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Seminar zum Grundpraktikum Anorganische Chemie

Sommersemester 2014

bei Fragen: Gerhart Jander, Ewald Blasius, Raum: V15 S01 C19, 8:00-22:00

Christoph Wölper

http://www.uni-due.de/~adb297b

● Analyse 1➔ Anionen: CO32-, Cl-, Br-, I-, F-, NO3-, SO42-, PO43-, CH3COO-

● Analyse 2➔ Kationen: NH4+, K+, Li+, Mg2+, Na+, Ba2+, Ca2+, Sr2+,➔ Anionen: CO32-, Cl-, NO3-, SO42-

● Analyse 3➔ Kationen: NH4+, K+, Li+, Mg2+, Na+, Ba2+, Ca2+, Sr2+,

Al3+, TiO2+, VO2+, Cr3+, Mn2+, Fe2+/3+, Co2+, Zn2+, Ni2+➔ Anionen: CO32-, Cl-, NO3-, SO42-

● Analyse 4➔ Kationen: Al3+, TiO2+, VO2+, Cr3+, Mn2+, Fe2+/3+, Co2+, Zn2+, Ni2+,

Ag+, Hg2+, Pb2+, Cu2+, Bi3+, Cd2+, As3+/5+, Sb3+/5+, Sn2+/4+➔ Anionen: CO32-, Cl-, NO3-, SO42-

● Analyse 5➔ Kationen: alle➔ Anionen: alle

● Abschlussanalyse: Legierung und Mineral

● Präparate➔ Alaun (Kristallisation)➔ SnI4, K2S2O8 oder (ICl3)3➔ [Co(NH3)5Cl]Cl2 oder Nickelkreislauf➔ Magnetit oder Thenards Blau

Einleitung

historisches?

Wissenschaftliches Arbeiten - induktives Vorgehen

● genau beobachten➔ 5 Sinne (praktisch ein bis zwei)➔ Hilfsmittel (instrumentelle Analytik...)

● Erklärung finden

● Theorie aufstellen (bevorzugt quantitativ)

● Theorie überprüfen

● hier praktisch wichtig: ➔ genaues beobachten➔ genaue Dokumentation von

Beobachtungen und Ergebnissen➔ systematisches Arbeiten

Allgemeine Vorgehensweise bei einer Analyse

1. genau ansehen (charakteristische Farben...)

2. gründlich mörsern

3. Vorproben (Fluorid!!!)

4. Soda-Auszug („Abtrennung“ der Anionen)

5. Ursubstanz lösen (evtl. Aufschlüsse)

6. Kationen-Trennungsgang

7. Einzelnachweise nach Auftrennung

Lösung der Ursubstanz

+ (NH4)2CO3

+ NH3 + (NH4)2S

+ Urotropin

+ H2S

+ HCl

Pb2+ Hg22+Ag+Salzsäure-Gruppe

Al3+TiO2+ Cr3+ VO2+Fe2+/3+Urotropin-Gruppe

Co2+ Ni2+Mn2+ Zn2+(NH4)2S-Gruppe

Ba2+ Sr2+ Ca2+(NH4)2CO3-Gruppe

Kationen-Trennungsgang

Mg2+Li+ K+Na+ NH4+Lösliche Gruppe

Cd2+Bi3+ Cu2+ As3+/5+Sb3+/5+ Sn2+/4+H2S-Gruppe Hg2+

1 CO32- CH3COO-Br-NO3- PO43-SO42- Cl-F- I-

Analyse 1

Anionen

Kriechprobe für F-

● Ursubstanz in trockenes Reagenzglas

● konz. Schwefelsäure zugeben und erhitzen➔ HF Gasblasen kriechen ölartig an der Glaswand hoch➔ Schwefelsäure perlt ab

● Blindprobe!

1

2 F- + H2SO4 → SO42- + 2HF

4 HF + SiO2 → SiF4 + 2 H2O

CO32- CH3COO-Br-NO3- PO43-SO42- Cl-F- I-

Vorproben

1

Erhitzen im Glühröhrchen mit konz. Schwefelsäure

Br-

NO3-

I-

CO32-

Cl-

Cl- + H2SO4 → HCl↑ + HSO4-

2Br- + H2SO4 +2H+ → Br2↑ + SO2 + 2H2O

8I- + H2SO4 + 8H+ → 4I2↑ + H2S + 2H2O

Cl-

Br-

I-

NO3- + H2SO4 → HNO3 + HSO4-

2HNO3 → [N2O5] + H2O

[N2O5] → 2NO2↑ + ½O2

NO3-

CO32- + H2SO4 → [H2CO3] + SO42-

[H2CO3] → CO2↑ + H2OCO32-

Gasentwicklung


+VI

+VI

+VI

+VI

+IV

-II

ΔT

Dehydratisierung mit H2SO4

+V +V

+V +V

+V +IV

Vorproben

1

Br- I-Cl-

Niederschlag mit 2N Salpetersäureund Silbernitratlösung

farbigeGase ?

ja nein

Niederschlag ? Niederschlag ?

Br- I- Cl-Cl- NO3-

jaja nein nein

Cl-NO3-

?

Br-

I-

Cl- ?

CO32-

CO32-

CO32-

CO32- ?

?


Cl-

AgBr

Einzelnachweise

1

Trennung der Halogenid- Anionen

● alle Silberhalogenide sind schwer wasserlöslich (Ausnahme Fluorid)

● verschieden gute Löslichkeit in Ammoniak

● Fraktionierte Auflösung nach gemeinsamer Fällung

AgCl + NH3 → [NH3]2Ag+ + Cl-

Br-I-

AgNO3, 2N HNO3

AgClAgI

(NH4)2CO3-Lsg.

AgBrAgI Cl-

konz. NH3-Lsg.

AgI Br- Cl-

AgBr + NH3 (konz.) → [NH3]2Ag+ + Br-

in Lösung

in Lösung


2NH4+ + CO32- → NH4+ + NH3 + HCO3-←

Cl-

AgBr

Einzelnachweise

1






Br-I-

AgNO3, 2N HNO3

AgClAgI

(NH4)2CO3-Lsg.

AgBrAgI Cl-

konz. NH3-Lsg.

AgI Br- Cl-


in Lösung

in Lösung


2NH4+ + CO32- → NH4+ + NH3 + HCO3-←

Löslichkeit von AgX in Wasser

c s=LL = c(Ag+) · c(X-)

pL L cS [mol/l] cS' [mg/l]AgCl 10 10-10 10-5 1,4AgBr 12 10-12 10-6 0,9AgI 16 10-16 10-8 0,002

Cl-

AgBr

Einzelnachweise

1






Br-I-

AgNO3, 2N HNO3

AgClAgI

(NH4)2CO3-Lsg.

AgBrAgI Cl-

konz. NH3-Lsg.

AgI Br- Cl-


in Lösung

in Lösung


2NH4+ + CO32- → NH4+ + NH3 + HCO3-←

Einzelnachweise

1

Nachweis von Cl-


● Amminsilber-Komplex Lösung wird mit KBr Lösung versetzt➔ blassgelber AgBr Niederschlag ist Nachweis von Cl-

AgCl + NH3 → [NH3]2Ag+ + Cl- → Ag+ + 2NH3 + Cl-←

KBr

AgBr↓ + 2NH3 + K+ + Cl-

● alternativ: mit Chromylchlorid-Reaktion auch neben Br- und I-➔ nicht im Praktikum (krebserregend!)

Einzelnachweise

1

Nachweis von Br-


● Oxidation mit Chlorwasser zu Br2 und Extraktion mit Toluol➔ Nachweis durch braune Farbe der Toluolphase

Cl2 + H2O → HOCl + HCl (Disproportionierung)←

2Br- + Cl2 → Br2 + 2Cl-

● Oxidation mit Chloramin T➔ bildet Hypochlorid➔ kein Arbeiten mit Chlor nötig

0 +I -I

Einzelnachweise

1

Nachweis von Br-




Br- + Cl2 → Br2 + Cl-


SO2NH2CH3SO2NCl-CH3 + H2O → OCl- +

Chloramin T

Einzelnachweise

1

Nachweis von Br-




2Br- + Cl2 → Br2 + 2Cl-


0 +I -I

Einzelnachweise

1

Nachweis von I-


● Oxidation mit Chlorwasser zu I2 und Extraktion mit Toluol➔ Nachweis durch violette Farbe der Toluolphase


2I- + Cl2 → I2 + 2Cl-


0 +I -I

Einzelnachweise

1

Nachweis von Br- neben I-


● I- hat niedrigeres Redoxpotential als Br-➔ Nachweis kann parallel erfolgen

● Tropfenweise Zugabe von Chlorwasser

1. Violettfärbung durch Iod: 2I- + Cl2 → I2 + 2Cl-

2. Entfärbung durch Iodat: I2 + 5Cl2 + 6H2O → 2IO3- + 10Cl- + 12H+

3. Braunfärbung durch Brom: 2Br- + Cl2 → Br2 + 2Cl-

4. Gelbfärbung durch BrCl: Br2 + Cl2 → 2BrCl

+V0

+I -I

Einzelnachweise

1

Nachweis von CO32- im Gährröhrchen


● Ansäuern setzt CO2 frei

● CO2 mit durch Ba(OH)2 Lösung geleitet➔ Nachweis durch weißen BaCO3

Niederschlag

CO32- + 2H+ → H2O + CO2↑

CO2 + Ba2+ + 2OH- → BaCO3↓ + H2O

Einzelnachweise

1

Nachweis von SO42-


● Ansäuern mit 2N HCl und Zugabe von BaCl2 Lösung➔ Nachweis durch weißen BaSO4 Niederschlag

● konz. HCl kann zur Fällung von BaCl2 führen➔ Niederschlag mit Wasser waschen➔ evtl. gefälltes BaCl2 löst sich wieder

Einzelnachweise

1

Nachweis von PO43-


● Zugabe von ZrOCl2 Lösung➔ Nachweis durch weißen Zirkonphosphat Niederschlag

4PO43- + 3ZrO2+ + 6H+ → Zr3(PO4)4↓ + 3H2O

● Zugabe von Ammoniummolybdatlösung➔ Nachweis durch gelben Ammoniummolybdophosphat Niederschlag

HPO42- + 3NH4+ + 12MoO42- + 23H+ → (NH4)3[P(Mo3O10)4]↓ + 12H2O

Einzelnachweise

1

Nachweis von NO3-


● kein direkter Nachweis aufgrund von Farblosigkeit und guter Löslichkeit möglich

● Reduktionreaktionen➔ Al/Zn/Cu (Devarda'scher Legierung)➔ Fe2+ (Ringprobe)➔ Zn (Lunges Reagenz)➔ H2SO4 (siehe Vorprobe)

Einzelnachweise

1

Nachweis von NO32- mit Devarda'scher Legierung


● Reaktion im alkalischen Medium➔ Nachweis durch Ammomiakgeruch oder pH-Wert der Gasphase

3NO3- + 8Al + 5OH- +18H2O → 8[Al(OH)4]- + 3NH3

NO3- + 4Zn + 7OH- + 6H2O → 4[Zn(OH)4]2- + NH3

● Störung durch Nitrit oder Ammonium

+V

+V

-III

-III

0

0

+III

+II

Einzelnachweise

1

Nachweis von NO32- mitder Ringprobe


● Reaktion im sauren Medium (konz. Schwefelsäure)

● eine Mischung aus Probelösung und FeSO4 Lösung wird mit konz. Schwefelsäure unterschichtet➔ Nachweis durch braunen Ring an der Phasengrenze

3NO3- + 3Fe2+ + 12H+ → 3NO + 3Fe3+ + 6H2O

NO + [Fe(H2O)6]2+ → [Fe(H2O)5NO]2+ + H2O

● Störung durch Bromid und Iodid (vorher mit Silbersulfat fällen)

+V +II

Einzelnachweise

1

Nachweis von NO32- mitLunges Reagenz


● Reaktion im schwach sauren Medium (Essigsäure)

● Reduktion zu Nitrit

3NO3- + Zn + 3H+ →

HNO2 + Zn2+ +2H2O

● Zugabe von Sulfanilsäure und α-Naphtylamin➔ Nachweis durch Bildung eines roten Azofarbstoffs

● Störung durch Nitrit

NH2HOSO2

NH2H

HNO2

NHOSO2 NH2N

+

+V

+III

0

Einzelnachweise

1

Nachweis von CH3COO-


● Verreiben der Ursubstanz mit KHSO4➔ Nachweis durch Essiggeruch

● Achtung: Fluorid bildet hierbei giftiges HF➔ Vorher auf Fluorid testen!

Einzelnachweise

1





Aufarbeitung von Fluorid-Resten

2F- + CaCl2 → CaF2↓ + 2Cl-

abfiltrieren und als Feststoff entsorgen

im Basischen, alternativ CaOH2

Einzelnachweise

1





Folie 2Folie 3Folie 4Folie 5Folie 6Folie 7Folie 8Folie 9Folie 10Folie 11Folie 12Folie 13Folie 14Folie 15Folie 16Folie 17Folie 18Folie 19Folie 20Folie 21Folie 22Folie 23Folie 24Folie 25Folie 26Folie 27Folie 28Folie 29Folie 30

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