Sktipt - PAC I

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  • TECHNISCHE UNIVERSITT BRAUNSCHWEIG INSTITUT FR ANORGANISCHE UND ANALYTISCHE CHEMIE

    ffnungszeiten:

    Mo., Mi., Fr.: 13.0017.00 Uhr

    nderungen siehe Aushang

    Analysenausgabe:

    Mo.Fr. vormittags und 14.00 Uhr

    Gerteausgabe:

    Mo.Fr. 13.3014.00 Uhr

    (oder nach Absprache)

    Chemikalienausgabe:

    Mo.Do. 9.0011.00 / 14.0016.00 Uhr

    Fr. 9.0011.00 / 13.3014.30 Uhr

    Dr. Rainer Bartsch

    1. Semester

    PPPAAACCC---III PRAKTIKUM ANALYTISCHE CHEMIE

    Vers. 03. November 2009 Bachelor-Chemie / Lebensmittelchemie 1 1

  • INHALTSVERZEICHNIS: Seite Allgemeine Informationen ............................................................................. 2

    Aufgaben des Labordienstes ............................................................................. 3

    Praktikumsvorbereitung ............................................................................. 4

    Kenntnisnachweise Kolloquien im 1. Semester ....................................... 5

    Wiederholungsregelung............................................ 7

    Chemisches Rechnen (Stchiometrie) ....................... 8

    QUANTITATIVE ANALYSE Analysenplan................................................................ 10

    Bewertung der Analysen ................................................ 11

    Versuchsvorschriften und Berechnungen:

    Acidimetrie / Alkalimetrie Nr. 1 H2SO4 und H3PO4 ................................................. 12

    Nr. 2 H3BO3................................................................. 13

    (Titration mit NaOH nach Zusatz von Mannit)

    Ionenaustausch Nr. 3 H2SO4................................................................. 14

    Manganometrie Nr. 4 Fe3+ ................................................................... 15

    Nr. 5 Oxalat ............................................................... 15

    Bromatometrie Nr. 6 Sb3+..................................................................... 15

    Iodometrie Nr. 7 Cu2+...................................................................... 16

    Chelatometrie Nr. 8 Ca2+ / Mg2+............................................................ 16

    Fllungstitration Nr. 9 Cl nach MOHR ................................................... 16

    Nr. 10 Ag+ nach FAJANS .............................................. 18

    Gravimetrie Nr. 11 Ba2+ als BaSO4 .................................................. 18

    Nr. 12 Ni2+ als Ni(dmg)2 ............................................... 20

    Elektrogravimetrie I (Kupfer).................................................. 22

    II (Nickel)............................................... 24

    III (Kupfer neben Nickel)............................ 26

    Entsorgung der Chemikalien ................................................................................. 29

    Vers. 03. November 2009 Bachelor-Chemie / Lebensmittelchemie 1 2

  • ALLGEMEINE INFORMATIONEN FR DEN STUDIENGANG BACHELOR-CHEMIE Das PRAKTIKUM ANALYTISCHE CHEMIE (PAC-I) wird im MODUL ANALYTISCHE CHEMIE absolviert.

    Zeitraum Art der Prfung SWS ECTS-Punkte Note

    WS 2009/10 mndlich + praktisch

    5 5

    INHALT DES PRAKTIKUMS:

    Versuche zur quantitativen Analyse von Ionen in wssriger Lsung: Acidimetrie, Redox-Titrationen, Komplexometrie, Fllungstitrationen/ Gravimetrie, Elektrogravimetrie.

    FORM DER PRFUNG:

    2 mndliche Kolloquien, schriftlicher Kenntnisnachweis Chemisches Rechnen (Stchiometrie).

    INHALT DER KOLLOQUIEN:

    Zu den Themen: Suren und Basen, Redoxreaktionen, Komplexometrie, Fllungsreaktionen, Gravimetrie und theoretischer Hintergrund zu den durchgefhrten Versuchen.

    Zusammensetzung der Note:

    50 % praktische Arbeiten, 50 % Kolloquien.

    Der schriftliche Kenntnisnachweis Chemisches Rechnen ist unbenotet und muss erfolgreich absolviert werden.

    Vers. 03. November 2009 Bachelor-Chemie / Lebensmittelchemie 1 3

  • Sie betreten ein Chemie-Labor. Unbefugten ist der Zutritt verboten!

    Wissen Sie eigentlich, wo sich die Feuerlscher befinden?

    Wie funktionieren die Not- und die Augenduschen?

    Wo sind die Notaus-Schalter?

    Bevor Sie mit der Arbeit beginnen, machen Sie sich zunchst mit den Sicherheitsvorrichtungen Ihres Labors vertraut. Dies spart im Ernstfall

    wertvolle Zeit.

    Haben Sie Ihre Schutzbrille aufgesetzt?

    Verantwortung!

    Verantwortliches Handeln bedeutet auch, dass am Ende eines Labortages

    die Gas- und Wasserhhne kontrolliert und geschlossen werden unabhngig davon, ob man sie selbst benutzt hat, oder ob sie von

    Mitstudierenden benutzt wurden!

    Seien Sie im Labor immer aufmerksam und wachsam!

    Vers. 03. November 2009 Bachelor-Chemie / Lebensmittelchemie 1 4

  • AUFGABEN DES LABORDIENSTES Tglich zu erledigen!

    Der Labordienst wird von den Assistenten eingeteilt. Die Dienstplne hngen in den Laboratorien aus.

    Der Labordienst ist eine ernst zu nehmende Verpflichtung. Kann dieser Verpflichtung nicht nachgekommen werden, so muss der jeweils betreuende Assistent darber informiert und eine Vertretung organisiert werden.

    1. Fr destilliertes Wasser sorgen 2. Allgemeine Arbeitsflchen und Gerte subern.

    3. Elektrische Gerte (Waagen, Zentrifugen) reinigen. 4. Chemikalien:

    leere Chemikaliengefe sind tglich zu sammeln und zum Auffllen in die Chemikalienausgabe zu bringen.

    Chemikalien in die Regale zurckstellen 5. 15 Min vor Ende:

    Gas- und Wasserhhne und das Wgezimmer kontrollieren. Papierkrbe zum Container bringen und entleeren.

    6. Laborschluss:

    Abzge abstellen, Stecker der elektr. Gerte abziehen, Licht ausschalten, Praktikumssaal rumen.

    Vers. 03. November 2009 Bachelor-Chemie / Lebensmittelchemie 1 5

  • PRAKTIKUMSVORBEREITUNG

    DAS FHREN EINES LABORJOURNALS IST PFLICHT.

    Alle Versuche, die im Praktikum Anorganische Chemie ausgefhrt werden, mssen schriftlich vorbereitet und whrend der Durchfhrung protokolliert werden.

    Die schriftliche Ausarbeitung zum jeweiligen Versuch muss handgeschrieben sein und soll vom Umfang mindestens eine DIN A4-Seite betragen.

    Die Ausarbeitung muss vor der Durchfhrung des Versuches in das Laborjournal eingetragen werden und muss dem/der Assistenten/in auf Verlangen vorgelegt werden. Kann die Ausarbeitung nicht vorgewiesen werden, so kann das Weiterarbeiten bis zur Vorlage der Ausarbeitung unterbunden werden.

    Der Inhalt kann jederzeit von dem/der Assistenten/in abgefragt werden. Bei mangelnden Kenntnissen kann die weitere Arbeit durch den/die Assistenten/in unterbrochen werden, bis die Kenntnislcken in der Bibliothek geschlossen wurden.

    Das Laborjournal (Protokoll) ist bei jeder Ansage eines Analysenergebnisses vorzulegen und muss von dem/der Assistenten/in abgezeichnet werden.

    INHALT DER AUSARBEITUNG: QUANTITATIVE ANALYSE

    Versuchsbeschreibung apparativer Aufbau Reaktionsgleichungen Berechnungsschema Quellenangabe

    IM PROTOKOLL STETS ZU NOTIEREN:

    Versuchsdurchfhrung Mengen / Gewichte Berechnungsschema Einzelergebnisse Analysenergebnis

    Vers. 03. November 2009 Bachelor-Chemie / Lebensmittelchemie 1 6

  • KENNTNISNACHWEISE Begleitend zum Praktikum sind folgende Kenntnisnachweise zu erbringen:

    Kolloquien

    1. KOLLOQUIUM: SURE-BASE UND REDOX-REAKTIONEN

    Sure-Base Theorie: Arrhenius, Broensted, Lewis Ks von starken und schwachen Suren (Beispiele). Berechnung der H3O+-

    Ionenkonzentration von starken und schwachen Suren (Nherung fr schwache S. u. B.).

    Korrespondierende Sure-Base-Paare: Ks KB = Kw. Berechnung der H3O+-Ionenkonzentration von Salzen (NH4Cl, Na-Acetat) und von

    Puffersystemen. pH-Skala, pKs , pKB

    Qualitative Betrachtung von Surestrken verschiedener O-H-Verbindungen: Bedeutung der Delokalisierung negativer Ladung in den korrespondierenden Basen (z. B. ClO4-, HSO4-,H2PO4-, [Al(H2O)5(OH)]2+, [Fe(H2O)5(OH)]2+, [Zn(H2O)5(OH)]+, NO3-, NO2- usw).

    Sure-Base-Titrationen. Allgemeine Anforderungen an Malsungen. Titrationskurven, Indikatorauswahl. Titrationen von H2SO4 und von H3PO4; pH whrend verschiedener Zeitpunkte der Titrationen. Borsure-Titration mit NaOH; Rolle von Mannit. Ionenaustauscher.

    Ionisierungsenergie, Elektronenaffinitt (qualitativ), Elektronegativitt, Bestimmung von Oxidationszahlen in chemischen Verbindungen, Redoxreaktionen, Disproportionierung.

    Aufstellen von Redox-Gleichungen; Auflsen von Redoxgleichungen in Redox-Paare, z.B. Cu2+ + Zn ->..., MnO4- + H2O2 ->..., MnO4- + Fe2+ ->..., bis: As2S3 + HNO3 -> H3AsO4 + H2SO4 + NO

    Beispiele zu edlen und unedlen Metallen, Spannungsreihe, Normalpotential, Nernst- Gleichung, Einflu der Konzentrationen der Reaktionspartner auf das Redoxpotential; pH-abhngige Redoxpotentiale.

    Iodometrie: Gleichungen, Potentiale, Rolle der Schwerlslichkeit von CuI und der Triodid- und Polyiodid-Bildung, Mechanism. der Tetrathionat-Bildung; Rk. von Thiosulfat mit Cl2 bzw. mit HCl.

    Bromatometrie: Gleichungen, Komproportionierung, Endpunkterkennung. Permanganometrie: Gleichungen, Potentiale, FeIII-Bestimmung: Rolle von SnCl2, HgCl2

    und Reinhardt-Zimmermann-Lsung (MWG, Nernst-Gleichung).

    2. KOLLOQUIUM: FLLUNGSMETHODEN/GRAVIMETRIE

    Lslichkeitsprodukte der Silberhalogenide, Grundstzliches zum Lslichkeitsprodukt KL, Fllungstitrationen; Indikation mit Eosinnatrium (Fajans). Ag- und Cl-Bestimmungen nach Volhard (SCN-). Chlorid nach Mohr; Chromat-Dichromat-Gleichgewicht.

    Komplexometrie mit Titriplex, pKs-Grenordnungen von EDTA; Komplexbildungskonstanten von Ca2+ und Mg2+ mit EDTA; Indikatoren, z. B. Erio T.

    Gravimetrie: Allgemeine Grundlagen zu Fllungsreaktionen, Wirkung von berschu an Fllungsmittel usw.; Beispiele: BaSO4, Fe(OH)3, Ni-Diacetyldioxim-Komplex.

    (Die Kolloquien 1 und 2 werden in 2er Gruppen durchgefhrt, Dauer jeweils 30 Min.)

    Unentschuldigtes Fernbleiben von einem Kolloquium wird als Nicht bestanden gewertet.

    Vers. 03. November 2009 Bachelor-Chemie / Lebensmittelchemie 1 7

  • WIEDERHOLUNGSREGELUNG - (KOLLOQUIEN)

    Die Kolloquien werden im Abstand von ca. 2 Wochen durchgefhrt. Sie dienen dazu, den Studierenden auf dem Weg zur nchsten Prfung ihren jeweiligen Wissensstand zu verdeutlichen und auf Schwchen hinzuweisen. Den Studierenden wird bei offensichtlichen Mngeln die Gelegenheit geboten, diese durch Nachbereitung des geforderten Stoffes abzustellen und gegebenenfalls das Kolloquium zu wiederholen.

    Die Kolloquien werden nach festen Zeitplnen (siehe Aushang) durchgefhrt. Im Falle, da in den Kolloquien ein ausreichender Kenntnisstand nicht nachgewiesen wurde, wird folgendermaen verfahren:

    Kolloquium 1. Mal nicht bestanden:

    Wiederholung in der gleichen Woche bei einem anderen Assistenten.

    Gleiches Kolloquium 2. Mal nicht bestanden:

    Wiederholung bei Professor du Mont oder Dr. Bartsch

    Stchiometrie Praktikumsbegleitender Kenntnisnachweis Chemisches Rechnen fr Studierende des Studiengangs BSc.Chemie, Lebensmittelchemie und BSc. Chemie und ihre Vermittlung.

    Als Bestandteil des Grundpraktikums wird ein schriftlicher Kenntnisnachweis zum Thema Chemisches Rechnen (Stchiometrie) gefordert.

    Zur Vorbereitung wird dringend die Teilnahme an der Vorlesung Analytische Chemie I + II und an den angebotenen Tutorien empfohlen. Alte Klausuren knnen zum ben bei der Fachschaft erhalten werden.

    LEHRBCHER

    Jander, Blasius, Einfhrung in das anorg.-chem. Prakt., S. Hirzel Verlag Jander, Jahr, Knoll, Maanalyse Riedel, Anorganische Chemie, 3. Auflage, W. d. Gruyter H. Kaufmann, L. Jecklin, Grundlagen der Anorg. Chem., Birkhuser Verlag U. R. Kunze, Grundlagen der quantitativen Analyse, Thieme Verlag

    Anforderungen in Stichworten

    1. Nuklidmasse, mittlere Atommasse, atomare Masseneinheit, Masse, Dichte, Stoffmenge (Mol, AVOGADRO-Konstante), molare Masse, Umrechnen Masse Stoffmenge, Massenanteile eines Elementes in einer Verbindung, Berechnung der empirischen Formel einer Verbindung aus den Massenanteilen ihrer Elemente

    2. Temperaturskalen, Druckeinheiten Zustandsgleichung des idealen Gases (allgemeine Form, Teilgesetze, Normzustand molares Volumen, Gasdichte), Umrechnungen Masse Stoffmenge Volumen eines Gases, Gasmischungen, Partialdrcke

    3. Bestimmung der molaren Masse einer Verbindung nach der Gasgleichung, aus der Gefrierpunktserniedrigung, aus der Siedepunktserhhung, Beziehung zwischen empirischer Formel und Summenformel einer Verbindung

    4. Gehaltsangaben von Lsungen [Definition der in der Chemie benutzten Gehaltsgren (Konzentrationsmae), Umrechnung dieser Gren], Herstellen von Lsungen geforderten Gehalts, Lslichkeit, Verndern des Gehalts von Lsungen (Mischen, Verdnnen, Einengen von Lsungen)

    5. Quantitative Bedeutung chemischer Reaktionsgleichungen (Massen-,

    Vers. 03. November 2009 Bachelor-Chemie / Lebensmittelchemie 1 8

  • Stoffmengen-, Volumenbeziehungen), Berechnung der Ausbeute eines Reaktionsproduktes, Berechnung des Umsatzes eines Reaktionsprodukts (bei reinen Stoffen, bei unreinen Stoffen, mit Lsungen, mit Gasen), Aufstellen von Redoxgleichungen

    6. Ergebnisberechnung gravimetrischer Bestimmungen, Elektrogravimetrie (FARADAY-Gesetze, elektrische Arbeit, elektrische Leistung)

    7. Massenwirkungsgesetz, Verschieben von Gleichgewichten, Protolyse (Dissoziation) von Suren und Basen, Sure- bzw. Basenkonstante, Sure- bzw. Basenexponent, Dissoziationsgrad, quantitative Beziehungen zwischen diesen Gren, Eigendissoziation des Wassers, pH- und pOH-Wert, Umrechnungen, pH-Wert c(H3O+) bzw. pOH-Wert c(OH

    -), Protolyse (Hydrolyse) von Salzen, Abstumpfen schwacher Suren und Basen (Pufferung), Lslichkeitsprodukt (Definition, Zusammenhang mit der Lslichkeit, Wirkung gleichioniger Zustze auf die Lslichkeit, Salzkonzentration zu Beginn einer Fllung, Vollstndigkeit einer Fllung), Dissoziation von komplexen Ionmen (Stabilittskonstante, Verhinderung eines Niederschlags durch Komplexbildung, Auflsung eines Niederschlags durch Komplexbildung)

    8. Berechnungen im Zusammenhang mit den im Praktikum gebten maanalytischen Bestimmungen (Normalitt, Titer, Herstellung und Gehaltsbestimmung von Malsungen, Ergebnisberechnung bei Titrationen).

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  • QUANTITATIVE ANALYSE

    Nr. Maanalysen Vorschrift Analytisches Verfahren Punkte

    Block 1

    1 (nach JJ / Skript)1) H2SO4 und H3PO4 4 + 4

    2

    Acidimetrie

    (nach Skript) H3BO3 (Titration mit NaOH nach Zusatz von Mannit )

    4

    3 Ionenaustausch (nach JJ / Skript) H2SO4 (siehe unten!) 4

    4 (nach JJ / Skript) Fe3+ in salzsaurer Lsung 4

    5

    Manganometrie

    (nach JJ / Skript) Oxalat 4

    6 Bromatometrie (nach JJ / Skript) Sb(III) (siehe unten!) 4

    7 Iodometrie (nach JJ / Skript) Cu2+ 4

    8 (nach Skript) Ca2+/ Mg2+ 4 + 4

    9 (nach Skript) Cl- nach Mohr 4

    10

    Chelatometrie, Fllungstitration

    (nach JJ / Skript) Ag+ nach Fajans 4

    11 (nach Skript) Ba2+als BaSO4 4

    12

    Gravimetrie

    (nach Skript) Ni2+als Ni(dmg)2 4

    Block 2

    13 1. eine maanalyt. Einzelbest. *

    2

    14

    Abschluanalysen 2)

    2. eine Dreifachtrennung ** 4

    * a) Ag+ b) Cl c) H2SO4 od. H3PO4 d) Cu2+ e) Oxalat f) Sb(III)

    ** a) Ca2+, Mg2+, Cl-

    1) JJ = Jander / Jahr, Maanalyse

    2) wird vom Assistenten zugeteilt

    Zum Empfang der Analysen Nr. 1, 2, 414 bitte einen Makolben (fr Probe Nr. 1 zwei Kolben) in der Analysenausgabe abgeben. Das Gef mit einem Zettel mit Namen, Platz- und Analysennummer und Probeninhalt (z. B. Alchi Mist, Platz 00, Nr. 1 SO42-) kennzeichnen und vom Assistenten abzeichnen lassen.

    Fr Analyse Nr. 3 bitte ein entsprechend gekennzeichnetes Wgeglas abgeben.

    WICHTIG! Analyse Nr. 6 Sb3+ Bestimmung: Die empfangene Probe nicht mit H2O, sondern vorsichtig mit verdnnter HCl auffllen. Sobald sich ein Niederschlag zeigt, diesen durch Zugabe von etwas konzentrierter HCl wieder lsen.

    Vers. 03. November 2009 Bachelor-Chemie / Lebensmittelchemie 1 10

  • BEWERTUNG DER ANALYSEN Alle Analysen mssen bearbeitet werden.

    Block 1: Analysen Nr. 1 - Nr. 12

    Die Analysenwerte liegen zwischen 150200 mg (Ansagen in ganzen Zahlen). Nur bei Versuch 3 ist das Analysenergebnis in Prozent anzugeben (1 Dezimalstelle).

    Erste Ansage: erlaubte maximale Abweichung: 1,5 % --> 4 Punkte;

    Zweite Ansage: erlaubte maximale Abweichung: 2 % --> 2 Punkte; sonst 0 Punkte.

    Aus den Analysen Nr. 112 knnen insgesamt maximal 56 Pkt. erhalten werden. Die Mindestanforderung betrgt 28 Punkte. Werden aus den Analysen Nr. 112 weniger als 28 Punkte erhalten, so mssen

    die zuvor mit 0 Punkten absolvierten Analysen solange wiederholt werden, bis die Mindestpunktzahl (28) erreicht wird.

    Mit den Abschluanalysen kann begonnen werden, wenn die Analysen 1 12 durchgefhrt und mindestens 28 Punkte erhalten wurden.

    BLOCK 2: Abschluanalysen Nr. 13 und Nr. 14

    Die Abschluanalysen mssen richtig gelst werden. Es drfen dazu 3 Ansagen gemacht werden. Maximal knnen 6 Punkte fr beide Analysen erhalten werden.

    Nr. 14: Alle drei Ionen sind gleichzeitig anzusagen. Der zu bestimmende Cl--Wert befindet sich zwischen 700900 mg. Die zu verwendende AgNO3Lsung mu 0,3 M sein und ist selbst anzusetzen.

    Erste Ansage: erlaubte max. Abweichung: 1,5 % --> 2 Pkt. (Nr. 13) / 4 Pkt. (Nr. 14)

    Zweite Ansage: erlaubte max. Abweichung: 2 % --> 1 Pkt. (Nr. 13) / 2 Pkt. (Nr. 14)

    Dritte Ansage: erlaubte max. Abweichung: 2 % --> 0 Pkt. (Nr. 13) / 0 Pkt. (Nr. 14)

    Wird die Abschluanalyse mit der 3. Ansage nicht gelst, so mu eine neue Probe nach den gleichen Regeln bearbeitet werden.

    Aus den BLCKEN 1 + 2 knnen maximal 62 Punkte erhalten werden. Werden weniger als 31 Punkte erzielt, so mssen die zuvor mit 0 Punkten absolvierten Analysen solange wiederholt werden, bis die Mindestpunktzahl (31) erreicht ist.

    Note Punkte

    sehr gut (1) 5562

    gut (2) 4754

    befriedigend (3) 3946

    ausreichend (4) 3138

    Vers. 03. November 2009 Bachelor-Chemie / Lebensmittelchemie 1 11

  • VERSUCH NR. 1: Acidimetrie / Alkalimetrie

    a) Alkalimetrische Bestimmung von H2SO4

    Chemikalien:

    0,1 M NaOH-Lsung (Fixanal) Indikatoren

    Gerte:

    20 ml-Vollpipette Peleusball Erlenmeyerkolben / Becherglser Brette (10 ml) Brettentrichter Stativ Brettenklammer Spritzflasche

    Berechnung: n = c V und n = m / M V = verbrauchte Menge NaOH in l

    m / M = c V M(SO42-) = 96,07 g/mol

    m = M c V c(NaOH) = 0,1 mol/l

    m = 96,07 g/mol 0,1 mol/l V

    Das Ergebnis mu dann noch auf die Gesamtmenge (100 ml) bezogen und in mg umgerechnet werden. Das Ergebnis ist ohne Dezimalstellen anzugeben.

    b) Alkalimetrische Bestimmung von H3PO4 Titriert werden die 1. und die 2. Stufe.

    M(PO42-) = 94,97 g/mol

    Auswertung der Versuche:

    Welche Indikatoren knnen verwendet werden? Warum knnen bei der H2SO4-Titration nur ein Umschlagspunkt, bei der H3PO4-Titration

    hingegen zwei Umschlagspunkte beobachtet werden?

    Wie knnte bei der H3PO4-Titration die dritte Stufe bestimmt werden?

    Vers. 03. November 2009 Bachelor-Chemie / Lebensmittelchemie 1 12

  • Versuch Nr. 2: Alkalimetrische Bestimmung von H3BO3

    Chemikalien:

    Mannit (C6H14O6) 0,1 m NaOH-Lsung (Fixanal) Indikator: Lsung von Bromthymolblau (ca. 1 %ig) in ca. 20 %igem Ethanol

    Inhalt des Versuchs: Durch Zusatz eines mehrwertigen Alkohols (z. B. Mannit) kann man die Surekonstante von Borsure durch Komplexbildung erheblich steigern (H3BO3: KS = 7,2 10-10, H3BO3/Mannit: KS = 3,6 10-7), so da sie sich wie eine einbasige, mittelstarke Sure titrieren lt.

    Bei berschu eines Polyalkohols, der zwei benachbarte OH-Gruppen enthalten mu, erfolgt eine schnell ablaufende Veresterung der OH-Gruppen der Borsure mit zwei Moleklen des Alkohols. Da Bor die Koordinationszahl 4 anstrebt, tritt eine weitere Bindung zu dem Sauerstoffatom einer benachbarten alkoholischen OH-Gruppe auf.

    Dadurch wird die Bindung zum Wasserstoff gelockert und dessen Abspaltung als H+ erleichtert. Eine Grenzstruktur des Borsurekomplexes lt sich wie folgt wiedergeben:

    Bei gengendem berschu des Polyalkohols wird der saure Charakter der Komplexverbindung so weit verstrkt, da gegen Bromthymolblau (Umschlagsbereich: pH 6,07,6) titriert werden kann.

    Durchfhrung: Die erhaltene Probe wird auf 100 ml aufgefllt. 20 ml dieser H3BO3-Probelsung werden im Erlenmeyerkolben mit dest. H2O auf 100 ml aufgefllt und mit 3,6 g Mannit versetzt. Als Indikator gibt man 510 Tropfen Bromthymolblau (1 %ige Lsung in 20 % Ethanol/80 % H2O) hinzu, bis die Lsung deutlich gelb gefrbt ist. Der Farbumschlag von Bromthymolblau erfolgt im pH-Bereich 6,07,6 von gelb ber hellgrn, trkis nach blau. Titriert wird mit 0,1 M NaOH, bis die Lsung blau ist (etwa 1 bis 2 Tropfen bertitriert).

    M(BO33-) = 58,81 g/mol

    Vers. 03. November 2009 Bachelor-Chemie / Lebensmittelchemie 1 13

  • Versuch Nr. 3: Titration von H2SO4 nach Ionenaustausch

    Vorbereitung: Natrliche und knstliche Ionenaustauscher und ihre Anwendung in der prparativen, technischen und analytischen Chemie (z. B. nach GSCHEN-Band Maanalyse)

    Chemikalien:

    Kationenaustauscher Dowex-50 (oder ein anderer geeigneter Kationenaustauscher) konz. HCl 0,1 M NaOH (eingestellte Lsung) Glaswolle pH-Papier Phenolphthalein (NH4)2Fe(SO4)2 6 H2O / (NH4)2SO4-Gemisch unbekannter Zusammensetzung

    Gerte:

    1 Sule (evtl. 50-ml-Brette) 4 Becherglser 400 ml 1 Brette

    Inhalt und Ziel des Versuchs: Der Versuch demonstriert die Wirkungsweise von Ionenaustauscherharzen und zeigt, wie diese dazu benutzt werden knnen, analytische Probleme zu vereinfachen. Als Beispiel wird der Sulfatgehalt in einem (NH4)2Fe(SO4)2 6 H2O / (NH4)2SO4-Gemisch nach Austausch der Kationen gegen H+ alkalimetrisch bestimmt.

    Durchfhrung des Versuchs: 1. Vorbereitung des Harzes: In diesem Praktikum wird in der Regel mit Pkt. b)

    begonnen!

    a) Die erforderliche Menge des Kationenaustauschers wird in einem Becherglas mit dest. Wasser bedeckt und mindestens 1 Stunde (besser jedoch ber Nacht) stehen gelassen. In das untere Ende der Sule (Brette) wird ein Bausch Glaswolle eingefhrt. Das Harz/Wasser- Gemisch wird in die Sule gefllt. Dabei ist darauf zu achten, da die Wasseroberflche nicht unter das obere Ende der Harzschttung sinkt. Falls Luftblasen in der Harzschttung eingeschlossen sind, mu die Sule geschttelt werden, bis sie sich ablsen. Die Sule wird mit dem Harz zu 2/3 bis 3/4 ihrer Hhe gefllt.

    b) Danach werden 400 ml HCl-Lsung (ca. 3 M) mit einer Geschwindigkeit von etwa 15 ml pro Min. durch die Sule gegossen (warum?). Die berschssige Sure wird mit dest. Wasser ausgewaschen, bis der pH-Wert des ablaufenden Waschwassers grer als 5 ist (Prfung mit pH-Papier). Dazu werden etwa 500 ml dest. Wasser bentigt. Der Flssigkeitsspiegel in der Sule darf zu keinem Zeitpunkt des gesamten Versuchs unter das obere Ende der Harzschttung absinken.

    2. Durchfhrung der Bestimmung:

    a) Eine Probe von etwa 0,25 g des (NH4)2Fe(SO4)2 6 H2O / (NH4)2SO4-Gemischs wird auf 1 mg genau eingewogen, in einem 400-ml-Becherglas in 1520 ml dest. Wasser gelst und quantitativ auf die Sule gegeben. Das Becherglas wird einmal mit 10 ml dest. Wasser ausgesplt. Der Hahn der Sule (Brette) wird geffnet und so eingestellt, da die Fliegeschwindigkeit ca. 15 ml pro Min. betrgt. Die

    Vers. 03. November 2009 Bachelor-Chemie / Lebensmittelchemie 1 14

  • eluierte Lsung wird in einem 400-ml-Becherglas gesammelt. Das Becherglas, in dem die Substanz gelst wurde, wird noch mehrmals mit dest. Wasser ausgesplt. Die Sule wird so lange mit dest. Wasser gewaschen, bis die ablaufende Lsung einen pH-Wert von mindestens 5 aufweist (Tropfen auf pH-Papier). Es sind etwa 150 ml dest. Wasser ntig. Das Becherglas mit dem gesammelten Eluat wird mit einem Uhrglas bedeckt und zur Seite gestellt.

    b) Eine zweite und dritte Probe des zu untersuchenden Gemischs werden auf die gleiche Weise behandelt.

    c) Jede der sauren Lsungen wird mit 0,1 M NaOH unter Verwendung von Phenolphthalein als Indikator titriert. Der Verbrauch von NaOH betrgt mind. 25 ml, weshalb 20 ml mittels einer Vollpipette direkt zugefgt werden knnen.

    Auswertung des Versuchs:

    Berechnen Sie die minimal und maximal mgliche Menge an Sulfatanion.

    Versuch Nr. 4: Permanganometrische Bestimmung von Fe(III)

    1. Fe3+ wird mit SnCl2-Lsung zu Fe2+ reduziert, dabei wird das Reduktionsmittel tropfenweise zugegeben, bis die gelbe Farbe des Fe(III) gerade verschwunden ist. In konz. Eisenlsungen ergibt sich dadurch eine grnliche Farbe durch Fe(II).

    2. Der unvermeidliche berschuss an SnCl2 wird durch Zugabe von ca. 10 ml gesttigter Quecksilber(II)chloridlsung zerstrt. Es entsteht ein wenig unlsliches HgCl, das bei der Titration nicht strt. Wenn die Lsung durch ausgeschiedenes Hg schwarz wird, muss die Probe verworfen werden.

    3. Zugabe von Reinhardt-Zimmermann-Lsung (H2SO4, MnSO4 und H3PO4), als Katalysator. Dazu werden 65 g MnSO4 4 H2O in 500 ml Wasser aufgelst, mit 140 ml 85%-iger Orthophosphorsure und 130 ml konzentrierter Schwefelsure versetzt und nach dem Abkhlen auf 1 L aufgefllt.

    4. Titration mit KMnO4: ein geringer berschuss des Permanganates ergibt sofort eine gut erkennbare Violettfrbung.

    Auswertung des Versuchs:

    Was bewirkt die Reinhardt-Zimmermann-Lsung? Was bewirken Sn(II)- und Quecksilber(II)chlorid? Wieso darf nur mglichst wenig Quecksilber(II)chlorid hinzugefgt werden?

    Versuch Nr. 5: Permanganometrische Bestimmung von Oxalat

    Auswertung des Versuchs:

    Warum wird bei erhhter Temperatur titriert? Wieso luft die Reaktion anfangs langsam ab?

    Versuch Nr. 6: Bromatometrische Bestimmung von Sb(III)

    Auswertung des Versuchs:

    Welcher Niederschlag wird beim Auffllen der Probe mit Wasser unerwnschterweise erhalten?

    Erlutern Sie die Begriffe Komproportionierung und Disproportionierung.

    Vers. 03. November 2009 Bachelor-Chemie / Lebensmittelchemie 1 15

  • Warum mu kurz vor Erreichen des Endpunktes erneut Indikatorlsung zugesetzt werden?

    Versuch Nr. 7: Iodometrische Bestimmung von Cu2+

    Durchfhrung: Aus dem mit dest. H2O auf 100 ml aufgefllten Mekolben werden 20 ml Lsung entnommen und in einen Erlenmeyerkolben gegeben. Dazu gibt man 1 g KI (iodatfrei), das in ca. 30 ml Wasser gelst wurde, und suert mit 2 ml konz. H2SO4 an. Nach gutem Durchschtteln wird mit 0,1 M Na2S2O3-Lsung titriert. Kurz vor dem Endpunkt der Titration, wenn die Lsung nur noch schwach braun gefrbt ist, gibt man wenige Tropfen Strkelsung hinzu (tiefblaue Frbung) und titriert, bis die Blaufrbung verschwunden ist.

    Auswertung des Versuchs:

    Warum wird in schwefelsaurer Lsung gearbeitet? Skizzieren Sie die Lewis-Formeln von Thiosulfat und Tetrathionat und bestimmen Sie die

    Oxidationsstufen des Schwefels.

    Was lt sich ber die Gleichgewichtslage und die Potentiale sagen?

    Versuch Nr. 8: Quantitative Bestimmung von Calcium- und Magnesiumionen nebeneinander (nach: MERK: Die Untersuchung von Wasser, 9. Auflage, S. 37 ff;

    Jander, Jahr: Maanalyse, 15. Auflage, S. 204 - 217)

    Chemikalien:

    Titriplex III-Lsung, 0,1 M Calconcarbonsure Methanol 15 %ige NaOH-Lsung Eriochromschwarz T (Erio T) NH3 (konz.) NH4Cl

    Zubereitung der Reagenzien:

    Bitte alle Lsungen gruppenweise ansetzen! Calconcarbonsurelsung: 0,1 g Calconcarbonsure zur Metalltitration werden in 25 ml

    Methanol p. A gelst. Die Lsung ist jedoch nur begrenzt haltbar.

    Eriochromschwarz T-Lsung: 0,1 g Eriochromschwarz T werden in 10 ml dest. Wasser gelst. Die Lsung ist maximal 3 Tage haltbar.

    Pufferlsung: 5,40 g Ammoniumchlorid werden in 20 ml Wasser gelst, 35 ml konz. Ammoniaklsung hinzugefgt und mit Wasser auf 100 ml aufgefllt.

    Durchfhrung: 10 ml der Ca/Mg-Lsung werden mit 2 ml 15 %iger NaOH (warum?) und 58 Tropfen Calconcarbonsure-Lsung versetzt und unter krftigem Rhren mit Titriplex III-Lsung bis zum

    Vers. 03. November 2009 Bachelor-Chemie / Lebensmittelchemie 1 16

  • Farbumschlag von Weinrot nach Reinblau titriert. Woher rhrt die rote bzw. blaue Farbe her?

    Aus diesem Titrationsergebnis wird der Calciumionengehalt berechnet.

    Die titrierte Lsung wird nach Zugabe von 1 ml 30 % H2O2 auf dem Dampfbad bis zur Farblosigkeit erhitzt (was passiert?). Danach wird der Magnesiumhydroxyd-Niederschlag mit wenig Salzsure gerade gelst. Der pH-Wert mu anschlieend mit NaOH-Lsung auf pH 6 bis 7 eingestellt werden, mit pH-Papier prfen! Die so neutralisierte Probelsung (warum ist es so wichtig, dass der pH-Wert mindestens 6 betrgt?) wird mit 5 ml Pufferlsung und dann mit 45 Tropfen Erio T-Lsung versetzt. Dann wird mit Titriplex III-Lsung bis zum Farbumschlag von Rot nach Dunkelblau titriert. In der Nhe des quivalenzpunktes mu langsam titriert werden (warum?).

    Aus diesem Titrationswert wird der Magnesiumionengehalt berechnet.

    Versuch Nr. 9: Bestimmung von Cl- nach Mohr

    Chemikalien:

    0,1 M AgNO3-Lsung (Fixanal) Borax K2CrO4

    Inhalt des Versuchs: Bei der Bestimmung nach Mohr (Fllungstitration) werden Halogenidionen (hier: Cl-) direkt mit AgNO3-Lsung titriert.

    Ag+ + Cl- --> AgCl

    Als Indikator dient K2CrO4. Der Endpunkt der Titration wird dadurch erkannt, da ein geringer berschu an Ag+-Ionen zur Ausfllung von rotbraunem Silberchromat fhrt:

    2 Ag+ + CrO42- --> Ag2CrO4

    Der pH-Wert bei der Titration mu zwischen 6,5 und 10,5 liegen, da die in sauren Lsungen nach

    2CrO42- + 2H+ Cr2O72- + H2O

    entstehenden Dichromationen kein ausreichendschwer lsliches Silberdichromat bilden. Saure Lsungen mssen daher mit Borax (Trivialname von was?) oder NaHCO3 abgestumpft werden. Andererseits lt sich die Bestimmung bei zu hohen pH-Werten nicht durchfhren, weil AgOH ausfllt.

    Die gnstigste Indikatorkonzentration von c(K2CrO4) = 5 10-3 mol/l erhlt man durch Zusatz von 2 ml einer neutralen 5 %igen K2CrO4-Lsung je 100 ml Probelsung. Da die Lslichkeit von Silberchromat mit steigender Temperatur stark zunimmt, darf nur bei Raumtemperatur titriert werden.

    Durchfhrung: 10 ml der Probelsung werden im Erlenmeyerkolben mit dest. H2O auf 100 ml aufgefllt. Man gibt ca. 0,15 g Borax hinzu, so da die Lsung neutral oder schwach alkalisch wird (pH-Wert prfen!). Der Erlenmeyerkolben wird geschwenkt, bis das Borax sich vollstndig gelst hat. Als Indikator werden 2 ml einer 5%igen, neutralen K2CrO4-Lsung hinzugegeben, wodurch die Probelsung hellgelb gefrbt wird. Man titriert mit 0,1 M AgNO3-Lsung, bis die whrend der Titration zunehmend weilich-trbe Lsung (wodurch?) eine bleibende blabraune* Farbe annimmt. Wieso ist eine sehr schwache Braunfrbung ausreichend und wo rhrt die Farbe her?

    Es sind mg Cl- der gesamten Probe anzugeben. Erfahrungsgem mssen von dem erhaltenen Wert 2% abgezogen werden, damit man die korrekte Menge Cl- erhlt.

    * Die richtige Farbe erinnert an Orangensaft.

    Vers. 03. November 2009 Bachelor-Chemie / Lebensmittelchemie 1 17

  • Versuch Nr. 10: Bestimmung von Ag+ mit KBr nach Fajans

    Chemikalien:

    0,05 M KBr-Lsung (Fixanal) Essigsure Indikator: Rhodamin 6G

    Inhalt des Versuchs: Im Verlauf der Fllungstitration von Ag+ mit Br- ndert sich die elektrische Aufladung der Oberflche des z. T. in kolloider Form vorliegenden Niederschlags. Das kolloide AgBr ist bei der Titration von vorgelegtem Ag+ mit Br--Malsung infolge des Ag+-berschusses zunchst positiv aufgeladen. Im quivalenzpunkt verschwindet die Aufladung, da c(Ag+) und c(Br-) gleich sind. Bei weiterem Zusatz von Br- werden die jetzt berschssigen Br--Ionen adsorbiert, die Aufladung des AgBr wird negativ.

    Entsprechend der Umladung des Niederschlags (von + nach -) wird ein kationischer Farbstoff (hier: Rhodamin 6G) als Indikator eingesetzt, da dieser nach berschreiten des quivalenzpunktes durch den negativ geladenen Niederschlag adsorbiert wird. Bei der Adsorption der Farbstoffionen wird deren Elektronenhlle deformiert, wodurch sich der Farbton des Indikators ndert. Im Falle einer umgekehrten Titration (Bestimmung von Br- mit Ag+) erfolgt eine nderung der Ladung des Niederschlags von - nach +. Hierbei wird als Indikator ein anionischer Farbstoff (z. B. Eosin) eingesetzt.

    Die Titration wird in schwach essigsaurer Lsung durchgefhrt.

    Durchfhrung: Die Silbersalzprobe wird mit 0,05 M KBr-Lsung titriert. Um diese zu erhalten, wird eine 0,1 M KBr-Fixanalampulle auf 2 Liter aufgefllt. 20 ml der Probelsung werden im Erlenmeyerkolben mit dest. H2O auf 100 ml aufgefllt und mit 12 ml konz. Essigsure angesuert. Als Indikator gibt man 510 Tropfen Rhodamin 6G (Lsung 1 %ig in H2O) hinzu, wodurch die Lsung neon-orange gefrbt wird. Man titriert mit 0,05 M KBr-Lsung bis zum Umschlag nach pink.

    Versuch Nr. 11 Gravimetrische Bestimmung von Ba2+ als BaSO4-Fllung aus homogenem Medium

    Vorbereitung: Quantitative Beziehungen bei chemischen Reaktionen, Lslichkeit und Lslichkeitsprodukt, Lslichkeitsbeeinflussung durch gleichionige und fremdionige Zustze (Salzeffekt), Komplexbildungsgleichgewichte, Bildung von Ionengittern (Keimbildung, Kristallwachstum), Sekundrerscheinungen bei und nach der Fllung (Mitfllung, Nachfllung, Adsorption, Okklusion, Altern usw.), Kolloide, analytische Anwendung von Fllungsreaktionen (Stchiometrie, Fllungsform, Wgeform, gravimetrischer Faktor), Chemie des Bariums und der Schwefelsure.

    Chemikalien:

    BaCl2-Lsung unbekannter Konzentration; verd. H2SO4 nach den Angaben unter Durchfhrung

    Gerte:

    Vers. 03. November 2009 Bachelor-Chemie / Lebensmittelchemie 1 18

  • Langhalsmesskolben 100 ml + Stopfen

    Brenner Drahtnetz

    2 Becherglser 100 ml Tondreieck

    3 Becherglser 400 ml 3 Porzellantiegel

    Pipette 20 ml Tiegelzange

    2 Glasstbe Wasserbad

    Spritzflasche Trockenschrank

    Gummiwischer Muffelofen

    Dreifu Exsikkator

    Analysentrichter analytische Waage

    Filtriergestell Blaubandfilter

    Durchfhrung des Versuchs: Sie erhalten im Messkolben eine BaCl2-Lsung, die 0,15 bis 0,2 g Ba2+ enthlt. Fllen Sie mit dest. Wasser auf exakt 100 ml auf, mischen gut durch und pipettieren daraus zwei Proben zu je 20 ml in zwei 100 ml- Becherglser (= Lsung A und B). Lsung B wird wie Lsung A behandelt (Referenzversuch).

    Im weiteren wird die Durchfhrung fr Probe A beschrieben.

    1. In einem 400 ml-Becherglas stellen Sie durch vorsichtiges Mischen einer 2 M Schwefelsure und dest. Wassers 200 ml einer verd. Schwefelsure (= Lsung AA) her, die gerade soviel H2SO4 enthlt, wie zur Ausfllung von 0,2 g Ba2+ maximal erforderlich ist. Warum wird kein grerer berschu an Fllungsreagenz benutzt ?

    2. Die Lsungen A und AA werden bis fast zum Sieden erhitzt (auf Siedeverzge achten!). Dann wird eine kleine Portion von A unter Rhren mit einem Glasstab in AA eingegossen. Nachdem die Lsung sich getrbt hat, wird etwa 10 Minuten unter Warmhalten der beiden Lsungen gewartet (warum?), dann der grere Rest von A langsam und unter Rhren zu AA gegeben. Die letzten Reste von A werden mit der Spritzflasche zu AA gesplt. Warum wird A in AA eingegossen und nicht umgekehrt?

    3. Niederschlag und berstehende Lsung bleiben 2 bis 3 Stunden im bedeckten Becherglas bei 7080 C stehen (nicht kochen!). Welchen Zweck verfolgt man mit dieser Manahme?

    4. Dann filtriert man durch ein Blaubandfilter, das sehr sorgfltig in einen Analysentrichter eingelegt wurde. Anschlieend werden durch Auftropfen von heiem Wasser in Portionen von 5 ml das Filter und der Niederschlag so lange gewaschen, bis das abtropfende Filtrat sulfatfrei ist (wie wird dies geprft?).

    5. Das Filter wird zusammengefaltet, im Trockenschrank oder auf dem Luftbad getrocknet und schlielich in einem vorher massenkonstant geglhten Porzellantiegel bei mglichst niedriger Temperatur und vollem Luftzutritt langsam verascht (Brenner, Porzellan-dreieck). Man glht ber dem Brenner oder im Muffelofen bei 600800 C jeweils 10 Min. bis zur Massenkonstanz.

    Anmerkung: Das Einhalten der Versuchsbedingungen ist fr das Gelingen der Analyse von groer Bedeutung. Bariumsulfat neigt stark zur Mitfllung anderer Ionen, vor allem bei zu schneller Fllung und ungengendem Rhren. Auch der pH-Einflu ist zu beachten, da die Lslichkeit von Bariumsulfat im sauren Medium rasch zunimmt. Bei 20 C lst sich bereits 1,0 mg in 100 ml 0,1 m Salzsure. Wird die Veraschung bei zu hoher Temperatur vorgenommen, so kann Bariumsulfat durch

    Vers. 03. November 2009 Bachelor-Chemie / Lebensmittelchemie 1 19

  • eingeschlossene Filterkohle zu Bariumsulfid reduziert werden (Gleichung?).

    Versuch Nr. 12 Gravimetrische Bestimmung von Ni2+ als Bis(diacetyldioximato)nickel(II)-Fllung aus homogenem Medium

    Vorbereitung: Quantitative Beziehungen bei chemischen Reaktionen, Lslichkeit und Lslichkeitsprodukt, Komplexbildungsgleichgewichte, Keimbildung und Kristallwachstum, Kolloide, analytische Anwendung von Fllungsreaktionen (Stchiometrie, Fllungsform, Wgeform, gravimetrischer Faktor); Chemie des Nickels, der aliphatischen Ketone und Diketone sowie des Hydroxylamins; Grundbegriffe der Chemie der Koordinationsverbindungen, insbesondere der bergangsmetall-Chelate

    Chemikalien:

    NiSO4- Lsung unbekannter Konzentration (0,1 5 bis 0,2 g Ni2+) 2 M HCl (2 ml) 2 M NH3- Lsung 0,1 M alkoholische Diacetyldioxim-Lsung (25 ml)

    Gerte:

    Langhals-Mekolben 100 ml + Stopfen

    Pipette 20 ml 2 Becherglser 400 ml 2 Uhrglser dazu passend Dreifu, Drahtnetz, Brenner 2 Glasfiltertiegel G4

    Saugflasche, Wasserstrahlpumpe Wasserbad, Trockenschrank Exsikkator analytische Waage Universal-Indikatorpapier

    Durchfhrung des Versuchs: 1. Sie erhalten im Mekolben eine NiSO4-Lsung, die zwischen 0,15 und 0,2 g Ni2+ enthlt.

    Fllen Sie mit dest. Wasser auf exakt 100 ml auf, mischen gut durch und pipettieren daraus zwei Portionen zu je 20 ml in zwei 400 ml-Becherglser (= Lsungen A und B). Lsung B dient als Referenzprobe und wird wie Lsung A behandelt.

    2. Lsung A wird mit 2 ml 2 M HCl angesuert (warum?), mit dest. Wasser auf etwa 200 ml verdnnt und der pH-Wert mit 2 M NH3-Lsung auf 34 eingestellt (warum?).

    3. Die Lsung wird mit einem Uhrglas bedeckt und zum Sieden erhitzt. Nach Entfernen des Brenners lt man unter Rhren langsam aus einer Pipette 20 ml einer 0,1 M alkoholischen (oder acetonischen) Lsung von Diacetyldioxim zutropfen. Es ist darauf zu achten, da dabei nicht zuviel des organischen Lsungsmittels verdampft, da sonst die Gefahr besteht, da Diacetyldioxim sich mit dem Chelat abscheidet und durch Waschen nicht mehr entfernen lt. Danach wird mit Ammoniak auf pH 89 gebracht (wieso?) und zur Alterung des Niederschlages noch eine Stunde auf dem siedenden Wasserbad stehen gelassen. Es ist zweckmig, vorher die Lsung mit 0,5 ml Reagenz auf Vollstndigkeit der Fllung zu prfen.

    4. Die heie Lsung wird ber einen vorher konstant gewogenen G4-Glasfiltertiegel filtriert. Das Filtrat fngt man in der Saugflasche auf: Es wird zum quantitativen Einsplen des Niederschlagsrests in den Filtertiegel verwendet. Der Niederschlag wird mit 10 ml warmem und 20 ml kaltem Wasser gewaschen (messen!), bei 110120 C im

    Vers. 03. November 2009 Bachelor-Chemie / Lebensmittelchemie 1 20

  • Trockenschrank zunchst zwei Stunden und danach in Abstnden von 30 bis 45 Minuten bis zur Massenkonstanz getrocknet. Nach Beendigung der Analyse kann die Reinigung des Glasfiltertiegels mit verd. HCl vorgenommen werden.

    Auswertung des Versuchs:

    Formulieren Sie chemische Gleichungen fr die durchgefhrte Fllungsreaktion. Skizzieren und diskutieren Sie die Struktur des Ni(dmg)2.

    Vers. 03. November 2009 Bachelor-Chemie / Lebensmittelchemie 1 21

  • ELEKTROGRAVIMETRIE

    Kurze Beschreibung der Gerte:

    Als Elektrolyse-Apparatur dient eine Kombination aus heizbarem Magnetrhrer, einem

    Regelgert fr Strom und Spannung und einer Halterung fr die Elektroden. Die Elektroden-

    Halterung wird mittels farbiger Kabel mit dem Regler verbunden. Ihre Hhe ist durch einen

    Kipphebel vernderbar.

    Die Durchfhrung einer Analyse geschieht wie folgt:

    1.) Das Becherglas mit Analysenlsung und Rhrkern wird auf die Heizplatte des

    Magnetrhrers gestellt.

    2.) Die Elektroden werden in der Halterung festgeschraubt und in die Lsung

    eingetaucht.

    3.) Rhrmotor und Heizung werden eingeschaltet und nach Bedarf geregelt.

    4.) Wenn die Lsung nach wenigen Minuten die gewnschte Temperatur erreicht hat,

    wird am Regelgert die Stromstrke (AMPERE) voll aufgedreht und die

    Spannung mit den Spannungsreglern COARSE und FINE auf den gewnschten

    Wert geregelt. Falls bei dieser Einstellung die Stromstrke zu hoch ist, kann sie

    mit dem Ampere-Regler verringert werden.

    5.) Nach Beendigung der Elektrolyse werden zuerst Strom und Spannung, dann

    Heizung und Rhrer ausgeschaltet. Danach entfernt man die Elektroden aus der

    Lsung.

    ELEKTROGRAVIMETRIE I

    BESTIMMUNG VON KUPFER

    Chemikalien: konz. H2SO4 CuSO4-Lsung unbekannter Konzentration

    konz. HNO3

    Aceton

    Gerte: Elektrolysegert Messkolben (100ml)

    (Magnetrhrer, Regeleinheit Peleusball

    und Elektrodenhalterung) Vollpipette (20ml)

    Analysenwaage Messpipette (10ml)

    Heiluftpistole 3 Becherglser

    Platin-Netzelektroden (150ml, hohe Form)

    Thermometer

    Vers. 03. November 2009 Bachelor-Chemie / Lebensmittelchemie 1 22

  • HINWEISE:

    Als Elektroden benutzt man ein Paar Platin-Netzelektroden. Das innere Netz wird als Anode (+), das uere Netz als Kathode (-) geschaltet. An der Kathode scheiden sich whrend der Elektrolyse die zu bestimmenden Kupfer-Kationen ab. Die Elektroden werden vor Gebrauch mit chloridfreier HNO3 gereinigt, mit Wasser und anschlieend mit Aceton abgesplt und schlielich mit einer Heiluftpistole getrocknet. Danach wird das uere Drahtnetz (Kathode) auf der Analysenwaage auf 4 Dezimalstellen genau gewogen.

    WICHTIG:

    Die Platin-Elektroden niemals mit einer Mischung aus HCl und HNO3 (Knigswasser) subern! Ebenso ist die Einwirkung freier Halogene (die durch Oxidation von Halogeniden, z.B. Chlorid, entstehen knnen) zu vermeiden, da durch sie die Platin-Elektroden angegriffen werden! Das Glhen von Platin-Elektroden in der Bunsenflamme ist ebenfalls untersagt!

    DURCHFHRUNG:

    Die Analysenlsung im 100ml Messkolben wird mit dest. H2O bis zum Eichstrich aufgefllt und gut durchmischt. 20ml dieser Lsung werden in ein 150ml-Becherglas pipettiert, mit 2ml konz. H2SO4 versetzt und auf ca. 60ml verdnnt. In die Lsung gibt man einen Rhrkern. Die gesuberten Elektroden werden in der Halterung festgeklemmt und das Becherglas auf die Heizplatte des Magnetrhrers gestellt. Die Elektroden sollten etwa zur Hlfte in die Analysenlsung eintauchen. Der Rhrer wird angeschaltet und die Heizung fr ein paar Minuten auf ca. 100 geregelt, bis die Lsung eine Temperatur von etwa 40-50C erreicht hat. Danach stellt man die Heizung auf ca. 60 (hierbei wird die Temperatur ungefhr konstant auf 40-50 gehalten) und legt eine Spannung von 2-2,5V an. Die Stromstrke soll 1 Ampere nicht bersteigen.

    Nach 30 Minuten sollte das Kupfer sich vollstndig abgeschieden haben. Zur Kontrolle gibt man noch ca. 10ml dest. H2O in die Lsung, so dass die Kathode einige mm tiefer eintaucht, und elektrolysiert weitere 5 Minuten. Der jetzt in die Lsung eintauchende Teil der Elektrode, der vorher blank war, sollte blank bleiben!

    Nach vollstndiger Abscheidung des Kupfers hebt man die Halterung mit den Elektroden aus der Lsung, lst die Elektroden aus der Halterung, splt sie zunchst mit Wasser und dann mit etwas Aceton. Nach kurzem Trocknen mit der Heiluftpistole wird die Kathode erneut gewogen. Die Gewichtsdifferenz liefert direkt die Menge des abgeschiedenen Kupfers.

    Vers. 03. November 2009 Bachelor-Chemie / Lebensmittelchemie 1 23

  • REINIGUNG DER ELEKTRODEN:

    Um den Kupfer-Niederschlag abzulsen, gibt man die Kathode fr wenige Minuten in ein Becherglas mit konz. HNO3. Anschlieend splt man mit Wasser und Aceton und trocknet die Kathode mit der Heiluftpistole. Zur Kontrolle werden Kathode und Anode getrennt noch einmal gewogen.

    Zur berprfung des Ergebnisses sollte die Bestimmung mindestens zweimal durchgefhrt werden.

    VORBEREITUNG:

    Grundlagen der Elektrolyse, z.B. nach BLASCHETTE, Allgemeine Chemie,

    Bd. 2, S. 254-257 und S. 283-285.

    Behandlung von Platingerten

    ELEKTROGRAVIMETRIE II

    BESTIMMUNG VON NICKEL

    Chemikalien: NH3-Lsung (25%ig)

    konz. HNO3 NiSO4-Lsung unbekannter Konzentration

    (NH4)2SO4

    (N2H6)SO4 Dimethylglyoxim (Lsung in Ethanol)

    konz. HCl

    Aceton

    Gerte: Elektrolysegert

    (Magnetrhrer, Regeleinheit und Elektrodenhalterung)

    Analysenwaage

    Heiluftpistole

    Platin-Netzelektroden

    Thermometer

    3 Becherglser (150ml, hohe Form)

    Messkolben (100ml)

    Peleusball

    Vollpipette (20ml)

    Pasteurpipette mit Gummibllchen

    Vers. 03. November 2009 Bachelor-Chemie / Lebensmittelchemie 1 24

  • HINWEISE:

    Als Elektroden benutzt man ein Paar Platin-Netzelektroden. Das innere Netz wird als Anode (+), das uere Netz als Kathode (-) geschaltet. An der Kathode scheiden sich whrend der Elektrolyse die zu bestimmenden Nickel-Kationen ab. Die Elektroden werden vor Gebrauch mit chloridfreier HNO3 gereinigt, mit Wasser und anschlieend mit Aceton abgesplt und schlielich mit einer Heiluftpistole getrocknet. Danach wird das uere Drahtnetz (Kathode) auf der Analysenwaage auf 4 Dezimalstellen genau gewogen.

    WICHTIG:

    Die Platin-Elektroden niemals mit einer Mischung aus HCl und HNO3 (Knigswasser) subern! Ebenso ist die Einwirkung freier Halogene (die durch Oxidation von Halogeniden, z.B. Chlorid, entstehen knnen) zu vermeiden, da durch sie die Platin-Elektroden angegriffen werden! Das Glhen von Platin-Elektroden in der Bunsenflamme ist ebenfalls untersagt!

    DURCHFHRUNG:

    Die Analysenlsung im 100ml-Messkolben wird mit dest. H2O bis zum Eichstrich aufgefllt und gut durchmischt. 20ml dieser Lsung werden in ein 150ml Becherglas pipettiert, mit dest. H2O auf ca. 60ml verdnnt und mit ca. 30ml konz. NH3-Lsung versetzt. In diese Lsung gibt man ca. 3g (NH4)2SO4 und ca. 1g (N2H6)SO4, rhrt kurz um und gibt einen Rhrkern in die Lsung. Die gesuberten Elektroden werden in der Halterung festgeklemmt und das Becherglas auf die Heizplatte des Magnetrhrers gestellt. Die Analysenlsung wird nun so weit mit dest. H2O aufgefllt, da das Kathoden-Netz vollstndig mit Flssigkeit bedeckt ist. Der Rhrer wird angeschaltet und die Heizung fr ein paar Minuten auf ca. 100 geregelt, bis die Lsung eine Temperatur von etwa 40-50C erreicht hat. Danach stellt man die Heizung auf ca. 60 (hierbei wird die Temperatur ungefhr konstant auf 40-50 gehalten) und legt eine Spannung von ca. 3,3-3,5V an. Die Stromstrke sollte 2Ampere nicht berschreiten.

    Die Elektrolyse ist nach ca. 20 Minuten beendet. Um die Nickel-Abscheidung auf Vollstndigkeit zu prfen, entnimmt man der Analysenlsung mittels Pasteurpipette ein paar Tropfen und tpfelt sie mit Dimethylglyoxim-Lsung (eine sehr schwache Rosafrbung kann vernachlssigt werden).

    Nach vollstndiger Abscheidung des Nickels hebt man die Halterung mit den Elektroden aus der Lsung, lst die Elektroden aus der Halterung, splt sie zunchst mit Wasser und dann mit etwas Aceton. Nach kurzem Trocknen mit der Heiluftpistole wird die Kathode erneut gewogen.

    Fr die Bestimmung der abgeschiedenen Nickelmenge ist zu beachten, dass reines, fein verteiltes Nickel sehr oxidationsempfindlich ist und schon whrend der Elektrolyse bzw. beim Trocknen an der Luft oberflchlich oxidiert wird. Die Menge des entstehenden Ni-Oxids ist abhngig von der Oberflche der Kathode und bewirkt bei den hier verwendeten Netzelektroden eine Gewichtszunahme von 0,6mg (bezogen auf 20ml Analysenlsung). Man muss also von der (bezogen auf 100ml Analysenlsung) ermittelten Nickelmenge 3mg subtrahieren, um den korrekten Wert zu erhalten.

    Vers. 03. November 2009 Bachelor-Chemie / Lebensmittelchemie 1 25

  • REINIGUNG DER ELEKTRODEN:

    Um den Nickel-Niederschlag abzulsen, gibt man die Kathode fr wenige Minuten in ein Becherglas mit konz. HCl. Anschlieend splt man mit Wasser und Aceton und trocknet die Kathode mit der Heiluftpistole. Zur Kontrolle werden Kathode und Anode getrennt noch einmal gewogen.

    Zur berprfung des Ergebnisses sollte die Bestimmung mindestens zweimal durchgefhrt werden.

    VORBEREITUNG:

    Grundlagen der Elektrolyse, z.B. nach BLASCHETTE, Allgemeine Chemie,

    Bd. 2, S. 254-257 und S. 283-285.

    Behandlung von Platingerten

    ELEKTROGRAVIMETRIE III

    BESTIMMUNG VON KUPFER NEBEN NICKEL

    Chemikalien: konz. H2SO4 CuSO4-Lsung unbekannter Konzentration

    NiSO4-Lsung unbekannter Konzentration

    NH3-Lsung (25%ig)

    konz. HNO3

    (NH4)2SO4 (N2H6)SO4 Dimethylglyoxim (Lsung in Ethanol)

    konz. HCl

    Aceton

    Gerte: Elektrolysegert

    (Magnetrhrer, Regeleinheit und Elektrodenhalterung)

    Analysenwaage

    Heiluftpistole

    Platin-Netzelektroden

    Thermometer

    3 Becherglser (150ml, hohe Form)

    Messkolben (100ml)

    Peleusball

    Vollpipette (20ml)

    Messpipette (10ml)

    Pasteurpipette mit Gummibllchen

    Vers. 03. November 2009 Bachelor-Chemie / Lebensmittelchemie 1 26

  • HINWEISE:

    Als Elektroden benutzt man ein Paar Platin-Netzelektroden. Das innere Netz wird als Anode (+), das uere Netz als Kathode (-) geschaltet. An der Kathode scheiden sich whrend der Elektrolyse die zu bestimmenden Kationen (Kupfer bzw. Nickel) ab. Die Elektroden werden vor Gebrauch mit chloridfreier HNO3 gereinigt, mit Wasser und anschlieend mit Aceton abgesplt und schlielich mit einer Heiluftpistole getrocknet. Danach wird das uere Drahtnetz (Kathode) auf der Analysenwaage auf 4 Dezimalstellen genau gewogen.

    WICHTIG:

    Die Platin-Elektroden niemals mit einer Mischung aus HCl und HNO3 (Knigswasser) subern! Ebenso ist die Einwirkung freier Halogene (die durch Oxidation von Halogeniden, z.B. Chlorid, entstehen knnen) zu vermeiden, da durch sie die Platin-Elektroden angegriffen werden! Das Glhen von Platin-Elektroden in der Bunsenflamme ist ebenfalls untersagt!

    DURCHFHRUNG:

    a. KUPFER

    Die Analysenlsung im 100ml Messkolben wird mit dest. H2O bis zum Eichstrich aufgefllt und gut durchmischt. 20ml dieser Lsung werden in ein 150ml Becherglas pipettiert, mit 2ml konz. H2SO4 versetzt und auf ca. 60ml verdnnt. In die Lsung gibt man einen Rhrkern. Die gesuberten Elektroden werden in der Halterung festgeklemmt und das Becherglas auf die Heizplatte des Magnetrhrers gestellt. Die Elektroden sollten etwa zur Hlfte in die Analysenlsung eintauchen. Der Rhrer wird angeschaltet und die Heizung fr ein paar Minuten auf ca. 100 geregelt, bis die Lsung eine Temperatur von etwa 40-50C erreicht hat. Danach stellt man die Heizung auf ca. 60 (hierbei wird die Temperatur ungefhr konstant auf 40-50 gehalten) und legt eine Spannung von 2-2,5V an. Die Stromstrke soll 1 Ampere nicht bersteigen.

    Nach 30 Minuten sollte das Kupfer sich vollstndig abgeschieden haben. Zur Kontrolle gibt man noch ca. 10ml dest. H2O in die Lsung, so dass die Kathode einige mm tiefer eintaucht, und elektrolysiert weitere 5 Minuten. Der jetzt in die Lsung eintauchende Teil der Elektrode, der vorher blank war, sollte blank bleiben!

    Nach vollstndiger Abscheidung des Kupfers hebt man die Halterung mit den Elektroden aus der Lsung, lst die Elektroden aus der Halterung, splt sie zunchst mit Wasser und dann mit etwas Aceton. Nach kurzem Trocknen mit der Heiluftpistole wird die Kathode erneut gewogen. Die Gewichtsdifferenz liefert direkt die Menge des abgeschiedenen Kupfers.

    REINIGUNG DER ELEKTRODEN:

    Um den Kupfer-Niederschlag abzulsen, gibt man die Kathode fr wenige Minuten in ein Becherglas mit konz. HNO3. Anschlieend splt man mit Wasser und Aceton und trocknet die Kathode mit der Heiluftpistole. Zur Kontrolle werden Kathode und Anode getrennt noch einmal gewogen.

    b. NICKEL

    Der Lsung, die nur noch das Nickel enthlt, setzt man 35ml konz. Ammoniaklsung sowie ca. 3g (NH4)2SO4 und ca. 1g (N2H6)SO4 zu und rhrt kurz um. Die gesuberten Elektroden werden in der Halterung festgeklemmt und das Becherglas auf die Heizplatte gestellt. Die Analysenlsung wird nun so weit mit dest. H2O aufgefllt, dass das Kathoden-Netz vollstndig mit Flssigkeit bedeckt ist. Der Rhrer wird angeschaltet und die Heizung fr ein

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  • paar Minuten auf ca. 100 gestellt, bis die Lsung eine Temperatur von etwa 40-50C erreicht hat. Danach stellt man die Heizung auf ca. 60 (hierbei wird die Temperatur ungefhr konstant auf 40-50 gehalten) und legt eine Spannung von ca. 3,3-3,5V an. Die Stromstrke sollte 2Ampere nicht berschreiten.

    Die Elektrolyse ist nach ca. 20 Minuten beendet. Um die Nickel-Abscheidung auf Vollstndigkeit zu prfen, entnimmt man der Analysenlsung mittels Pasteurpipette ein paar Tropfen und tpfelt sie mit Dimethylglyoxim-Lsung (eine sehr schwache Rosafrbung kann vernachlssigt werden).

    Nach vollstndiger Abscheidung des Nickels hebt man die Halterung mit den Elektroden aus der Lsung, lst die Elektroden aus der Halterung, splt sie zunchst mit Wasser und dann mit etwas Aceton. Nach kurzem Trocknen mit der Heiluftpistole wird die Kathode erneut gewogen.

    Fr die Bestimmung der abgeschiedenen Nickelmenge ist zu beachten, dass reines, fein verteiltes Nickel sehr oxidationsempfindlich ist und schon whrend der Elektrolyse bzw. beim Trocknen an der Luft oberflchlich oxidiert wird. Die Menge des entstehenden Ni-Oxids ist abhngig von der Oberflche der Kathode und bewirkt bei den hier verwendeten Netzelektroden eine Gewichtszunahme von 0,6mg (bezogen auf 20ml Analysenlsung). Man muss also von der (bezogen auf 100ml Analysenlsung) ermittelten Nickelmenge 3mg subtrahieren, um den korrekten Wert zu erhalten.

    REINIGUNG DER ELEKTRODEN:

    Um den Nickel-Niederschlag abzulsen, gibt man die Kathode fr wenige Minuten in ein Becherglas mit konz. HCl. Anschlieend splt man mit Wasser und Aceton und trocknet die Kathode mit der Heiluftpistole. Zur Kontrolle werden Kathode und Anode getrennt noch einmal gewogen.

    Zur berprfung des Ergebnisses sollte die gesamte Bestimmung mindestens zweimal durchgefhrt werden.

    VORBEREITUNG:

    Grundlagen der Elektrolyse, z.B. nach BLASCHETTE, Allgemeine Chemie,

    Bd. 2, S. 254-257 und S. 283-285.

    Behandlung von Platingerten

    NOTIZEN:

    Vers. 03. November 2009 Bachelor-Chemie / Lebensmittelchemie 1 28

  • ENTSORGUNG DER CHEMIKALIEN Es ist sorgfltig darauf zu achten, wie die Chemikalien entsorgt werden. Falsche Entsorgung verursacht sowohl Umwelt- als auch finanzielle Schden. Es ist zwischen Sure-Base-, Schwermetall- und organischen Abfllen zu unterscheiden. Des weiteren knnen einige wenige Chemikalien direkt ins Abwasser gegeben werden. Bevor Sie Ihre Chemikalien entsorgen, denken Sie zuerst nach, beachten Sie dann die unten stehende Tabelle und fragen Sie immer im Zweifelsfall Ihren Assistenten!

    Abflle Substanz

    Sure-Base Probelsung: Versuche 13, 5 und 9 Titrierte Probelsg.: Versuche 1b und 8 NaOH, HCl, NH3

    Schwermetall Probelsung: Versuche 4,6,7 und 1012 Titrierte Probelsg.: Versuche 47 und 912 KMnO4, AgNO3, R.-Z.-Lsg, SnCl2, HgCl2, K2CrO4

    Organisch Calconcarbonsure, dmg-Lsg

    Ausguss Neutralisierte Sure-Base-Abflle Probelsung: Versuch 8 und 14 Titrierte Probelsg.: Versuche 1a, 2 und 3 Na2S O2 3, KBr, KBrO3, EDTA, Erio T-Lsg.

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  • SIND WIRKLICH ALLE GAS- UND WASSERHHNE GESCHLOSSEN?

    Vers. 03. November 2009 Bachelor-Chemie / Lebensmittelchemie 1 30

    INHALTSVERZEICHNIS: ALLGEMEINE INFORMATIONEN FR DEN STUDIENGANG BACHELOR-CHEMIEFORM DER PRFUNG: INHALT DER KOLLOQUIEN: Zusammensetzung der Note:

    AUFGABEN DES LABORDIENSTES PRAKTIKUMSVORBEREITUNGDAS FHREN EINES LABORJOURNALS IST PFLICHT.INHALT DER AUSARBEITUNG:IM PROTOKOLL STETS ZU NOTIEREN:

    KENNTNISNACHWEISEKolloquien1. KOLLOQUIUM: SURE-BASE UND REDOX-REAKTIONEN2. KOLLOQUIUM: FLLUNGSMETHODEN/GRAVIMETRIEWIEDERHOLUNGSREGELUNG - (KOLLOQUIEN)

    StchiometrieLEHRBCHERAnforderungen in Stichworten

    QUANTITATIVE ANALYSEBEWERTUNG DER ANALYSENBlock 1: Analysen Nr. 1 - Nr. 12BLOCK 2: Abschluanalysen Nr. 13 und Nr. 14

    VERSUCH NR. 1: Acidimetrie / Alkalimetriea) Alkalimetrische Bestimmung von H2SO4Chemikalien: Gerte: Berechnung:

    b) Alkalimetrische Bestimmung von H3PO4Auswertung der Versuche:

    Versuch Nr. 2: Alkalimetrische Bestimmung von H3BO3Chemikalien: Inhalt des Versuchs:Durchfhrung:

    Versuch Nr. 3: Titration von H2SO4 nach IonenaustauschVorbereitung: Chemikalien: Gerte: Inhalt und Ziel des Versuchs:Durchfhrung des Versuchs:Auswertung des Versuchs:

    Versuch Nr. 4: Permanganometrische Bestimmung von Fe(III)Auswertung des Versuchs:

    Versuch Nr. 5: Permanganometrische Bestimmung von OxalatAuswertung des Versuchs:

    Versuch Nr. 6: Bromatometrische Bestimmung von Sb(III)Auswertung des Versuchs:

    Versuch Nr. 7: Iodometrische Bestimmung von Cu2+Durchfhrung:Auswertung des Versuchs:

    Versuch Nr. 8: Quantitative Bestimmung von Calcium- und Magnesiumionen nebeneinanderChemikalien: Zubereitung der Reagenzien:Durchfhrung:

    Versuch Nr. 9: Bestimmung von Cl- nach MohrChemikalien: Inhalt des Versuchs:Durchfhrung:

    Versuch Nr. 10: Bestimmung von Ag+ mit KBr nach FajansChemikalien: Inhalt des Versuchs:Durchfhrung:

    Versuch Nr. 11 Gravimetrische Bestimmung von Ba2+ als BaSO4-Fllung aus homogenem MediumVorbereitung: Chemikalien: Gerte: Durchfhrung des Versuchs:Anmerkung:

    Versuch Nr. 12 Gravimetrische Bestimmung von Ni2+ als Bis(diacetyldioximato)nickel(II)-Fllung aus homogenem MediumVorbereitung: Chemikalien: Gerte: Durchfhrung des Versuchs:Auswertung des Versuchs:

    BESTIMMUNG VON KUPFERBESTIMMUNG VON NICKELBESTIMMUNG VON KUPFER NEBEN NICKELENTSORGUNG DER CHEMIKALIEN