11. Praktikumswoche: Qualitative Nachweise für Anionen
1. Nachweis von Sulfat
Ba2+ + SO42- BaSO4 weiß
KL = 1.08 x 10-10 mol2/l2
Problem: CO32- bildet mit Ba2+ einen schwerlöslichen weißen Niederschlag
Ba2+ + CO32- BaCO3 weiß
KL = 3.5 x 10-9 mol2/l2
BaCO3 kann durch Säure (keine H2SO4!!!) aufgelöst werden (z.B.: HCl)
BaCO3 + 2 HCl CO2 + H2OBaCl2 +
2. Nachweis von Carbonat
“Die schwerer flüchtige Säure verdrängt die leichter flüchtige aus dem Salz.”
CO32- + 2 HCl CO2 + H2O + 2 Cl-
Löslichkeit von CO2 in H2O ist sehr gering
20 °C, 1 bar: 0.167 wt% CO2 in H2O
30 °C, 1 bar: 0.128 wt% CO2 in H2O
CO2-Entwicklung kann mit Ca2+ oder Ba2+ überprüft werden
Ba(OH)2
Ca(OH)2
CO32-
CaCO3
BaCO3+H2O
+H2O
KL = 3.5 x 10-9 mol2/l2
KL = 5 x 10-9 mol2/l2
3. Nachweis von Phosphat
3 NH4+ + 12 MoO4
2- + PO43- + 24 H+ (NH4)3[P(Mo3O10)4] + 12 H2O
intensiv gelb gefärbt
Iso- und Heteropolysäuren des Molybdäns
MoO3OH-
MoO42- + H+
"Molybdat"
HMoO4- pKs = 3.9
H2MoO4 pKs = 3.7
Säuert man Molybdatlösungen an, kommt es zur Kondensation
7 MoO42-
+ 8 H+
- 4 H2O
Mo7O246-
+ MoO42- + 4 H+
- 2 H2O
Mo8O264- ...
Isopolysäuren
H6Mo7O24
H4Mo8O26
sehr starke Säuren, nur gleiche Atome (iso)
Heteropolysäuren
Heteropolysäuren entstehen beim Ansäuern von Molybdatlösungen mit
Elementsauerstoffsäuren (z.B.: H3PO4)
Heteroatom
Beispiel
(NH4)3[P(Mo3O10)4]H3[P(Mo3O10)4]
NH3
Dodecamolybdatophosphorsäure Triammonium-dodecamolybdatophosphat
formal wird Elementsauerstoffsäure zugrundeliegendes Kation in Polymolybdat
eingebaut
H5IMo6O24H5IO6
Hexamolybdatoperiodsäure Periodsäure
Mo6O2412- + I7+ IMo6O24
5-
H6TeMo6O24 H6TeO6
Hexamolybdatotellursäure Tellursäure
Mo6O2412- + Te6+ TeMo6O24
6-
4. Nachweis von Chlorid
Ag+ + Cl- AgCl weiß KL = 2 x 10-10 mol2/l2
AgCl löst sich in HNO3 nicht wieder auf
(NH3)2CO3
H2ONH3 + CO2 + H2O
verdünnter Ammoniak
AgCl löst sich bereits in verdünntem Ammoniak wieder auf
AgCl + 2 NH3 [Ag(NH3)2]+ Cl-
Diamminsilber(1)
5. Nachweis von Bromid
Ag+ + Br- AgBr weiß KL = 5 x 10-13 mol2/l2
AgBr löst sich erst in konzentriertem Ammoniak wieder auf
AgBr + 2 NH3 [Ag(NH3)2]+ Br-
Diamminsilber(1)
überschichtet man die bromidhaltige Phase mit Amylalkohol und gibt
Kaliumpermanganat in verd. HNO3 hinzu, so wird Br- zu Br2 oxidiert und färbt die
organische Phase orange-braunOH
Amylalkohol = 1-Pentanol
8 H+ + 10 Br- + MnO4- 5 Br2 + Mn2+ + 4 H2O
5. Nachweis von Iodid
Ag+ + I- AgIschmutzig
weiß KL = 8 x 10-17 mol2/l2
AgI löst sich nicht in NH3, aber in Thiosulfat (= Fixiersalz, siehe Photographie)
AgI + 2 S2O32- [Ag(S2O3)2]3- + I-
überschichtet man die iodidhaltige Phase mit Amylalkohol und gibt
Kaliumpermanganat in konz. HNO3 hinzu, so wird I- zu I2 oxidiert und färbt die
organische Phase violett
8 H+ + 10 I- + MnO4- 5 I2 + Mn2+ + 4 H2O
Nachweis der Halogenide nebeineinander
Cl-, Br-, I-Ag+
AgCl, AgBr, AgI
Silberhalogenidniederschlag wird abgetrennt und ein Teil in konz. NH3 gelöst,
wobei der zurückbleibende AgI-Niederschlag abgetrennt werden kann
AgI-Niederschlag wird mit Fixiersalz gelöst, mit Amylalkohol überschichtet und mit
Br2-Wasser versetzt
2 I- + Br2 I2 + 2 Br-
das entstandene Iod färbt wieder die Amylalkoholphase violett
der Rest des Niderschlages, der alle drei Silberhalogenide enthält wird mit
Ammoniumcarbonat versetzt, unter diesen Bedingungen geht nur Cl- in Lösung
AgCl + 2 NH3 [Ag(NH3)2]+ Cl-
diese Lösung wird mit Kaliumhexacyanoferrat(3) (rotes Blutlaugensalz) versetzt
3 [Ag(NH3)2]+ + [Fe(CN)6]- Ag3[Fe(CN)6]
braun
+ 6 NH3
zur Lösung, die nur noch Chlorid und Bromid enthält gibt man Chlorwasser und
überschichtet mit Amylalkohol, das entstehende Brom färbt die organische Phase
orange-braun
+ Cl2 Br2 + 2 Cl-2 Br-
6. Nachweis von Nitrat
eigentlich Nachweis für Nitrit, deshalb muss Nitrat erst zu Nitrit reduziert werden
NO3- + Zn + 2 H+ Zn2+ + NO2
- + H2O
NO2- + 2 H+ NO+ + H2O
Nitrosyl-Kation
HO3S NH2 + NO+ HO3S N N + H2O
Sulfanilsäure Diazonium-Kation
HO3S N N +NH2 NNHO3S NH2
+ H+-Naphthylamin
roter Azofarbstoff
7. Sodaauszug
viele Kationen können Anionennachweise stören
Ursubstanz wird mir 3-facher Menge an Soda aufgeschlämmt und 10 min gekocht
die meisten Metallkationen (außer Alkalimetalle) bilden schwerlösliche Carbonate
oder Hydroxide (Soda = industriell verwendete Base)
diese schwerlöslichen Verbindungen können abfiltriert werden
man erhält die Natriumsalze der Anionen um Störungen zu vermeiden
8. Schwerlösliche Proben
Probe wird zuerst versucht in Wasser zu lösen
dann geht man zu verdünnter und konzentrierter Salzsäure über
im nächsten Schritt wird die Probe in einer oxidierende Säure wie HNO3 versucht zu lösen
NO3- NO2
-+ 2 e-
schlägt alles fehl, so wird die Probe in Königswasser (aqua regia) gelöst
HNO3 + 3 HCl NOCl + 2 Cl + 2 H2O
Nitrosylchlorid
nasc. Chlor= Chlorradikale
Königswasser löst selbst Gold auf (den König der Metalle)
Au + 3 NO32- + 6 H+ Au3+ + 3 NO2 + 3 H2O
Au3+ + 4 Cl- AuCl4-
durch Entfernung des Au3+ aus dem Gleichgewicht verschiebt sich dieses auf die
Seite des oxidierten Goldes
8. Aufstellen von Reaktionsgleichungen (Ausgleichen)
Beispiel
KClO3 + H2SO4 K2SO4 + ClO2 + HClO4 + H2O
Kalium-chlorat
Perchlor-säure
a KClO3 + b H2SO4 c K2SO4 + d ClO2 + e HClO4 + f H2O
cbcb:V(S)
2fe2b2fe2b:IV(H)
f4e2d4c4b3a
f4e2d4c4b3a:III(O)
edaeda:II(Cl)
2ca2ca:I(K)
SS
HHH
OOOOOO
ClClCl
KK
cb:V
2fe2b:IV
f4e2d4c4b3a:III
eda:II
2ca:I
lineares Gleichungssystem mit 6 Variablen und 5 Gleichungen, d.h. es sind nur die
Verhältnisse unter den Variablen bestimmbar
alle Variablen müssen in Abhängigkeit einer einzigen Variable ausgedrückt werden
aa
a2
1c2ca:I
a2
1bcb:V
f4e2d3a:IIIinVI,
eda:II
2fea:IV
nach e auflösen, gleichsetzen
2fd
4e5f3a:III
2fd
2fd
e2fa:IV
nach e auflösen, gleichsetzen
a3
1f a
3
2d
a3
1e2fae:IV
a3
1fa
3
1ea
3
2d
a2
1ca
2
1baa
a KClO3 + 1/2 a H2SO4 1/2 a K2SO4 + 2/3 a ClO2 + 1/3 a HClO4 + 1/3 a H2O
a wird so gewählt, dass die kleinsten ganzen Koeffizenten
entstehen, d.h. a = kgV(2, 3) = 6
6 KClO3 + 3 H2SO4 3 K2SO4 + 4 ClO2 + 2 HClO4 + 2 H2O
To be continued…
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