Skriptum der Qualitativen Analyse - TU Graz · 2019. 3. 13. · Skriptum der Qualitativen Analyse...
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Skriptum der Qualitativen Analyse
Für Studierende der Studienrichtung Chemie
(Bachelor und Lehramt)
Version SS 2019
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Inhaltsverzeichnis
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Inhaltsverzeichnis
1 Sicherheitsrichtlinien sowie Informationen zur Protokollführung und Beurteilung 2
1.1 Sicherheitsrichtlinien ....................................................................................... 2
1.2 Protokolle ........................................................................................................ 3
2 Qualitative Analyse ............................................................................................. 6
2.1 Arbeitsprogramm ............................................................................................ 6
2.2 Platzausstattung .............................................................................................. 6
2.3 Einleitung ...................................................................................................... 10
2.4 Lösen des Salzes ............................................................................................ 12
2.5 Vorproben ..................................................................................................... 13
2.6 Sodaauszug und Anionennachweise ............................................................... 14
2.7 Kationentrennungsgang ................................................................................. 17
2.8 HCl-Gruppe .................................................................................................... 21
2.9 H2S-Gruppe .................................................................................................... 23
2.10 (NH4)2S-Gruppe .......................................................................................... 27
2.11 (NH4)2CO3-Gruppe ...................................................................................... 33
2.12 Lösliche Gruppe .......................................................................................... 37
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Allgemeines
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1 Sicherheitsrichtlinien sowie Informationen zur
Protokollführung und Beurteilung
1.1 Sicherheitsrichtlinien
Das Arbeiten im chemischen Labor birgt zahlreiche Gefahren. Im Interesse Ihrer eigenen
Sicherheit und der Sicherheit Ihrer KollegInnen müssen folgende Sicherheitsrichtlinien
unbedingt befolgt werden:
! Im Labor ist Essen, Trinken und Rauchen verboten.
! Im Labor muss Schutzkleidung (weißer Mantel) getragen werden.
! Vom Betreten des Labors an ist das Tragen einer Schutzbrille verpflichtend. Diese
darf erst bei Verlassen des Labors abgenommen werden und muss auch bei
Schreibarbeiten im Labor getragen werden.
! Bei Unfällen jeglicher Art muss sofort die Saalassistentin/der Saalassistent
verständigt werden.
! Ein Erste-Hilfe-Kasten befindet sich beim Vordereingang des Hörerlabors, ein
weiterer im Hörerlabor.
! Der Standort der Feuerlöscher und Löschdecken für den Brandfall wird in der
Vorbesprechung bekannt gegeben. Die Labordusche befindet sich am Vordereingang
des Hörerlabors.
! Chemikalien dürfen nicht gekostet oder verschluckt werden. Falls Chemikalien in den
Mund gelangt sind (z.B. durch unsachgemäßes Pipettieren), müssen diese sofort
ausgespuckt werden. Dann wird der Mund mit viel Wasser gespült.
! Aufbewahrungsorte von Magnesiastäbchen und pH-Papier werden bei der
Vorbesprechung bekannt gegeben.
! Bei Verätzungen der Haut muss mit reichlich Wasser gespült werden.
! Bei Verätzungen der Augen muss zuerst mit reichlich Wasser und danach mit der
Augendusche gespült werden. Augenduschen befinden sich an den jeweiligen
Waschbecken.
! Beim Kochen von Lösungen darf die Öffnung der Eprouvette niemals in Richtung
anderer Personen gehalten werden (Gefahr eines Siedeverzuges!).
! Mit gesundheitsschädlichen (z.B. H2S) und aggressiven Chemikalien (z.B.
konzentrierte Säuren) muss in den Abzügen gearbeitet werden.
! Campingbrenner müssen nach der Verwendung sofort abgedreht werden (Gashahn
schließen).
! Schwermetalle (Hg, Pb, Cd) müssen in die dafür vorgesehenen Abfallflaschen entsorgt
werden und dürfen nicht in den Abfluss geschüttet werden.
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Allgemeines
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! Aus Sicherheitsgründen ist die Verwendung von Radiogeräten/Walkman/Discman
und Handys im Labor nicht gestattet.
! Selbstverständlich muss KollegInnen im Falle eines Unfalles geholfen werden!
! Grobe Verstöße gegen die Sicherheitsrichtlinien können zum Verlust des
Laborplatzes führen!
1.2 Protokolle
Alle Protokolle der qualitativen Analyse müssen die folgenden Angaben enthalten, um jene
Information zu geben, die notwendig ist um Ergebnisse nachvollziehbar zu machen und
mögliche Fehlerquellen aufzudecken:
Beschreibung der Probe
Vorproben (im Telegrammstil), z.B.:
- Flammenfärbung: keine
- Ammonium-Vorprobe: negativ
Löslichkeiten, Herstellung der Probelösung (Telegrammstil), z.B.:
- löslich: HCl verdünnt nach Erhitzen
durchgeführte Gruppenfällungen (im Telegrammstil), z.B.:
Probelösung + HCl (HCl-Gruppe): negativ
Filtrat HCl-Gruppe + H2S: gelber Niederschlag
Trenngänge innerhalb der Gruppen (falls durchgeführt; im Telegrammstil), z.B.:
- Trenngang (NH4)2S-Gruppe:
schwarzer Nd. auflösen
+ H2O2 + NaOH: brauner Niederschlag
spezifische Ionennachweise (Telegrammstil), z.B.:
- brauner Nd aus (NH4)2S Gruppe
lösen in verd. HCl
+ (NH4)SCN roter Niederschlag
Eisen(III) nachgewiesen
Richtige Reaktionsgleichungen müssen für alle positiven Reaktionen angegeben
werden → Im Falle, dass mehrmals ein und das selbe Kation/Anion gefunden wird,
darf auf die bereits angeführte Reaktionsgleichung verwiesen werden.
Die Resultate sind am Ende des Protokolls übersichtlich zusammenzufassen, z.B.:
- gefundene Kationen: Ag+, Fe3+
- gefundene Anionen: NO3-, Cl-
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Allgemeines
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Folgende Punkte sind außerdem zu berücksichtigen:
Protokolle müssen leserlich geschrieben sein (Computer-Ausdrucke bevorzugt)
Protokolle sollen nicht ein Abschreiben von Lehrbüchern sein, sondern eigene
Beobachtungen enthalten
Während der praktischen Arbeiten müssen Aufzeichnungen gemacht werden
(Laborjournal). Diese Laboraufzeichnungen stellen nicht das eigentliche Protokoll dar.
Das Protokoll wird nach Beendigung der praktischen Arbeit aus den
Laboraufzeichnungen erstellt.
Jede Probe wird separat protokolliert.
Falsche Ansagen von Analysen müssen protokolliert werden!
- Wiederholungen werden separat protokolliert (z.B.: 1. Korrektur 2. Einzelsalz)
- Fehler, die zur Falschansage führten, müssen diskutiert werden.
Das Protokoll muss entweder in Form eines Heftes oder als Heftmappe geführt
werden. Lose Zettel werden nicht als Protokoll akzeptiert.
Protokolle sind integraler Bestandteil für die Beurteilung in den Übungen!!
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Allgemeines
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1.2.1 Beurteilung der Protokolle und praktischen Arbeiten
Nach Beendigung der praktischen Arbeiten werden die Ergebnisse mündlich
bekanntgegeben. Die Beurteilung setzt sich aus der Vergabe von Punkten für die Ergebnisse
der praktischen Arbeiten und für das Protokoll zusammen. Sind die Ergebnisse der
praktischen Arbeiten falsch, ist das Beispiel zu wiederholen. Jede Wiederholung führt zu
Punkteabzügen (siehe Muster-Ausgabeblatt). Ist das Protokoll unzureichend, das Ergebnis
aber richtig, werden für das Protokoll Punkte abgezogen, die praktischen Arbeiten müssen
jedoch nicht wiederholt werden. Die Punkte, die für das Protokoll und die praktischen
Arbeiten erreicht wurden, werden vom Lehrpersonal am Ende des Protokolls vermerkt.
Beispiel: Vermerk am Ende des Protokolls: 2/7 oder 2+7
Für das Protokoll wurden 2 Punkte erreicht, für die praktischen Arbeiten 7 Punkte →die
erreichte Gesamtpunktezahl für dieses Beispiel beträgt 9 Punkte.
Die maximal erreichbaren Punkte für jedes Beispiel, sowie die Punkteabzüge für
Wiederholungen sind in dem Muster-Ausgabeblatt (siehe Allgemeine Richtlinien und
Arbeitsprogramm) zusammengefasst. Die angegebenen Punkte sind die maximal
erreichbaren Punkte pro Abgabe.
Für eine positive Bewertung des Praktikums müssen alle Beispiele bearbeitet und die
entsprechenden Protokolle innerhalb der Abgabefrist abgegeben werden!
Unvollständige oder fehlende Protokolle führen automatisch zu einer negativen
Beurteilung der Laborübung.
Bonuspunkte: In den folgenden Fällen wird je ein Bonuspunkt vergeben:
Für ein außerordentlich gutes Protokoll
Siehe Musterblatt für Punktegrenzen der einzelnen Beispiele
Punkteabzüge: In den folgenden Fällen werden Punkte abgezogen:
Fehlende oder falsche Reaktionsgleichungen im Protokoll: Minus 1 Punkt
Unsachgemäße Handhabung von Proben, die eine neuerliche Probenausgabe
erforderlich macht: Minus 2 Punkte
Auch andere Mängel im Protokoll können zu Punkteabzügen führen.
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Qualitative Analyse
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2 Qualitative Analyse
2.1 Arbeitsprogramm
Von Einzelsalzen und Mischsalzen sollen jeweils die Kationen und die Anionen mit Hilfe des
Kationentrennungsganges und spezifischer Anionen- Nachweise ermittelt werden.
Die Anzahl der zu bestimmenden Kationen und Anionen für die Mischsalzanalyse werden bei
der Vorbesprechung bekannt gegeben.
Folgende Kationen können enthalten sein: Ag+, Pb2+, As3+/As5+, Sb3+/Sb5+, Cd2+, Cu2+,
Fe2+/Fe3+, Zn2+, Al3+, Cr3+, Mn2+, Ni2+, Co2+, Ca2+, Ba2+, Sr2+, Mg2+, Na+, Li+, K+, NH4+
Folgende Anionen können enthalten sein: Cl-, NO3-, SO4
2-, PO43-, CO3
2-
2.2 Platzausstattung
Chemikalien pro 2 Plätze (100 mL Tropfflaschen)
Ammoniak 2 M
Ammoniak konz.
Essigsäure 2 M
Essigsäure konz.
Natronlauge 2 M
Natronlauge konz. (30 %)
Salpetersäure 2 M
Salpetersäure konz.
Salzsäure 2 M
Salzsäure konz.
Schwefelsäure 1 M
Schwefelsäure konz.
Wasserstoffperoxid 3 %
Schwefelwasserstoff in Aceton (Abzug!)
Ammonpolysulfid (Abzug!)
Campingbrenner(Abzug)
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Qualitative Analyse
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Laborutensilien pro Laborplatz
1 Abdampfschale
4 Glasstäbe
1 Magnetrührknochen
1 Messzylinder
1 Pasteurpipette
1 Spatel
2 Vollpipetten
1 Wägeschiffchen
1 Schutzbrille
2 Uhrgläser
1 Fingerschutz
1 Dreifuß
1 Drahtnetz asbestfrei
3 Erlenmeyerkolben
2 Analysentrichter
2 Filterringe
1 Klemme
1 Maßkolben
1 Muffe
4 Bechergläser
5 Zentrifugenröhrchen (l=10 cm)
12 Eprouvetten (l=16 cm)
1 Tondreieck
1 Wasserflasche
1 Tiegelzange
Wägeschiffchen Abdampfschale Klemme und Muffe Pasteurpipette
Filterringe Analysentrichter Vollpipetten Maßkolben Messzylinder
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Qualitative Analyse
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2.3 Einleitung
Die Durchführung qualitativer Analysen an einfachen Proben (anorganischen Salzen)
ermöglicht ein schnelles und kostengünstiges Identifizieren von unbekannten Salzen.
Darüber hinaus werden Kenntnisse in der Ausführung typischer Laborarbeiten (Filtrieren,
Zentrifugieren etc.), chemischer Reaktionen (Salzbildung, Komplexbildung, Säure-Base
Reaktionen etc.) sowie Stoffkenntnisse über gängige Kat- und Anionen vermittelt.
2.3.1 Vorbemerkungen zum chemischen Arbeiten
Allgemeines:
Niederschlag: unter Niederschlag versteht man schwerlösliche
Verbindungen.
Abtrennen von Niederschlägen:
Niederschläge können entweder durch filtrieren oder zentrifugieren
von der restlichen Lösung abgetrennt werden. Diese Niederschläge
müssen im nächsten Schritt (nach der Abtrennung von der
restlichen Lösung) wieder gelöst werden, damit die entsprechenden
nasschemischen Nachweise durchgeführt werden können.
Filtrieren: Ein Filtrierring wird an eine Stativstange angeschraubt
und der Glastrichter eingesetzt. Der runde Filter
wird zweimal zu einen Viertelkreis gefaltet, eine
Seite aufgeklappt, in den Trichter eingelegt, mit
Wasser durchfeuchtet und an die Glaswand
gedrückt. Arbeitsweise – siehe Bild rechts.
Zentrifugieren: Ist oft vorteilhafter als Filtrieren, da eine
leichtere und besser zu handhabende Trennung von
Feststoff-Flüssigkeit möglich ist.
Ausschließlich kleine Reagenzgläser zum Zentrifugieren
verwenden! Zwei gleiche Gläser mit der zu
zentrifugierenden Lösung gleich hoch anfüllen (oder ein
Gläschen mit der Probelösung und ein zweites mit Wasser) und gegenüberliegend in die
Zentrifuge einsetzen! Dadurch werden die Zentrifugalkräfte an der Achse kompensiert, und
es kommt zu keiner Beschädigung der Zentrifuge.
Dann wird für einige Minuten zentrifugiert, danach die Gläser herausgenommen. Das
Zentrifugat (die überstehende Lösung) wird vorsichtig dekantiert (abgegossen) und kann
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Qualitative Analyse
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weiter verwendet werden. Der Niederschlag wird üblicherweise gewaschen (mit Wasser
aufgeschlämmt und nochmals zentrifugiert; das Waschwasser wird verworfen) und kann
dann weiterverwendet werden.
Üblicherweise: Niederschläge müssen zuerst aufgelöst werden, bevor Reaktionen mit den
nachzuweisenden Ionen erfolgen können.
Einzelsalze:
Die Gruppenfällung bei Einzelsalzen dient dazu, die möglichen Kationen einzugrenzen. Aus
der Gruppe, in der die Niederschläge auftreten und aus der Farbe der Niederschläge können
die möglichen Kationen stark eingegrenzt werden. Die spezifischen Einzelnachweise können
dann aber aus der ursprünglichen Probelösung erfolgen!
Mischsalze:
Für die Identifizierung der vorhandenen Kationen ist es besonders wichtig, dass die
Gruppenfällungen VOLLSTÄNDIG (quantitativ) erfolgen! Die Vollständigkeit der Gruppenfällung muss überprüft werden, indem in das Filtrat der Gruppenfällung nochmals
das Gruppenfällungsreagenz zugesetzt wird. Wenn dann nochmals ein Niederschlag auftritt,
muss erneut filtriert werden! Die spezifischen Einzelnachweise dürfen NICHT aus der
ursprünglichen Probelösung erfolgen!
„Negative Nachweise“:
Im Fall von einem negativen Nachweis (kein Niederschlag, keine Reaktion) stellt sich
meistens die Frage, ob das gesuchte Ion wirklich nicht vorhanden ist, oder ob die
Reaktionsbedingungen nicht korrekt sind. Diese Frage kann sehr leicht mittels
„Gegenprobe“ geklärt werden.
Nach einem negativen Nachweis wird zur selben Lösung das gesuchte Ion zugesetzt.
Reaktion: die Reaktionsbedingungen waren korrekt, aber dieses Ion ist nicht in der
Probe vorhanden
Keine Reaktion: die Reaktionsbedingungen waren nicht korrekt, daher kein Rückschluss
auf An- oder Abwesenheit des Ions möglich. Nachweis wiederholen.
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Qualitative Analyse
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2.4 Lösen des Salzes
WICHTIG: Nur in Lösung gebrachte Verbindungen sind einer Reaktion im Trennungsgang
zugänglich!
Kleine Probenmengen (Spatelspitze, ~50 mg) werden Lösungsversuchen (+ ca. 2 mL
Flüssigkeit; 1 mL ist ca. 1 cm Flüssigkeitshöhe in einer großen Eprouvette) in folgenden
Lösungsmitteln in der angegebenen Reihenfolge unterzogen, bis ein Lösen der Probe
erreicht wird (wenn sich die Probe gelöst hat, brauchen die weiteren Lösungsmittel in der
nachfolgende Liste nicht mehr eingesetzt werden):
Wasser
Wasser + Erhitzen
Verdünnte Säuren (2 M HNO3 oder 2M HCl)
Verdünnte Säuren + Erhitzen
Konzentrierte Säuren (HNO3, HCl)
Konzentrierte Säuren + Erhitzen
Säuremischungen (Königswasser)
Säuremischungen + Erhitzen
Verdünnte Laugen (2 M NH3, NaOH)
Verdünnte Laugen + Erhitzen
Konzentrierte Laugen (NH3, NaOH)
Konzentrierte Laugen + Erhitzen (ACHTUNG!!!)
Schmelzaufschlüsse
WICHTIG: Wurde eine Probe in entsprechender Säure (Salpetersäure, Salzsäure,
Schwefelsäure) gelöst, so ist der Nachweis des zugehörigen Anions dieser Säure (Chlorid,
Nitrat, Sulfat) aus dieser Lösung unsinnig, da es in jedem Fall in der Lösung vorhanden ist
und somit einen positiven Nachweis liefert!
Ebenso ist es notwendig, bei Verwendung von Säuren und Laugen zu beachten, dass das
Medium nach dem Lösen bereits entsprechend sauer oder alkalisch ist! Es kann notwendig
sein, die Lösungen zuvor zu neutralisieren.
Insbesondere bei Verwendung von konzentrierten Säuren oder Laugen ist ein Verdünnen
und Vorneutralisieren notwendig, da die meisten Reaktionen im stark sauren oder
alkalischen Medium nicht in gewollter Weise ablaufen und Konzentrationsniederschläge
auftreten können.
Beim Lösen in Salzsäure ist es natürlich möglich, dass hier bereits ein weißer Niederschlag
auftritt, wenn Silber oder Blei in der Probe vorhanden ist.
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Qualitative Analyse
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Cu
2.5 Vorproben
Werden vor der eigentlichen Analyse durchgeführt und können bereits Hinweise auf
vorhandene Ionen geben:
Lösungsversuche (pH-Wert der Lösung): siehe oben
Flammenfärbung: Etwas feste Probe wird auf einem Uhrglas mit einigen Tropfen
konzentrierter HCl (Ba2+ lässt sich mit konzentrierter HNO3 besser anregen) versetzt.
In der heißen (rauschenden) Campingbrennerflamme wird ein Magnesiastäbchen
ausgeglüht bis keine Färbung mehr auftritt. Dann wird das Magnesiastäbchen
glühend in die mit HCl versetzte Probe eingetaucht und wieder in die Flamme
gehalten. Die Flammenfärbung wird beobachtet.
WICHTIG: Magnesiastäbchen sind keine Einwegartikel, sie können für mehrere
Flammenfärbungen verwendet werden!
Charakteristische Flammenfärbungen:
Rot: Ca2+ hellrot-orange; Li+ tiefrot; Sr2+ rot
Gelb: Na+ intensiv gelb, sehr empfindlich, schon geringste Verunreinigungen
(Schweiß) zeigen positive Reaktion; nur dann positiv, wenn die gelbe Flamme lange
intensiv gelb leuchtet
Grün: Ba2+ hellgrün, ist leicht zu übersehen, funktioniert mit HNO3 besser als mit
HCl
Cu2+ tiefgrün, erscheint nur in Gegenwart von Halogenidionen, Beilsteinprobe in der
organischen Chemie!
Violett: K+ Kobaltglas verwenden!
Fahlblau: typisch für einige Schwermetalle; nicht charakteristisch!
Charakteristische Flammenfärbungen der Alkali- und Erdalkalimetalle, sowie von Kupfer
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Qualitative Analyse
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Vorprobe auf Ammonium (NH4+):
Ammoniumsalze reagieren bei Behandlung mit starken Basen unter Abspaltung von
Ammoniak-Gas (NH3).
Beispiel: NH4Cl + NaOH NaCl + H2O + NH3
Nettogleichung: NH4+ + OH- H2O + NH3 (Geruch, Färbung pH- Papier)
2.6 Sodaauszug und Anionennachweise
2.6.1 Durchführung Sodaauszug
Der Sodaauszug wird für diejenigen Anionen durchgeführt, deren Nachweise durch
Metallkationen gestört werden. Dabei wird die Urprobe (~0.2 g) mit der ~5-fachen Menge an
Na2CO3 in ~20 mL H2O in einem kleinen Becherglas (100 mL) zirka 2-3 Minuten gekocht. Nach
dem Erkalten wird filtriert und im Filtrat die entsprechenden Anionen nachgewiesen. Durch
die Reaktion mit Na2CO3 werden die Kationen in Karbonate (zweiwertig) oder Hydroxide
(dreiwertig) überführt.
Folgende Kationen sind im Sodaauszug zu finden: Alle Kationen, die Oxoanionen bilden
(Arsenit, Arsenat, Chromat…), eventuell auch etwas Cobalt (als Hexaqua- oder Hydroxo-
Komplex) und Kupfer (als Tetrahydroxocuprat). Falls Kationen den Anionennachweis nicht
stören oder falls Kationen keine schwerlöslichen Karbonate bilden, erübrigt sich der
Sodaauszug.
2.6.2 Anionennachweise
Karbonat (CO32-)
Nachweis
mit Säure Versetzen der Festprobe mit 2 M HCl auf dem Uhrglas
OHCO}CO{H2HCO 2232-2
3 (Aufschäumen der Probe)
WICHTIG: Einige wenige Karbonate (z.B. basisches Nickelkarbonat) reagieren langsam; hier
ist es vorteilhafter, eine konzentrierte Säure zu verwenden.
Uhrglas, feste Probe mit 2 M NaOH
befeuchtetes Indikatorpapier auf Uhrglas
(alkalische Reaktion)
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Qualitative Analyse
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Chlorid (Cl-)
Nachweis
mit Ag+ Sodaauszug oder Probelösung mit HNO3 stark ansäuern (pH-Wert prüfen!!!!)
und mit AgNO3-Lösung versetzen; weißer „käsiger“ (flockiger) Niederschlag fällt aus
(weiß)AgClAgCl 3HNO
Sulfat (SO42-)
Nachweis
mit Ba2+ Sodaauszug oder Probelösung mit HNO3 ansäuern (pH-Wert prüfen!!!!) und
mit Ba(NO3)2-Lösung versetzen; weißer feinkristalliner Niederschlag fällt aus
(weiß)BaSOBaSO 4HNO2-2
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WICHTIG: Cr(III)salze bilden Komplexe mit Sulfat; daher muss die Lösung bei Anwesenheit
von Cr(III) für den Sulfatnachweis nach Zusatz des Bariumsalzes gekocht werden (Hydrolyse
des Komplexes).
Phosphat (PO43-)
Nachweise
mit ZrO2+ Probelösung oder Sodaauszug mit HCl konz. und ZrOCl2-Lösung versetzen
(Lösung muss 6 M HCl-sauer sein!) und erhitzen; Bildung eines weißen Niederschlages
6HClO3Hflockig)(weiß,)(POZrH213ZrOCl4PO 2443THCl/
2
-3
4
nach Woy Probelösung oder Sodaauszug mit HNO3 konz. und (NH4)2MoO4-Lösung
versetzen (Lösung muss halb-konzentriert salpetersauer sein) und erhitzen; intensiv gelb
gefärbter Niederschlag wird gebildet (Störung: Arsenat gibt gleiche Reaktion)
H2PO4- + 12 MoO42- + 3 NH4+ (NH4)3[P(Mo3O10)4].aq (gelb) + 12 H2O
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Nitrat (NO3-)
Nachweise
Ring-Probe
Probelösung oder Sodaauszug mit 1 M H2SO4 ansäuern (damit sich die Lösung später
weniger erhitzt), mit einer Spatelspitze festem FeSO4 versetzen und mit H2SO4 konz.
unterschichten (Eprouvette schräg halten und konzentrierte Schwefelsäure an der Glaswand
hinunter laufen lassen, sodass sich zwei Schichten bilden) brauner Ring an der
Grenzfläche
Komplexen(II)itrosyleisPentaaquan
OHNO]O)[Fe(H]O)[Fe(HNO
2NOO4H)(SO3FeSO3H6FeSO2HNO
2
2
52
2
62
2342
verdünntSOH
424342
Gries-Lunge Reaktion
Sodaauszug oder Probelösung mit 2 M CH3COOH ansäuern (pH-Wert prüfen!!!!), mit Lunge I-
Lösung, Lunge II-Lösung und einer Zink-Granalie versetzen Bildung eines dunkelroten
Azofarbstoffes:
NO3- + Zn0 + 2 H+ NO2- + H2O + Zn2+
-O3S NH2
Anion der Sulfanilsäure(Lunge I)
+ HNO2
+ CH3COOH
- 2 H2O
-O3S N N
++ CH3COO
-
-O3S N N
++
NH2
alpha-Naphtylamin(Lunge II)
-O3S N N NH2
+ H+
Azofarbstoff
WICHTIG: Falls das Medium mineralsauer ist, muss mit Natriumacetat abgepuffert werden,
da die Reaktion nur im essigsauren Medium gut verläuft. Wasser- und säurelösliche Proben in
Essigsäure lösen.
Praktisch alle Nitrate sind wasserlöslich!
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2.7 Kationentrennungsgang
Einzelsalze:
Die Gruppenfällung bei Einzelsalzen dient dazu, die möglichen Kationen einzugrenzen. Aus
der Gruppe, in der die Niederschläge auftreten und aus der Farbe der Niederschläge können
die möglichen Kationen stark eingegrenzt werden. Die spezifischen Einzelnachweise können
dann aber aus der ursprünglichen Probelösung erfolgen!
Mischsalze
Für die Identifizierung der vorhandenen Kationen ist es besonders wichtig, dass die
Gruppenfällungen VOLLSTÄNDIG (quantitativ) erfolgen! Die Vollständigkeit der
Gruppenfällung muss überprüft werden, indem in das Filtrat der Gruppenfällung nochmals
das Gruppenfällungsreagenz zugesetzt wird. Wenn dann nochmals ein Niederschlag auftritt,
muss erneut filtriert werden! Die spezifischen Einzelnachweise können meist nicht aus der
ursprünglichen Probelösung erfolgen, sondern sollten aus dem Niederschlag der
Gruppenfällung (nach dessen Auflösen) erfolgen!
„Blindproben“
Die Nachweisreaktionen werden mit einer Lösung des nachzuweisenden Ions durchgeführt;
dadurch kann festgestellt werden, wie eine positive Reaktion aussehen sollte. Die
Blindlösung kann auch der Probelösung zugesetzt werden, um zu überprüfen, ob die
Reaktionsbedingungen korrekt sind. Starke Änderung des Aussehens der Probelösung bzw.
Niederschlagsbildung weisen darauf hin, dass die Bedingungen korrekt sind und das
nachzuweisende Ion nicht in der Probe vorhanden ist. Keine Änderungen lassen nur dann
den Rückschluss auf Abwesenheit des gesuchten Ions zu, wenn die Reaktionsbedingungen
absolut stimmen!
„Negative Nachweise“:
Im Fall von einem negativen Nachweis (kein Niederschlag, keine Reaktion) stellt sich
meistens die Frage, ob das gesuchte Ion wirklich nicht vorhanden ist, oder ob die
Reaktionsbedingungen nicht korrekt sind. Diese Frage kann sehr leicht mittels
„Gegenprobe“ geklärt werden. Nach einem negativen Nachweis wird zur selben Lösung das gesuchte Ion zugesetzt (siehe
Blindproben).
Reaktion: die Reaktionsbedingungen waren korrekt, aber dieses Ion ist nicht in der
Probe vorhanden
Keine Reaktion: die Reaktionsbedingungen waren nicht korrekt, daher kein Rückschluss
auf An- oder Abwesenheit des Ions möglich. Nachweis wiederholen.
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Nicht eindeutige Nachweisreaktionen können 3 Ursachen haben:
1) die Reaktion wurde nicht korrekt ausgeführt. Wiederholen und auf
Reaktionsbedingungen achten!
2) durch Handhabungen bzw. durch Verwendung von zu wenig Probematerial ist die
Konzentration des gesuchten Ions sehr gering, sodass keine eindeutigen Reaktionen
mehr erfolgen. Wiederholen mit mehr Probemenge, große Verdünnungen
vermeiden!
3) die Reagenzien sind verunreinigt! Reaktionen mit Reagenzien alleine durchführen.
Reagenzien austauschen und Verunreinigungen vermeiden!
Verschleppungen
Verschleppung ist der Effekt, dass durch unvollständige Abtrennung eines Kations dieses in
die nachfolgende analytische Gruppe gelangt und dadurch unvorhergesehene Reaktionen
verursacht und damit fehlerhafte Ergebnisse verursachen kann.
Daher: vollständig fällen, d.h. genügend Reagenz zusetzen!
Vollständigkeit der Fällung überprüfen: Niederschlag absetzen lassen (oder zentrifugieren),
danach nochmals dasselbe Fällungsreagenz zusetzen und beobachten, ob weiterer
Niederschlag auftritt. Solange wiederholen, bis kein weiterer Niederschlag mehr ausfällt, erst
dann das nächste Gruppenfällungsreagenz zusetzen.
Wichtig: Alle Gruppenfällungsreagenzien im Überschuss zusetzen!
Bei H2S besonders wichtig – genügend Überschuss zugeben, da auch in der
Ammonsulfidgruppe H2S (zur Bildung des Ammonsulfids in situ) benötigt wird!
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2.7.1 Durchführung des Kationentrennungsganges
Auf den nachfolgenden Seiten sind für die Kationen neben den Gruppenfällungen auch
die Einzelnachweise beschrieben. !!!
Hydroxidzusätze (NaOH oder NH3) sind mit einer einzigen Ausnahme (Cu2+ mit NH3)
KEINE spezifischen Einzelnachweise!!!
Die spezifischen Nachweise sind als solche ausgewiesen!!!
HCl-Gruppe:
Zur Probe (neutral oder etwas sauer) gibt man HCl bis man eine Konzentration von 2 M
erreicht. Falls in der Lösung vorhanden fallen die folgenden Ionen als unlösliche Chloride
aus:
AgCl (weiß)
PbCl2 (weiß)
Der Niederschlag wird gewaschen und der feste Rückstand auf die Elemente Ag+ und Pb2+
untersucht (siehe Einzelnachweise). Das Filtrat wird für die weiteren Gruppenfällungen
verwendet.
H2S-Gruppe:
Zum Filtrat der HCl-Gruppe gibt man H2S in Aceton (im Überschuss). Folgende in Säuren (2-3
M) unlösliche Sulfide fallen aus:
PbS (schwarz)
CuS (schwarz)
Sb2S3/5 (orange)
As2S3/ As2S5 (gelb)
Der Niederschlag wird gewaschen und der feste Rückstand auf Cu2+ und As3+/5+ untersucht
(siehe Einzelnachweise). Die Probe wird nun auf das 5-fache Volumen mit H2O verdünnt
(oder VORSICHTIG mit ein paar Tropfen NH3 2M versetzt, wobei nach dem Zusatz noch
immer ein stark saurer pH vorliegen muss!) und
CdS (gelb)
beginnt auszufallen. Der Niederschlag wird gewaschen und der feste Rückstand auf das
Element Cd2+ untersucht (siehe Einzelnachweise). Das Filtrat wird für die weiteren
Gruppenfällungen verwendet.
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Qualitative Analyse
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(NH4)2S-Gruppe:
Zum Filtrat der H2S-Gruppe, das einen Überschuss an H2S enthält, gibt man NH3 bis zur
alkalischen Reaktion (pH~9). Aus H2S und NH3 bildet sich (NH4)2S. Es fallen folgende im
alkalischen Bereich unlösliche Sulfide und Hydroxide aus:
FeS (schwarz)
CoS (schwarz)
NiS (schwarz)
MnS (fleischfarben)
ZnS(weiß)
Al(OH)3 (gallertartig, farblos)
Cr(OH)3 (grüngrau)
Durch Erwärmen wird der Niederschlag besser filtrierbar; er wird gewaschen und der feste
Rückstand auf Ni2+, Co2+, Fe2+/3+, Mn2+, Al3+, Zn2+ und Cr3+ untersucht (siehe Einzelnachweise).
Das Filtrat wird für die weiteren Gruppenfällungen verwendet.
(NH4)2CO3-Gruppe:
Zum Filtrat der (NH4)2S-Gruppe gibt man (NH4)2CO3. Es fallen folgende unlösliche Karbonate
aus:
CaCO3 (weiß)
BaCO3 (weiß)
SrCO3 (weiß)
Manchmal ist Erwärmen der Lösung zur vollständigen Fällung erforderlich. Der Niederschlag
wird gewaschen und der feste Rückstand auf Ca2+, Ba2+ und Sr2+ untersucht (siehe
Einzelnachweise). Im Filtrat verbleiben die Ionen der löslichen Gruppe.
Lösliche Gruppe:
Im Filtrat der (NH4)2CO3-Gruppe verbleiben Mg2+, Na+, Li+, NH4+ und K+.
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Qualitative Analyse
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2.8 HCl-Gruppe
2.8.1 Trennungsgang der HCl-Gruppe (1. Gruppe)
Silber Ag+
Silbersalze sind weiß, außer Silberbromid und Silberiodid (gelblich), Silberchromat
(rotbraun), Silbersulfid (schwarz)
Nachweisreaktionen:
(rotbraun)CrOAgCrOAg2:CrO
(gelblich)AgIIAg:I
(gelblich)AgBrBrAg:Br
aufr sich wiedelöst ]Cl)[Ag(NH (weiß)AgClClAg:HCl
42
-2
4
-2
4
HNO-
HNO-
23
NHsauerHNO
3
3
33
neutral
sauer
sauer
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Qualitative Analyse
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weitere chemische Reaktionen
OH(schwarz)OAg2AgOH)weiß(AgOHOHAg:OH 22
-
schwarzSAgSAg2:S 22-2
weißCOAgCOAg2:CO 32-2
3
-2
3
Blei Pb2+
Bleisalze sind weiß, außer Bleiiodid (zitronengelb), Bleichromat (zitronengelb), Bleisulfid
(schwarz)
Nachweisreaktionen:
weitere chemische Reaktionen
weißPbCOCOPb:CO 3-2
3
2-2
3
COOHCHin lösl.nicht (gelb)PbCrOCrOPb:CrO
][PbI :s Überschusimlöslich (gelb)PbII2Pb:I
(weiß)PbSOSOPb:SOH
Abkühlen beim Wasser,heißemin löslich (weiß)PbCl2ClPb:HCl
34
neutral-2
4
2-2
4
2
42
2-
4
2
4
2
42
2
2
Nadeln
2
42
2-
SHmehr
22
HCl-22
2
22
2
][Pb(OH) :s Überschusimlöslich (weiß)Pb(OH)2OHPb:OH
(schwarz) PbS rot)-orange-(gelb SClPb (wenig) S Pb :SH wenig
(schwarz)PbSSPb:SH
2
-
Qualitative Analyse
Seite | 23
2.9 H2S-Gruppe
2.9.1 Trennungsgang der H2S-Gruppe (2. Gruppe)
Hinweise zum Arbeiten mit Ammonpolysulfid („gelbes Ammonsulfid“): Durch Ansäuern
entstehen große Mengen an kolloidalem Schwefel, der schwer filtrierbar ist!
Vermeidung von Ammonpolysulfid, wenn Verdacht auf Arsen und/oder Antimon besteht
(aus vorangegangenen Analysen) und diese abgetrennt werden sollen:
-
Qualitative Analyse
Seite | 24
Fällung aus konzentriert saurem Medium mit H2S es fällt nur As2S3 (schnell) bzw. As2S5
(langsam) aus.
Einstellen auf ca. 2 M H+ es fallen Sb2S3, CuS und PbS; nach Lösen in HNO3 lässt sich
Antimon leicht durch Hydrolyse, Blei mit Sulfat abtrennen
weiteres Verdünnen auf ca. 0,5 M H+ es fällt CdS.
Kupfer Cu2+
Kupfersalze sind blau bis blaugrün (wenn sie wasserhältig sind; wasserfreie Salze können
auch weiß sein), außer Kupfersulfid (schwarz)
Nachweisreaktionen für Cu2+
20sauer02
2
4332
233
ZnFilm) (rötlicherCuZnCu:Zn
Lösung) (tiefblaue])[Cu(NH versetzens Überschusim NHmit Cu(OH)
(blau)Cu(OH) versetzenNHmit :NH
weitere Reaktionen
Lösung) tiefblaue- (teilweise][Cu(OH)OH2Cu(OH)
OH (schwarz) CuOCu(OH)
(hellblau)Cu(OH)2OHCu:OH
2
4
-
2
2
ΔT
2
2
2-
Arsen AsIII/V
Arsensalze sind weiß gefärbt außer Arsensulfide (gelb). Arsenoxid (Arsenik, As2O3) löst sich
sehr schlecht in Wasser, langsam in verdünnten Säuren (unter Erwärmen), gut in Laugen.
Arsen(III)salze bilden nur in sehr sauren Medien As3+-Kationen; ansonsten liegen sie in
Lösung als arsenige Säure bzw. als Arsenite vor; As(V) bildet praktische keine Kationen mehr
sondern ausschließlich Arsensäure bzw. Arsenate (je nach pH-Wert). Daher findet sich
Arsen(III,V) im Filtrat des Sodaauszugs, wird also durch Karbonat nicht gefällt.
Unterscheidung AsIII – AsV: beim Fällen mit H2S tritt die Fällung als gelbes Sulfid mit AsIII
sofort, mit AsV erst nach einer Wartezeit von 1 oder mehr Minuten auf. Mit Silbernitrat im
neutralen Medium lässt sich AsIII – AsV auch gut unterscheiden.
Unterscheidung der As-Sulfide von CdS: CdS löst sich in konz. Salzsäure, As2S3/5 nicht; mit
Ammoniak löst sich CdS nicht, As2S3/5 ist löslich.
-
Qualitative Analyse
Seite | 25
Nachweisreaktionen für As3+/5+
CdS)zu ed(Unterschi NHin löslich SAs
at)(Thioarsen][AsS versetzenS)(NHmit SAs
CdS)zu ed(Unterschi conc. HClin unlöslich (gelb)SAs3S2As:S
33/52
3
4x243/52
3/52
-25/3-2
(braun)AsOAgAg3AsO
(gelb)AsOAgAg3AsO:Ag
43
neutral-3
4
33
neutral-3
3
als Ringprobe gestalten:
mit HNO3 angesäuerte Probe mit AgNO3 versetzen,
mit NH3 überschichten – an Grenzfläche Ag-Arsenit oder –Arsenat
33333
2
2
332
3HNO(gelb)3AgNOAsAg6AgNOAsH
O3H6Zn2AsH12H6ZnOAs:Gutzeit
Gutzeit Probe
Cadmium Cd2+
Cadmiumsalze sind durchwegs weiß gefärbt außer Cadmiumsulfid (gelb)
Cadmium kann durch genaues Einstellen des pH-Wertes ([H+] < 0,5 M) leicht von den
anderen Ionen der H2S-Gruppe getrennt werden.
Nachweisreaktionen
agNiederschlvioletter ReagenzCd:rbazidDiphenylca
Säuren konz.in löslich (gelb),CdSSCd:S
32
H0,5M222
NH
Weitere chemische Reaktionen
2
63
NH
32
233
2
-2
])[Cd(NH versetzens Überschusim NHmit Cd(OH)
(weiß)Cd(OH) versetzenNHmit :NH
amphoter)nicht(weiß,Cd(OH)OH2Cd:OH
3
festes AgNO3 (zuerst gelb, dann allmählich schwarz (Luftfeuchtigkeit)
Zn
Probe + HCl conc.
Filter AsH3
-
Qualitative Analyse
Seite | 26
Antimon Sb3+
Antimonsalze sind im Allgemeinen weiß und fest; SbCl5 ist eine Flüssigkeit.
Sb3+ existiert im stark sauren Medium, hydrolysiert bei pH-Anhebung zu SbO+
(Antimonylion). In salzsauren Lösungen [SbCl4]-; im alkalischen Medium [Sb(OH)4]-.
Sb(V) auch in stark sauren Lösungen Sb5+! In stark salzsaurer Lösung [SbCl6]- , im stark
alkalischen Medium [Sb(OH)6]-
Nachweisreaktionen
H2S Sb2S3 orangerot + (NH4)2Sx Thioantimonat [SbS2]-
(Sb(V) Sb2S5 orangerot)
Fe0 2 Sb3+ + 3 Fe0 H+; mäßig 2 Sb0 + 3 Fe 2+
Fe-Nagel wie Rußflocken
Weitere chemische Reaktionen
H2O starke Hydrolyse (ähnlich Bi!)
Cl- + Sb3+ + H2O SbOCl weiß + 2 H+
SbOCl ist löslich in Tartrat!
NaOH SbOOH + OH- [Sb(OH)4]-
-
Qualitative Analyse
Seite | 27
2.10 (NH4)2S-Gruppe
2.10.1 Trennungsgang der (NH4)2S-Gruppe (3. Gruppe)
-
Umweltanalytik
Seite | 28
NOH
C
C
NOH
H3C
H3C
Dado
C
CH3C
H3C N
N
O
O H
H
C
C CH3
CH3N
N
O
O
Ni
Nickel Ni2+
Nickelsalze sind durchwegs grün gefärbt außer Nickelsulfid (schwarz)
Spezifischer Einzelnachweis für Ni2+ (funktioniert eventuell mit der Urprobe) H 2 (rot)NiDado2DadoNi:Dado 2
NH2 3
Dado = Diacetyldioxim
weitere chemische Reaktionen
FeS)zu hied M Untersc2 HClin unlösl. Mod.,-(β NiS )Mod.(α NiS S Ni :S
(blau)])[Ni(NH versetzens Überschusim NHmit
)])[Ni(NH s Überschusim löslich (hellgrün,Ni(OH) versetzenNHmit :NH
-22-2
2
633
2
63233
Kobalt Co2+
Wasserhältige Kobaltsalze sind rot, rotviolett bis rotbraun gefärbt außer Kobaltsulfid
(schwarz) und basische Kobaltkarbonate (grau, grauschwarz oder pink). Wasserfreie
Kobaltsalze sind blau gefärbt (Blaufärbung entsteht auch, wenn nur wenig bzw. kein Wasser
im Lösungsmittel vorhanden ist, z.B. konzentrierte Säuren, Azeton, etc.)
Spezifische Nachweise für Co2+ (funktionieren eventuell mit der Urprobe)
Glas)-(Co ng Blaufärbueine spezifischgibt CoS, auch Co(II), :Boraxperle
!maskierbar mit Faber stört, Fe(blau),][Co(SCN)
(rosa)][Co(SCN)4SCNCo:SCN
--2
4
olEther/Amyl
-2
4
HAc2-
weitere chemische Reaktionen
FeS) ed Unterschi2M, HClin unlösl. Mod.,-(β CoS )Mod.(α CoS S Co :S
)])[Co(NH s Überschusimlöslich (blau,Co(OH) versetzenNHmit :NH
-22-2
2
63233
-
Umweltanalytik
Seite | 29
Mangan Mn2+
Mangan(II)salze sind weiß über leicht rosa (Farbstich) bis deutlich rosa gefärbt. MnS ist hell
lachsfarben („fleischfarben). MnO2 (mit MnIV) ist braunschwarz („Braunstein“).
Mn(II)salze werden leicht zu MnO(OH)2 bzw. MnO2 oxidiert (Luftsauerstoff, H2O2), was sich
durch eine Dunkelfärbung äußert. Permanganat mit Mn(VII) ist tiefviolett gefärbt.
Spezifische Nachweise
eder Urprob aus eventuellrt funktionie
)!!! verkochenmit HNO (Cl sein ichloridfre muss Lösungdie
LösungvioletteO2H 5Pb2MnO4H5PbO2Mn:PbO
arz)(braunschw MnO rben)(fleischfaMnSSMn:S
3
-
2
2-
4
Hitze
2
2
2
2
Ooder H O222 222
weitere chemische Reaktionen
arz)(braunschw MnO (weiß) MnCOCOMn:CO
arz)(braunschw MnO (weiß) Mn(OH) versetzenNHmit :NH
2
Ooder H O
3
2-
3
22-
3
2
Ooder H O
233
222
222
Eisen, Fe2+/3+
Eisen(II)salze sind leicht grünlich gefärbt, Fe(III)salze von weißlich (mit Gelbstich) bis braun.
FeS ist schwarz, Fe2O3 tief rotbraun, Fe3O4 schwarz. Eisen fällt in der Ammonsulfidgruppe
immer als schwarzes FeS, da bei Fe(III) bereits in der H2S-Gruppe Reduktion zu Fe(II) unter
Ausscheidung von S0 (weiß) erfolgt. Lösungen von Eisen(II)salzen werden von Luftsauerstoff
rasch zu Fe3+ oxidiert. In komplexierter Form sind auch Eisen(II)-Ionen stabil; Fe(III)-
Komplexe mit Chlorid sind tief gelb gefärbt. Fe2+ und Fe3+ zeigen unterschiedliche chemische
Reaktionen.
Spezifische Nachweise für Fe2+ (funktionieren eventuell mit der Urprobe)
2
3
2
3
36
IIIII
463
][Fe(oph) bzw. ][Fe(dp)Komplex er rotviolett lin Phenanthro-ooder Dipyridyl-,
Complex" transfer charge" Fe(III) und Fe(II)zwischen tausch Ladungsaus
](CN)[FeFeauBerlinerbl Blau Turnbulls:salz)Blutlaugen (rotes ][Fe(CN)K
-
Umweltanalytik
Seite | 30
Co!zu ed Unterschi- oferrat)(Hexafluor][FeFentfärbt Fmit dwir
olEther/Amyloder Ether in ar extrahierb h)empfindlicsehr rot, (intensiv][Fe(SCN):SCN
](CN)[FeFeBlauBerliner :salz)Blutlaugen (gelbes ][Fe(CN)K
-3
6
-
-3
6
sauer-
36
IIIII
4
/neutralH
64
2HS2FeSH2FeMedium)sauren im(schon Ssich bildet dabei
(schwarz)FeSFe(II)zu Fe(III)reduziert:SH
(braun)Fe(OH) von Bildung:CO ,NH ,OH
2
2
30
NH
2
3
-2
33
-
3
Morin
weitere chemische Reaktionen für Fe2+
NiS) CoS,zu ed Unterschi,Fe als v.HClin löslich (schwarz,FeSSFe:S
(braun)Fe(OH) (weiß)FeCO CO Fe :CO
(braun)Fe(OH) (weiß)Fe(OH)OH2Fe NH ,OH
2222
3
O
3
-2
3
2-2
3
3
O
2
-2
3
-
2
2
Spezifische Nachweise für Fe3+ (funktionieren eventuell mit der Urprobe)
weitere chemische Reaktionen für Fe3+
Aluminium, Al3+
Alle Al(III)salze sind farblos-durchsichtig bzw. weiß. Al-salze sind oft hygroskopisch; der
Niederschlag in der Ammonsulfidgruppe wird leicht übersehen, wenn er gallertartig (wie ein
Gelee) anfällt; er kann aber auch weiß sein (immer auf Al und Zn prüfen!).
Spezifischer Nachweise für Al3+ (funktioniert eventuell mit der Urprobe)
Licht- UVim zFluoreszengrüne:Morin HAc
weitere chemische Reaktionen für Al3+
Hydroxid) amphoteres s, Überschusimlöslich (farblos,Al(OH)OH 3Al KOH NaOH,
s) Überschusimlöslich nicht (farblos,Al(OH) :CO ,NH
3
OH-3
3
-2
33
-
Umweltanalytik
Seite | 31
Chrom, Cr3+
Alle Cr(III)salze sind tiefgrün bis grünviolett gefärbt und bilden tiefgrüne Lösungen. Chromat
mit Cr(VI) ist gelb gefärbt, neigt im sauren Medium zu Polymerbildung (Orange- bis
Rotfärbung).
ACHTUNG: Cr(III)salze bilden Komplexe mit Sulfat; daher muss die Lösung bei Anwesenheit
von Cr(III) für den Sulfatnachweis nach Zusatz des Bariumsalzes gekocht werden (Hydrolyse
des Komplexes).
Spezifischer Nachweise für Cr3+ (funktioniert eventuell mit der Urprobe)
Blaublitzreaktion
OH 5 Ether) im stabil blau, xid,(Chrompero)CrO(O 2 H 2OH 4 CrO2
:SOHoder HNO (iV)
tenüberschichEther mit (iii)
2H OH6(gelb) CrO 2 O3H ]2[Cr(OH) :OH (ii)
Lösung) (tiefgrüne][Cr(OH) OHCr(OH) :s Überschus
(grün)Cr(OH)OH 3Cr:OH (i)
222
Ether/H
22
-2
4
423
2
-2
422422
-
4
-
3
3
-3-
weitere chemische Reaktionen für Cr3+
(grün)Cr(OH) versetzenS)(NHmit :S
(löslich)])[Cr(NH versetzens Überschusim NHmit
(grün)Cr(OH) versetzenNHmit :NH
324
2
3
633
333
Zink, Zn2+
Alle Zn-Salze sind farblos bzw. weiß. Zinksulfid ist in Essigsäure bereits unlöslich. Wenn
weißer Niederschlag in der Ammonsulfidgruppe auftritt, immer auf Zn und Al prüfen.
Spezifische Nachweise für Zn2+
)(braungelb ][Fe(CN) Zn )][Fe(CN 2 Zn3 :][Fe(CN)K
weiß)(schmutzig ][Fe(CN)ZnK )][Fe(CN 2 K 2 Zn3 :][Fe(CN)K
263
-3
6
2
63
2632
ffertacetatgepu HCl,-4
6
2
64
-
Umweltanalytik
Seite | 32
+ (NH4)2[Hg(SCN)4] in neutralem, essig- oder schwach HCl-saurem Medium, langsame
Reaktion Zn[Hg(SCN)4] weiß, Zinktetrathiocyanatomercurat
mit wenig (!) Co2+ Mischkristalle, fliederfarben
mit wenig (!) Cu2+ Mischkristalle, bläulich
Störungen: viel Co2+, Cu2+, Cd2+ (gefärbt), Fe3+ (Rotfärbung der Lösung)
WICHTIG: Nd. aus Ammonsulfidgruppe in HCl lösen und H2S verkochen, da sonst schwarzes
HgS ausfällt
weitere chemische Reaktionen für Zn2+
(weiß)ZnSS Zn:S
(löslich)][Zn(OH) OH 2 Zn(OH):s Überschusim
(weiß)Zn(OH)OH 2Zn:OH
(löslich)OH 2 ])[Zn(NH NH 4 Zn(OH)
: versetzens Überschusim NHmit
(weiß)Zn(OH) versetzenNHmit :NH
222
-2
4
-
2
2
-2-
-2
4332
3
233
-
Umweltanalytik
Seite | 33
2.11 (NH4)2CO3-Gruppe
2.11.1 Trennungsgang (NH4)2CO3-Gruppe (4. Gruppe)
Rhodizonat-Test: Dazu wird der Niederschlag der (NH4)2CO3-Gruppe in verdünnter
Essigsäure gelöst. Dann wird die Lösung mit Natriumacetat annähernd neutralisiert (pH min.
5). Ein Tropfen dieser Lösung wird mittels Glasstab auf ein mit wässriger Rhodizonatlösung
getränktes Filterpapier aufgetragen. Entfärbt sich die gelbe Farbe des Reagenzes durch die
Zugabe der Probelösung, ist der pH-Wert dieser Lösung jedenfalls wesentlich zu niedrig.
Strontium und Barium bilden einen rotbraunen Farbfleck, Kalzium bildet keinen färbigen
Komplex (siehe Abbildung: Teil A).
Bei Zugabe von 2M HCl entfärbt sich der Strontium-Farbfleck vollständig, wogegen Barium
einen rosaroten Farbfleck bildet (siehe Abbildung: Teil B).
Das Rhodizonat (mit oder ohne Kalzium) wird bei Zugabe von 2M HCl farblos (siehe
Abbildung: Teil B im Falle von Rhodizonat + Kalzium und Abbildung: Teil C Rhodizonat
alleine).
-
Umweltanalytik
Seite | 34
A
B
C
WICHTIG: GEGENPROBE durchführen! Neben der Probelösung werden ebenfalls jeweils
1 Tropfen einer Barium-, Kalzium- und Strontium-Referenzlösung auf das mit
Rhodizonatlösung getränkte Filterpapier aufgebracht und deren Farbgebung, sowie deren
Reaktion bei HCl-Zugabe beobachtet.
Hinweis: Da die Rhodizonat-Lösung nicht stabil ist, werden 10 mL dieser Lösung pro
Arbeitstag hergestellt!
Rhodizonat-Test
Interpretation der Ergebnisse beim durchgeführten Rhodizonat-Test:
Tabelle 1: Interpretation Rhodizonat-Test
Kation Farbfleck + 2M HCl Fazit
Ba2+ rotbraun rosa mit Sicherheit Ba2+ vorhanden, Ca2+ und/oder Sr2+
können parallel vorhanden sein
Sr2+ rotbraun Entfärbung mit Sicherheit Sr2+ vorhanden, Ca2+ kann parallel
vorhanden sein, Ba2+ ist nicht vorhanden
Ca2+ keine
Reaktion
farblos nur Ca2+ vorhanden
-
Umweltanalytik
Seite | 35
Kalzium, Ca2+
Alle Ca-Salze sind farblos bzw. weiß. CaSO4 ist etwas wasserlöslich (gesättigte Lösung =
Gipswasser).
Nachweise für Ca2+ (Ca-, Sr- oder Ba-Nachweise immer nur mit Niederschlägen aus der
Ammoniumkarbonatgruppe nach deren Lösen durchführen; nicht aus der Urprobe!)
orangerot :Flamme
CHClin ar extrahierbrot, lhydroxyani-2-bis-glyoxal 3CONaOH/Na 32
Reaktion keine Chromat
Reaktion keine rhodizonat-Na neutral
weitere chemische Reaktionen für Ca2+
Oxalate) unlöslichegeben Ba undSr auch s(allerding weißOCaCOCCa:OC
ionen)konzentrat-Cageringen mit nicht (geht CaSOSOCa :SO
CaCOCOCa :CO
42
sauer schwach neutral,-2
42
2-2
42
4
-2
4
2-2
4
3
-2
3
2-2
3
Tabelle 2: Löslichkeitsprodukte der Oxalate
Oxalat Löslichkeitsprodukt [mol2 L-2]
BaC2O4 1,5∙10-8
CaC2O4 1,3∙10-9
SrC2O4 5,6∙10-8
-
Umweltanalytik
Seite | 36
Barium, Ba2+
Alle Ba-Salze sind farblos bzw. weiß (außer bei gefärbtem Anion; z.B. BaCrO4 gelb).
Spezifische Nachweise für Ba2+
grünleicht :Flamme
!er tüpfelnFilterpapi aufbesten am
rosa rotbraunOBaC OC Ba :rhodizonat-Na 2M HCl66neutral!-2
662
weitere chemische Reaktionen für Ba2+
weißBaCOCOBa:CO 3NHschwach /neutral-2
3
2-2
33
Strontium, Sr2+
Alle Sr-Salze sind farblos bzw. weiß (außer bei gefärbtem Anion; z.B. SrCrO4 gelb).
Nachweise für Sr2+
ot tiefr :Flamme
!er tüpfelnFilterpapi aufbesten am
farblos rotbraunOSrC OC Sr :rhodizonat-Na
ionenKonzentrat-Srgrößeren beinur langsam,,gelbSrCrOCrOSr :CrO
Gipswassermit langsam weiß,SrSOSOSr :SO
2M HCl
66
neutral!-2
66
2
4
NH-2
4
2-2
4
4
-2
4
2-2
4
3
weitere chemische Reaktionen für Sr2+
weißSrCOCOSr:CO 3NHschwach /neutral-2
3
2-2
33
H 2 gelbBaCrO 2 OH OCrBa 2
natgruppe)Ammonkarboder in Bafür (spez. gelbBaCrOCrOBa:O/CrCrO
(langsam) Lösung-SrSOoder (schnell) Gipswassermit auch geht
löslichschwer weiß,BaSOSOBa:SO
42
-2
72
2
4
Essigsäure-2
4
2-2
72
-2
4
4
4
alkalisch odersauer -2
4
2-2
4
-
Umweltanalytik
Seite | 37
2.12 Lösliche Gruppe
Natrium, Na+
Alle Na-Salze sind farblos bzw. weiß (außer bei gefärbtem Anion; z.B. Na2CrO4 gelb).
Nachweise für Na+
Flamme: Intensiv gelb, lang anhaltend!
Ammonium, NH4+
Alle Ammoniumsalze sind farblos bzw. weiß (außer bei gefärbtem Anion; z.B. (NH4)2CrO4
gelb).
Nachweise für NH4+
siehe Vorproben
Magnesium, Mg2+
Alle Magnesiumsalze sind farblos bzw. weiß und meist stark hygroskopisch (außer Karbonat).
Nachweise für Mg2+
ig)gallertart (farblos,Mg(OH)OH 2Mg:12pH 2eren!zentrifugi-2
mit Chinalizarin: kornblumenblauer Farblack
mit Titangelb: roter Farblack
aus dem Filtrat der Ammoncarbonatgruppe muss NH4+ mit starker Lauge
(NaOH) abgeraucht werden, damit der pH erreicht wird
Lithium, Li+
Alle Lithiumsalze sind farblos bzw. weiß. F-, CO32-, PO43- nur relativ schwer löslich in Wasser.
Nachweise für Li+
+ PO43- + OH-, T Li3PO4 weiß
Flamme: tiefrot
-
Umweltanalytik
Seite | 38
Kalium, K+
Alle Kaliumsalze sind farblos bzw. weiß.
Nachweise für K+
Flamme: violett, Kobaltglas verwenden!
+ ClO4- K+ + ClO4- KClO4 (weiß; viele andere Ionen stören, Natrium stört nicht)
+ Na-tetraphenylborat („Kalignost“) K+ + [B(C6H5)4]- K[B(C6H5)4] (weiß; viele
andere Ionen stören, Natrium stört nicht)