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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
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● 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
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Einleitung
historisches?
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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
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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
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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+
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1 CO32- CH3COO-Br-NO3- PO43-SO42- Cl-F- I-
Analyse 1
Anionen
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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
CO32- CH3COO-Br-NO3- PO43-SO42- Cl-F- I-
+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- ?
?
CO32- CH3COO-Br-NO3- PO43-SO42- Cl-F- I-
-
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
CO32- CH3COO-Br-NO3- PO43-SO42- Cl-F- I-
2NH4+ + CO32- → NH4+ + NH3 + HCO3-←
-
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
CO32- CH3COO-Br-NO3- PO43-SO42- Cl-F- I-
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
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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
CO32- CH3COO-Br-NO3- PO43-SO42- Cl-F- I-
2NH4+ + CO32- → NH4+ + NH3 + HCO3-←
-
Einzelnachweise
1
Nachweis von Cl-
CO32- CH3COO-Br-NO3- PO43-SO42- Cl-F- I-
● 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!)
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Einzelnachweise
1
Nachweis von Br-
CO32- CH3COO-Br-NO3- PO43-SO42- Cl-F- I-
● 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-
CO32- CH3COO-Br-NO3- PO43-SO42- Cl-F- I-
● Oxidation mit Chlorwasser zu Br2 und Extraktion mit Toluol➔ Nachweis durch braune Farbe der Toluolphase
Cl2 + H2O → HOCl + HCl (Disproportionierung)←
Br- + Cl2 → Br2 + Cl-
● Oxidation mit Chloramin T➔ bildet Hypochlorid➔ kein Arbeiten mit Chlor nötig
SO2NH2CH3SO2NCl-CH3 + H2O → OCl- +
Chloramin T
-
Einzelnachweise
1
Nachweis von Br-
CO32- CH3COO-Br-NO3- PO43-SO42- Cl-F- I-
● 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 I-
CO32- CH3COO-Br-NO3- PO43-SO42- Cl-F- I-
● Oxidation mit Chlorwasser zu I2 und Extraktion mit Toluol➔ Nachweis durch violette Farbe der Toluolphase
Cl2 + H2O → HOCl + HCl (Disproportionierung)←
2I- + Cl2 → I2 + 2Cl-
● Oxidation mit Chloramin T➔ bildet Hypochlorid➔ kein Arbeiten mit Chlor nötig
0 +I -I
-
Einzelnachweise
1
Nachweis von Br- neben I-
CO32- CH3COO-Br-NO3- PO43-SO42- Cl-F- 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
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Einzelnachweise
1
Nachweis von CO32- im Gährröhrchen
CO32- CH3COO-Br-NO3- PO43-SO42- Cl-F- I-
● 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-
CO32- CH3COO-Br-NO3- PO43-SO42- Cl-F- I-
● 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
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Einzelnachweise
1
Nachweis von PO43-
CO32- CH3COO-Br-NO3- PO43-SO42- Cl-F- I-
● 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-
CO32- CH3COO-Br-NO3- PO43-SO42- Cl-F- I-
● 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
CO32- CH3COO-Br-NO3- PO43-SO42- Cl-F- I-
● 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
CO32- CH3COO-Br-NO3- PO43-SO42- Cl-F- I-
● 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
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Einzelnachweise
1
Nachweis von NO32- mitLunges Reagenz
CO32- CH3COO-Br-NO3- PO43-SO42- Cl-F- I-
● 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-
CO32- CH3COO-Br-NO3- PO43-SO42- Cl-F- I-
● Verreiben der Ursubstanz mit KHSO4➔ Nachweis durch Essiggeruch
● Achtung: Fluorid bildet hierbei giftiges HF➔ Vorher auf Fluorid testen!
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Einzelnachweise
1
Nachweis von CH3COO-
CO32- CH3COO-Br-NO3- PO43-SO42- Cl-F- I-
● Verreiben der Ursubstanz mit KHSO4➔ Nachweis durch Essiggeruch
● Achtung: Fluorid bildet hierbei giftiges HF➔ Vorher auf Fluorid testen!
Aufarbeitung von Fluorid-Resten
2F- + CaCl2 → CaF2↓ + 2Cl-
abfiltrieren und als Feststoff entsorgen
im Basischen, alternativ CaOH2
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Einzelnachweise
1
Nachweis von CH3COO-
CO32- CH3COO-Br-NO3- PO43-SO42- Cl-F- I-
● Verreiben der Ursubstanz mit KHSO4➔ Nachweis durch Essiggeruch
● Achtung: Fluorid bildet hierbei giftiges HF➔ Vorher auf Fluorid testen!
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