-Beerschen-Gesetzes:

cd)(E ⋅⋅λε= Dabei ist ε(λ) der molare Extinktionskoeffizient in L/(mol cm) d die Schichtdicke der Küvette in cm c die Konzentration der zu bestimmenden Substanz in mol/L Die in der Photometrie verwendeten Küvetten bestehen in der Regel aus Quarzglas oder Kunststoff und haben eine Schichtdicke von 1 cm. Der Extinktionskoeffizient ist eine Stoffkonstante, die für eine Substanz bei der angegebenen Wellenlänge in dem verwendeten Lösemittel charakteristisch ist. Das Lambert-Beersche Gesetz gilt nur für einen Konzentrationsbereich, in dem keine Wechselwirkungen unter den Analytmolekülen auftreten. Bei Assoziations- oder Dissoziationsgleichgewichten verliert das Gesetz seine Gültigkeit. Auch bei nicht streng monochromatischer Strahlung ergeben sich Abweichungen von der Linearität, da dann keine eindeutig definierten Extinktionskoeffizienten vorliegen. Die mit absorptionsphotometrischen Bestimmungen erzielbaren Nachweisgrenzen hängen von dem Extinktionskoeffizienten des Analyten ab. So lassen sich zum Beispiel bei einem molaren Extinktionskoeffizienten von 40000 L/(mol cm), einer Extinktion von 0.010 und einer Küvettendicke von 1 cm noch Konzentrationen von 2 · 10-7 M bestimmen.

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Die Vorgehensweise der Photometrie ist die folgende: Zunächst wird eine Kalibriergerade ermittelt. Dazu werden von Lösungen bekannter Konzentration die bei einer Wellenlänge gemessenen Extinktionen gegen die Konzentration aufgetragen. Nach dem Lambert-Beerschen Gesetz sollte sich eine Gerade ergeben, deren Steigung der molare Extinktionskoeffizient ist. Anschließend ist die Extinktion der zu bestimmenden Probe zu messen. Über die Kalibriergerade ergibt sich die Konzentration des Analyten. Direkte photometrische Bestimmungen sind nur bei Analyten mit Eigenabsorption möglich (z. B. aromatische Kohlenwasserstoffe, Farbstoffe oder „farbige Metallionen“ wie das violette Permanganation MnO4

–). Farblose Analyten (wie das hier zu bestimmenden Metallion Cu2+) müssen zunächst durch geeignete Reagenzien modifiziert werden.

Photometrische Bestimmung von Kupfer(II) Herstellung der Cu(II)-Bezugslösungen Zur Herstellung der Cu(II)-Standardlösung werden in einen 100 mL Messkolben ca. 0.78 g CuSO4·5 H2O eingewogen. Notieren sich die Einwaage auf 4 Dezimalstellen und füllen Sie den Messkolben mit demineralisiertem Wasser bis zur Eichmarke auf. Mit Hilfe einer Bürette werden von der Cu-Standardlösung jeweils 0, 4, 8, 12, und 16 mL in (mit 1 bis 5 beschriftete) 50 mL Messkolben pipettiert, wobei der Kolben ohne Cu-Lösung als Nullprobe dient. Mit wenig demineralisiertem Wasser wird der Schliff gespült. Es werden nacheinander 2 mL konzentrierte HNO3 und 4 mL Weinsäurelösung hinzu gegeben, danach werden die Kolben ca. zur Hälfte mit demineralisiertem Wasser aufgefüllt und gut durchmischt. Man versetzt mit 6 mL konzentriertem Ammoniak, schwenkt gut um und füllt nach dem Abkühlen bis zur Markierung mit demineralisiertem Wasser auf. Anschließend wird wieder gut durchmischt. Vorbereitung der zu bestimmenden Proben Der Messkolben mit der Cu(II)-Analysenlösung wird auf 100 mL aufgefüllt und gut durchmischt. Eine 25 mL Probe wird in einen (mit 6 beschrifteten) 50 mL Messkolben pipettiert, nacheinander 2 mL konzentrierte HNO3 und 4 mL Weinsäurelösung hinzu gegeben und gut durchmischt. Man versetzt mit 6 mL konzentriertem Ammoniak, schwenkt gut um und füllt nach dem Abkühlen bis zur Markierung auf. Etwa 0.02 g feine Messingspäne werden genau abgewogen (Analysenwaage), in einen (mit 7 beschrifteten) 50 mL Messkolben gegeben und mit 2 mL konzentrierter HNO3 gelöst (ABZUG! Bildung nitroser Gase!). Anschließend werden 4 mL Weinsäurelösung und ca. 20 mL demineralisiertes Wasser hinzu gegeben und gut durchmischt. Man versetzt mit 6 mL konzentriertem Ammoniak, schwenkt gut um und füllt nach dem Abkühlen bis zur Markierung auf. Durchführung der photometrischen Messungen Die Messkolben mit Bezugslösungen bzw. den Analysenlösungen werden so sortiert, dass zwei Reihen mit zunehmender Farbtiefe resultieren. Vergewissern Sie sich, dass das Spektrometer auf eine Wellenlänge von 578 nm eingestellt ist. Spülen Sie eine Küvette mit der Nullprobe und füllen Sie die Küvette luftblasenfrei erneut mit dieser Lösung. (Zur Messung muss die Küvette außen trocken sein). Dies ist Ihre Referenzprobe, mit der Sie am Gerät den Nullpunkt einstellen.

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Zur Bestimmung der Kalibriergeraden spülen und füllen Sie nun die Küvette, beginnend mit der verdünntesten Bezugslösung (Nr. 2 nach obiger Vorschrift), jeweils mit der nächst konzentrierteren Bezugslösung, messen Sie die Extinktionen am Spektrometer und notieren Sie die Werte. Achten Sie darauf, die Küvette vor der Messung zweimal mit der zu bestimmenden Lösung zu spülen. Nach Beendigung der Messreihe die Küvette gut mit demineralisiertem Wasser ausspülen und zum Trocknen auf ein Stück Zellstoff stellen. Zeichnen Sie nun die Kalibriergerade (siehe Auswertung). Wenn alle Punkte mit dem Ursprung auf einer Geraden liegen, fahren Sie mit der Messung der Analysenproben wie oben beschrieben fort. Weichen bei der Kalibriergeraden Punkte sichtbar von der Ausgleichsgeraden ab, müssen diese Messungen wiederholt werden (evtl. mit neuer Bezugslösung), bevor die Extinktionen der Analysenlösungen bestimmt werden. Auswertung Berechnen Sie die Kupfer(II)-Konzentrationen der hergestellten Bezugslösungen und tragen Sie diese Werte zusammen mit den gemessenen Extinktionen in einer Tabelle ein. Tragen Sie auf Millimeterpapier für die fünf Lösungen bekannter Konzentration die Extinktion gegen den Gehalt an Cu2+ in mg auf und bestimmen Sie die Kalibriergerade. Berechnen Sie daraus den molaren Extinktionskoeffizienten des Kupfer(II)-Tetraamminkomplexes.

Kolben-Nr. 1 2 3 4 5 6 7

Cu-Standard [mL] 0 4 8 12 16 Cu-Probe Messingprobe

Cu-Gehalt [mg]

Extinktion

Ermitteln Sie anhand Ihrer Kalibrierung die Masse an Kupfer in Ihren Analysen. Geben Sie den Kupfergehalt der Analysenlösung in mg pro 100 mL und den Kupfergehalt des Messings in Massenprozent an.

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3 Anorganische Präparate Teil A 1. Präparat Teil B 2. Präparat Teil A und B Synthese einfacher anorganischer Präparate mit Relevanz zu den Nanostrukturwissenschaften. Die Präparate werden vom Praktikumsleiter ausgegeben und nach Absprache mit dem Betreuer durchgeführt. Dabei gilt folgende Vorgehensweise: Ausgabe des Präparates vom Praktikumsleiter Angaben: Betreuer, Name der Verbindung, Ansatzgröße, Anleitung (Literatur) Vorprotokoll erstellen Notwendige Informationen sind u.a. Gefahrstoffsymbole, R- und S-Sätze (bzw. H- und P-Sätze), Entsorgung, benötigte Glasgeräte, benötigte Chemikalien (Menge) Antestat unter Vorlage des Vorprotokolls beim zugeteilten Betreuer Kurzes Kolloquium über die Durchführung der Synthese, die Verwendung und Entsorgung von Gefahrstoffen sowie den theoretischen Hintergrund der dargestellten Stoffklasse im Hinblick auf die Nanostrukturwissenschaften Durchführung der Synthese Abgabe des Präparats Beschriftung: Name, Datum, Name des Präparates, Ausbeute Abgabe des Protokolls spätestens eine Woche nach Abgabe des Präparates Aufbau: Name des Präparates Theoretischer Hintergrund Reaktionsgleichungen Ansatzgröße Durchführung, Beobachtungen, Fehlerquellen Ausbeute x g = 100 % x g = x % (Literatur) x g = x % (erhaltene Ausbeute) Charakterisierung Literatur Vorprotokoll beilegen

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Vorprotokoll Präparat

Name

Vorname

Betreuer

Name des Präparates

Ansatzgröße

Reaktionsgleichung

Eingesetzte Stoffe (Edukte und Produkte) Name Gefahrstoffsymbol R- und S-Sätze

Bedeutung der genannten R- und S-Sätze

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Entsorgung der eingesetzten Edukte

Berechnung der Ansatzgröße Edukt MG benötigte mol benötigte g bzw. mL

Literatur Benötigte Geräte und Apparaturen Durchführung (nur stichwortartig)

Unterschrift des Betreuers

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Literatur Jander/Blasius Lehrbuch der analytischen und präparativen anorganischen Chemie 16. Auflage J. Strähle und E. Schweda S. Hirzel Verlag, Stuttgart 2006 Jander/Jahr Maßanalyse 17. Auflage G. Schulze und J. Simon De Gruyter Verlag, Berlin 2009 Sicherheit im chemischen Hochschulpraktikum Eine Einführung für Studierende (BGI/GUV-I 8553) Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung, Oktober 2009 http://publikationen.dguv.de/dguv/pdf/10002/i-8553.pdf GESTIS-Stoffdatenbank Gefahrstoffinformationssystem der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung http://biade.itrust.de