Praktikum Anorganische Chemie/ Druckversion

Druckversion des Buches Praktikum Anorganische Chemie
  • Dieses Buch umfasst derzeit etwa 81 DIN-A4-Seiten einschließlich Bilder (Stand: 10. Juni 2009).
  • Wenn Sie dieses Buch drucken oder die Druckvorschau Ihres Browsers verwenden, ist diese Notiz nicht sichtbar.
  • Zum Drucken klicken Sie in der linken Menüleiste im Abschnitt „Drucken/exportieren“ auf Als PDF herunterladen.
  • Mehr Informationen über Druckversionen siehe Hilfe:Fertigstellen/ PDF-Versionen.
  • Hinweise:
    • Für einen reinen Text-Ausdruck kann man die Bilder-Darstellung im Browser deaktivieren:
      • Internet-Explorer: Extras > Internetoptionen > Erweitert > Bilder anzeigen (Häkchen entfernen und mit OK bestätigen)
      • Mozilla Firefox: Extras > Einstellungen > Inhalt > Grafiken laden (Häkchen entfernen und mit OK bestätigen)
      • Opera: Ansicht > Bilder > Keine Bilder
    • Texte, die in Klappboxen stehen, werden nicht immer ausgedruckt (abhängig von der Definition). Auf jeden Fall müssen sie ausgeklappt sein, wenn sie gedruckt werden sollen.
    • Die Funktion „Als PDF herunterladen“ kann zu Darstellungsfehlern führen.


SicherheitsvorschriftenBearbeiten

Bei allen Arbeiten im Labor muss immer eine Schutzbrille und ein Schutzkittel sowie geeignete Kleidung (lange Hose und geschlossene Schuhe) getragen werden. Gegebenenfalls muss zusätzlich eine Gummi- oder Lederschürze getragen werden. Gearbeitet wird in der Regel im Abzug. Zum einen verhindert man so das Austreten von Gasen und Dämpfen in die Raumluft und ist zusätzlich noch vor Spritzern usw. sicher. Bei Arbeiten, die bekanntermaßen sicher sind, wie z.B. Titrationen oder bei vielen Reaktionen in der Tüpfelplatte, kann auch auf dem Labortisch gearbeitet werden. Die Schutzscheibe des Abzugs muss so weit wie möglich geschlossen gehalten werden, damit er eine wirkungsvolle Sogwirkung entfalten kann und einen Spritz- und Explosionsschutz bietet. Ein Bunsenbrenner sollte in einem gewissen Abstand zur Scheibe aufgestellt werden, da eine dauerhafte thermische Belastung zu Rissen führen kann und wieder die Sicherheit gefährdet. Substanzen, die ätzende oder giftige Gase absondern, sollten auch unter dem Abzug nur in verschlossenen Gefäßen aufbewahrt werden.

Beim Umgang mit einigen Substanzen muss außerdem ein Gesichtsschutz verwendet werden (z. B. Flusssäure). Handschuhe sind beim Umgang mit giftigen oder ätzenden Stoffen angebracht. Sie sollten jedoch nicht dazu verleiten unsauber zu arbeiten. Außerdem ist nicht jedes Handschuhmaterial für jeden Stoff geeignet.[1] Vor allem Einmalhandschuhe sind als Schutz gegen Lösungsmittel gänzlich ungeeignet. Gegen wässrige Lösungen und manche Feststoffe bieten sie einen begrenzten Schutz. Handschuhe aus Nitril sind gegen manche Lösungsmittel, vor allem Aceton, unbeständig. Daher informiere man sich vor Arbeitsbeginn anhand der Beständigkeitsliste des Herstellers über die Eignung des Materials. Über die genauen Schutzmaßnahmen geben die Sicherheitsdatenblätter des Herstellers oder Händlers von Chemikalien Auskunft. Außerdem sind Betriebsanweisungen zu beachten!

Falls besonders giftige Substanzen entstehen, wird in diesem Arbeitsbuch mit dem Totenkopf darauf aufmerksam gemacht. Das entbindet jedoch nicht vor der Pflicht, sich vor Beginn eines Versuches genau über die Gefahren-, Sicherheits- und Entsorgungshinweise zu informieren. Gefahrstoffe sind stets mit den Gefahrensymbolen und   R- und S-Sätzen (Risiko und Sicherheit) zu kennzeichnen. Zuverlässige Internetquellen findet man unter   Wikipedia:Redaktion Chemie/Quellen.

Vor jeder Arbeitspause, nach dem Arbeitsende und natürlich auch bei direktem Kontakt mit Chemikalien gründlich die Hände waschen!

Alle Blei- und Quecksilbersalze sowie sechswertige Chromverbindungen sind giftig und sollten daher nur in kleinstmöglichen Mengen verwendet werden. Jeglicher Hautkontakt mit der Probe- bzw. Salzlösung ist zu vermeiden (evtl. Handschuhe), da vor allem Chromate sowie Nickel auch Kontaktallergien auslösen können. Sechswertige Chromverbindungen (Chromate und Dichromate) sind außerdem krebserregend (Kategorie I)! Entsorgung von Chromaten und Dichromaten: Im gekennzeichneten Becherglas sammeln und mit   naszierendem Wasserstoff (aus der Reaktion von Salzsäure mit unedlem Metall, z.B. Zink) oder mit Ethanol in Gegenwart von Schwefelsäure über längere Zeit behandeln. Das hierbei entstehende grüne Chrom(III) entsprechend den anderen Schwermetallen entsorgen.

  1. Bericht der Berufsgenossenschaft Chemie über einen tödlichen Unfall bei Verwendung ungeeigneter Handschuhe

Qualitative AnalyseBearbeiten

Dies ist eine Liste von Nachweisreaktionen geordnet nach Reagenzien. Sie ist möglicherweise nützlich, wenn eine Nachweisreaktion nicht so klappt wie gewünscht und man nun auf der Suche nach einem Hinweis ist, was stattdessen reagiert hat.

  Eisen(III) Cobalt Quecksilber
Thiocyanat [Fe(SCN)(H2O)5]2+
stierblutrot
Co2[H2O]5[SCN]]
pink, nach Extraktion mit Pentanol blau
Co[Hg(SCN)4]

kornblumenblauer Niederschlag

  Kupfer(II) Kupfer(I)
Thiocyanat Cu(SCN)2
schwarz
Cu(SCN)
weiß


In ammoniakalischen Lösungen bilden sich folgende Färbungen/Niederschläge mit dem Chelatkomplexbildner   Diacetyldioxim:

Nickel himbeerot
Kupfer braunrot
Eisen(II) rot
Cobalt braunrot
Bismut zitronengelb
Blei weiß
Palladium gelblich

BlutlaugensalzeBearbeiten

  Eisen(II) Eisen(III)
  K4[Fe(CN)6]
gelbes Blutlaugensalz
K[FeIIIFeII(CN)6]↓
  Berliner Blau
  K3[Fe(CN)6]
rotes Blutlaugensalz
K[FeIIIFeII(CN)6]
  Turnbulls Blau


  Kupfer Zink
  K4[Fe(CN)6]
gelbes Blutlaugensalz
Cu2[Fe(CN)6]↓
roter Niederschlag
K2Zn3[Fe(CN)6]2
weißer Niederschlag
  K3[Fe(CN)6]
rotes Blutlaugensalz
Zn3[Fe(CN)6]2
gelb-brauner Niederschlag

IodidlösungBearbeiten

  Blei Bismut Antimon Quecksilber
Iodidlösung PbI2
gelber Niederschlag
BiI3
schwarzer Niederschlag
SbI3

gelb-oranger Niederschlag

HgI2

roter Niederschlag

Iodidlösung
Überschuss
[PbI4]2–
farbloser Komplex
[BiI4]
orangefarbener Komplex
[HgI4]2-

farbloser Komplex

VorprobenBearbeiten

Die   Flammenfärbung ist eine Vorprobe für viele Kationen und besonders bei Alkali- und Erdalkalimetallen zum Nachweis geeignet. Die Flammenfärbung wird mit einem Bunsen- oder Teclubrenner durchgeführt. Die Brennertypen unterscheiden sich in der Form und der Bedienung leicht. Während beim Bunsenbrenner die unterschiedlichen Flammtypen durch Verstellen der Abdeckung über den Lüftungsschlitzen eingestellt werden, geschieht dies beim Teclubrenner durch Verstellen der Abdeckung an der Unterseite des Brennerkamins. Die wichtigsten Flammentypen sind die leuchtende Flamme, bei welcher die Luftöffnungen verschlossen sind und eine unvollständige Verbrennung stattfindet. Die Flamme ist durch verglühende Rußteilchen gelb gefärbt. Bei nahezu vollständig geöffneter Belüftung entsteht eine Flamme, die leicht blau gefärbt ist und in die Reduktionszone im inneren Kegel und die Oxidationszone im äußeren Kegel eingeteilt werden kann. Sie ist wesentlich heißer und ist die in der Regel verwendete Flamme bei beiden Brennertypen.

Man nimmt einen Magnesiastab und glüht diesen 5 Minuten lang im   Bunsenbrenner aus, bis die gelbe Farbe verschwindet. Es handelt sich um eine Natriumflammenfärbung, da alles, was man berührt mit kleinen Mengen Handschweiß kontaminiert ist. Danach nimmt man mit dem heißen Magnesiastab etwas Analysensubstanz auf und hält ihn in die Brennerflamme, am besten in einem abgedunkeltem Abzug. Durch die Farbe der Flamme kann man einen ersten Hinweis erhalten. Eine exakte Unterscheidung ist jedoch nur mit einem Handspektroskop möglich. Falls Natrium in der Probe ist, werden alle anderen Flammenfärbungen überdeckt, hier hilft ein Blick durch Cobaltglas, welches das intensive Natriumgelb herausfiltert.

FarbenBearbeiten

SpektrenBearbeiten

 
Calcium (oben) und Natrium-Spektrum (unten)

ErklärungBearbeiten

 
Elektronenanhebung und Zurückfallen im Valenzschalenmodell

Durch die Wärmeenergie werden die Elektronen auf ein höheres Energieniveau befördert (  angeregter Zustand). Diese Energie geben sie aber oft schnell wieder ab und fallen auf ihr vorheriges Niveau zurück. Die Energie, die sie abgeben, wird in Form von Licht spezifischer Wellenlänge abgegeben und ist bei gleichen Niveauänderungen immer gleich. Deshalb kann dies zur Identifikation eines Elementes dienen. Mit einem Spektroskop, das das Licht in seine Spektralfarben (vgl. Regenbogen) aufbricht, kann man die charakteristischen   Linienspektren erkennen. Was vom menschlichen Auge als eine Farbe wahrgenommen wird, ist in Wirklichkeit ein diskontinuierliches Spektrum mit einzelnen Banden.

Die Schmelzperle aus Borax oder Phosphorsalz ist eine beliebte Vorprobe für Kationen. Man sollte sich jedoch nicht gänzlich auf das Ergebnis verlassen, sondern es eher als Hinweis sehen und versuchen die Indizien durch spezifische Nachweisreaktionen zu erhärten.

DurchführungBearbeiten

 
äußerste Spitze des inneren Flammenkegels wirkt reduzierend, gesamte äußere Flammenkegel ist Oxidationszone

Man erhitzt ein Magnesiastäbchen oder ein Öse vom Platindraht im Bunsenbrenner. Der Platindraht bringt in dieser Probe aber keinen Vorteil gegenüber dem Magnesiastäbchen. Nun tunkt man sie in ein wenig NaNH4HPO4   Natriumammoniumhydrogenphosphat oder Na2[B4O5(OH)4]·8 H2  Borax (Natriumtetraborat) und schmilzt diese in der Bunsenbrennerflamme, nimmt wieder ein wenig Salz und schmilzt weiter, bis man zu einer möglichst gleichmäßigen, durchsichtigen Perle gelangt. Diese stippt man direkt in die Analyselösung oder kurz in eine wenig verdünnte Salzsäure und dann in die Analysensubstanz. Dann wieder kurz in die Bunsenbrennerflamme halten und versuchen die Substanz in die Perle einzuschmelzen. Je nachdem ob man in der Oxidations- oder der Reduktionsflamme glüht, erhält man andere Färbungen. Die tiefblaue Cobaltperle ist am eindeutigsten, überdeckt jedoch auch alle anderen Perlenfärbungen.

FarbenBearbeiten

  Oxidationsflamme
Phosphorsalz Borax
heiß kalt heiß kalt
Chrom dunkelgelb grün grün grün
Mangan violett violett violett violett
Eisen gelbrot gelb gelbrot gelbrot
Cobalt blau blau blau blau
Nickel rotbraun gelb rotbraun farblos
Kupfer grün blaugrün grün blaugrün


  Reduktionsflamme
Phosphorsalz Borax
heiß kalt heiß kalt
Chrom grün grün grün grün
Mangan farblos farblos farblos farblos
Eisen grünlich grünlich orange grün
Cobalt blau blau blau blau
Nickel farblos farblos farblos farblos
Kupfer farblos lackrot grünlich lackrot

ErklärungBearbeiten

BoraxperleBearbeiten

Das Borax-Anion zerfällt beim Schmelzvorgang in Bortrioxid und Natriummetaborat:

 

Das Bortrioxid verbindet sich dann mit einem Metallkation zu einer farbigen Verbindung:

 
Bortrioxid reagiert mit Cobaltsulfat zu Natriummetaborat, Cobaltmetaborat und Schwefeltrioxid

PhosphorsalzperleBearbeiten

Beim Erhitzen kondensiert NaNH4HPO4 zu Polyphosphaten, z.B. in ringförmige Metaphosphate Na3(P3O9). In der Reaktionsgleichung wird vereinfachend von dem Monomer NaPO3 ausgegangen.

 
Natriumammoniumhydrogenphosphat reagiert zu Natriummetaphosphat, Ammoniak und Wasser

Bei der Reaktion mit Sulfaten ergibt sich folgende Reaktionsgleichung

 
Natriummetaphosphat und Cobaltsulfat reagieren zu Natriumcobaltphosphat und Schwefeltrioxid

SicherheitshinweisBearbeiten

Borax kann Schäden am ungeborenen Kind hervorrufen.

 
blaugrün: Manganat;
gelb: Chromat

Die Oxidationsschmelze eignet sich als Nachweis für Chrom und Mangan und wird auch als Aufschluss für säureschwerlösliche Stoffe verwendet.

DurchführungBearbeiten

Die Substanz wird sehr fein gepulvert, mit der dreifachen Menge einer 1:1-Mischung von Soda (  Natriumcarbonat) und Kalisalpeter (  Kaliumnitrat) vollständig vermischt und im Porzellantiegel oder auf der Magnesiarinne vorsichtig zur Schmelze gebracht.

ErklärungBearbeiten

Oxidationsschmelze von Chrom-(III)-Oxid (grün) zu gelbem Chromat

 

Oxidationsschmelze von Eisen-(II)-Chromit zu gelbem Chromat und Eisen-III-oxid

 

Die Oxidationsschmelze eignet sich als Nachweis bzw. Vorprobe für Mangan. Sie kann auch als Aufschluss in größerem Maßstab im Nickeltiegel durchgeführt werden.

DurchführungBearbeiten

Die Substanz wird mit einem Kaliumhydroxid-Plätzchen auf einer Magnesiarinne vorsichtig geschmolzen. Nach beendeter Reaktion und Vorhandensein von Mangan bildet sich ein, teils nur sehr leichter, grüner Rand auf der Rinne. Zur besseren Überprüfung wird die Schmelze mit Wasser in eine Porzellanschale gespült. Dabei bildet sich eine grüne Lösung. Versetzt man die Lösung vom Rand her mit konzentrierter Essigsäure, so färbt sie sich rosa und man beobachtet einen schwarzen Niederschlag. Am besten führt man hier eine Blindprobe durch.

ErklärungBearbeiten

Mangan wird in der Schmelze bis zur Oxidationszahl +VI oxidiert. Das entstandene grüne Kaliummanganat ist in alkalischer Lösung stabil und disproportioniert in saurer Lösung in Permanganat und Mangan(IV) (Mangandioxid, Braunstein).

AufschlüsseBearbeiten

Metallkationen stören viele Anionennachweise und müssen daher vorher abgetrennt werden.

DurchführungBearbeiten

Hierfür kocht man 0,1g der Ursubstanz mit der vierfachen Menge Soda und eineinhalb Reagenzgläsern Wasser etwa 15 Minuten lang. Dann lässt man die Lösung wieder abkühlen, damit möglichst vollständig ausgefällt wird. Man filtriert oder zentrifugiert die Lösung und verwirft den Rückstand. Durch leichtes Ansäuern und Erwärmen wird das enthaltene CO2 ausgetrieben. Aus dem klaren Filtrat können nun Anionennachweise durchgeführt werden.

ErklärungBearbeiten

Es fallen die Kationen aus, die schwerlösliche Carbonate bilden:

 
Metallsalz und Natriumcarbonat reagiert zu Metallcarbonat, Anion geht in Lösung

und diejenigen, die im alkalischen Milieu schwerlösliche Hydroxide bilden:

 
Metallsalz und Natriumcarbonat reagiert zu Metallhydroxid und Hydrogencarbonat, Anion geht in Lösung

Der Soda-Pottasche-Aufschluss erlaubt die Überführung von Erdalkalisulfaten, hochgeglühten Oxiden, Silikaten und Silberhalogeniden in leichter lösliche Verbindungen. Durch die Verwendung eines Salzgemisches aus Soda und Pottasche wird der Schmelzpunkt gegenüber den reinen Verbindungen abgesenkt.

Das Tiegelmaterial wird durch die Zusammensetzung der Ursubstanz bestimmt.

DurchführungBearbeiten

Zunächst versucht man, die Ursubstanz in Salzsäure zu lösen. Der unlösliche Rückstand wird mit destilliertem Wasser gewaschen und im Trockenschrank getrocknet. Die Substanz wird sehr fein gepulvert, mit der vier- bis sechsfachen Menge einer 1:1-Mischung von Soda (  Natriumcarbonat) und Pottasche (  Kaliumcarbonat) vollständig vermischt und im Porzellantiegel (nicht für Aluminiumoxid und Silikate) oder in einem Nickeltiegel (für Sulfate und hochgeglühte Oxide) vorsichtig bis zur klaren Schmelze erhitzt. Es ist zu beachten, dass dabei immer Verunreinigungen durch Aluminium und Silicium bzw. Nickel in die Analysensubstanz übergehen.

Nach dem Abkühlen wird die Schmelze gemörsert und in Wasser aufgenommen. Solange mit verdünnter Natriumcarbonatlösung waschen, bis das Filtrat sulfatfrei ist (keine Trübung von Bariumchloridlösung mehr).

ErklärungBearbeiten

Erdalkalisulfate werden in Carbonate überführt:

 

Schwerlösliche Silikate werden in lösliches Natriumsilikat überführt:

 

Mit dem Freiberger Aufschluss ist ein Aufschluss für   Zinn(IV)-oxid (SnO2, Zinnstein). Zinn bildet ein leichtlösliches Thiostanat. Er kann aber auch zum Aufschluss anderer Metalloxide, die leichtlösliche Thioverbindungen bilden, verwendet werden.

DurchführungBearbeiten

Die Substanz, normalerweise der in Salzsäure unlösliche Rückstand, wird im bedeckten Porzellantiegel mit der sechsfachen Menge eines Gemisches aus Schwefel und wasserfreiem Natriumcarbonat (1:1) geschmolzen. Während der Reaktion entsteht Schwefeldioxid und Kohlendioxid. Hört die Gasentwicklung auf, ist die Reaktion beendet. Der Schmelzkuchen wird in verdünnter Natronlauge gelöst und unlösliche Bestandteile abgetrennt. Die Lösung wird dann mit verdünnter Salzsäure angesäuert. Dabei fallen die entsprechenden Sulfidverbindungen aus. Sie können dann mit den entsprechenden Nachweisen nachgewiesen werden.

ErklärungBearbeiten

Aufschluss von Zinndioxid

 

Der saure Aufschluss wird verwendet um basische oder amphotere Metalloxide, vor allem Eisen(III)-oxid Fe2O3, Chrom(III)-oxid Cr2O3 und Aluminiumoxid Al2O3, aufzuschließen.

DurchführungBearbeiten

Die Substanz wird mit der sechsfachen Menge   Kaliumhydrogensulfat verrieben und bei so niedriger Temperatur wie möglich (s.u.) in einem Nickel- oder Platintiegel(!) geschmolzen. Porzellantiegel sind ungeeignet, da das Reagens Aluminium aus dem Porzellan löst und die Analyse verfälschen kann. Die Reaktion ist beendet, sobald aus der klaren Schmelze Schwefeltrioxid als weißer Nebel zu entsteigen beginnt. Der Schmelzkuchen wird in verdünnter Schwefelsäure gelöst. Zum Aufschluss von Aluminiumoxid kann der Schmelzkuchen auch in verdünnter Natronlauge gelöst werden (Bildung von Tetrahydroxyaluminat). Der entstandene Komplex kann durch Säure als Aluminiumhydroxid gefällt werden.

ErklärungBearbeiten

Das eigentliche Aufschlussreagens ist das in der Hitze entstehende Kaliumdisulfat und das sich daraus entwickelnde Schwefeltrioxid. Bei ca. 250 °C bildet sich zunächst aus Kaliumhydrogensulfat Kaliumdisulfat (Pyrosulfat):

 

Kaliumdisulfat zersetzt sich bei höheren Temperaturen in Kaliumsulfat und Schwefeltrioxid:

 

Aufschluß von Eisen(III)-oxid:

 

Da der alkalische Sturz nach der Ammoniumsulfidfällung Anfängern häufig Schwierigkeiten bereitet, kann für schwer nachweisbare Stoffe ein Kaliumhydroxidauszug aus der Ursubstanz hergestellt werden. Hierfür wird die Ursubstanz mit 3 Kaliumhydroxid-Plätzchen und 5 ml Wasser versetzt. Es fallen Kupfer, Bismut, Nickel, Cobalt, Eisen und Mangan unter Bildung schwerlöslicher Hydroxide aus. In Lösung verbleiben. Antimon, Zinn, Aluminium, Zink und Chrom, die nun mit spezifischen Nachweisreaktionen nachgewiesen werden können.

NachweisreaktionenBearbeiten

AntimonBearbeiten

Nachweis als AntimonsulfidBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Fällungsreaktion
pH
Indikation oranger Niederschlag
DurchführungBearbeiten

Hier wird konzentrierte Schwefelwasserstoffsäurelösung oder eine Alkalisulfidlösung zur Stoffprobe gegeben. Es muss jedoch beachtetet werden, dass vorher störende Arsen- und Zinn-Ionen auszufällen sind.

ErklärungBearbeiten
 
Antimon- und Sulfid-Ionen reagieren im wässrigen Milieu zu Antimon(III)-sulfid.

EisennagelprobeBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Redoxreaktion
pH <7
Indikation schwarze Flocken
DurchführungBearbeiten

Dazu wird ein Eisennagel in die Antimonsalz-Lösung gelegt. Es bilden sich nach einigen Minuten bis Stunden eine schwarze Schicht elementarem Antimon. Lässt man den Nagel jedoch über Nacht im Reagenzglas liegen, so scheidet sich alles mögliche, was noch in der Lösung schwimmt, ab. Beobachtet man jedoch eine schwarze Schicht, so kann diese im Sauren wieder gelöst werden und weiter untersucht werden, z.B. durch eine Sulfidfällung (siehe oben).

ErklärungBearbeiten
 
Antimon(III)-Ionen zu elementarem Antimon reduziert und elementares Eisen zu Eisen(II)-Ionen oxidiert.

Antimon-Nachweis mittels Marhscher ProbeBearbeiten

Alternativ kann auch die Marshsche Probe direkt aus der Ursubstanz durchgeführt werden.

AluminiumBearbeiten

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Aluminium kommt in der Ammoniumsulfidgruppe vor und fällt nach dem Alkalisturz als farbloses Hydroxid aus. Alternativ kann man auch einen Kaliumhydroxidauszug versuchen und das Aluminium dort fällen.

Nachweis als CobaltaluminatBearbeiten

auch Cobaltblau, Dumonts Blau, Coelestinblau, Leithners Blau, Thénards Blau
Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Entstehung eines   Mischphasenoxidpigments
pH egal
Indikation blaue Schmelze
DurchführungBearbeiten

Auf eine Magnesiarinne wird wenig Analysensubstanz und darauf ein paar Tropfen einer stark verdünnten   Cobaltnitratlösung gegeben. Ist die Schmelze nach dem Glühen im Bunsenbrenner blau, war Aluminium in der Probe. Es ist auf eine geringe Dosierung des Cobaltnitrats zu achten, da bei Cobaltnitratüberschuss   Cobaltoxid entsteht, das eine eventuelle Blaufärbung übertönen kann.

ErklärungBearbeiten
Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:
 
Aluminium-Ionen, Cobalt-Ionen und Oxidionen reagieren zum blauen Cobaltaluminat.

Cobaltaluminat ist ein Cobalt-Aluminium-Spinell, die Strukturformel lautet

CoO·Al2O3 (Cobalt(II)-oxid und Aluminiumoxid)

Nachweis als fluoreszierender MorinfarblackBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Komplexbildung
pH neutral bis essigsauer, vorher basisch
Indikation grüne Fluoreszens mit UV-Licht
DurchführungBearbeiten

Zunächst mit   Salzsäure versetzen, um eventuell vorhandenes Aluminium zu lösen. Anschließend mit   Kaliumhydroxid stark alkalisch machen. Nun mit etwas Morin-Lösung versetzen und mit Eisessig (konzentrierte   Essigsäure) ansäuern. Unter der UV-Lampe sollte die Lösung nun stark grün fluoreszieren. Hinweis: unbedingt Blindprobe machen und vergleichen, da   Morin auch eine gewisse Eigenfluoreszenz hat.

ErklärungBearbeiten

Al(III) bildet in neutralen sowie essigsauren Lösungen in Verbindung mit Morin eine fluoreszierende kolloidale Suspension.  

Nachweis als Alizarin-S-FarblackBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Komplexbildung
pH neutral bis essigsauer, vorher basisch
Indikation Rotfärbung

Eine saure Lösung mit Aluminium-Ionen wird mit möglichst wenig Kaliumhydroxid basisch gemacht und zentrifugiert. 1 Tropfen des Zentrifugats wird auf der Tüpfelpalette oder auf dem Objektträger mit 1 Tropfen 0,1%ige Natriumalizarinsulfonatlösung (Alizarin S) versetzt und 1 mol/l Essigsäure bis zum Verschwinden der rotvioletten Farbe und danach noch ein weiterer Tropfen Essigsäure zugegeben. Die Bildung eines roten Niederschlags oder eine Rotfärbung zeigt Aluminium an. Der Niederschlag wird häufig erst nach einigem Stehen sichtbar. Die rotgefärbte Verbindung ist in verdünnter Essigsäure schwer löslich, während die rotviolette Färbung der ammoniakalischen Alizarin-S-Lösung beim Ansäuern in Gelb umschlägt.

StörungBearbeiten

Eisen, Chrom und Titan geben ähnlich gefärbte, gegen Essigsäure stabile Lacke. Auch Erdalkaliionen in konzentrierter Lösung geben gefärbte Niederschläge mit Alizarin, die jedoch in Essigsäure löslich sind.

ErklärungBearbeiten

Aluminium-Ionen bilden mit dem Farbstoff Alizarin S einen sogenannten Farblack

 
Im alkalischer Lösung bilden Aluminium-Ionen und Natriumalizarinsulfonat unter Abspaltung von Wasser einen Alizarin- Aluminium-Natriumkomplex.

ArsenBearbeiten

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Arsen fällt in der Schwefelwasserstoffgruppe als gelbes Arsensulfid aus.

Nachweis mittels Marshscher ProbeBearbeiten

Man sollte unbedingt die Marshsche Probe ausprobieren. Auch wenn diese aus der Ursubstanz durchgeführt wird und wie eine Vorprobe wirkt, ist die Nachweisreaktion sehr spezifisch und kann auch kleinste Menge Arsen zuverlässig anzeigen.

Nachweis mittels Bettendorfsche ProbeBearbeiten

Bettendorfsche Probe

Nachweis mittels Gutzeitsche ProbeBearbeiten

Gutzeitsche Probe

Nachweis mittels Fleitmannsche ProbeBearbeiten

Fleitmannsche Probe

Arsenat-Nachweis mit MagnesiumsalzBearbeiten

  Arsenat-Ionen ähneln dem Phosphat-Anion. Entsprechend gibt es weitere, den Phosphat-Nachweisen ähnliche Reaktionen zur Identifikation von Arsenat:

Gibt man zu einer ammoniakalischen, ammoniumchloridhaltigen Lösung von Arsenat Magnesium-Ionen, so erhält man einen kristallinen Niederschlag von Magnesiumammoniumarsenat-Hexahydrat:

 
Arsenat reagiert mit Magnesiumionen, Ammoniumionen und Wasser zu Magnesiumammoniumarsenat-Hexahydrat.

Arsenatnachweis mit MolybdatlösungBearbeiten

Eine weitere, dem Phosphatnachweis ähnliche Nachweisreaktion von Arsenat in wässriger Lösung ist die Fällung mit   Ammoniummolybdat. Der gelbe Niederschlag ist schwerlöslich in Säuren, aber gut löslich in Basen:

 
Dihydrogenarsenat reagiert mit Wasserstoffionen, Ammoniumionen und Molybdationen zu Ammoniumarsenomolybdat und Wasser.

Bettendorfsche ProbeBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Redoxreaktion
pH <7 salzsauer
Indikation schwarzer Niederschlag / Braunfärbung der Lösung
DurchführungBearbeiten

Bei der Bettendorfschen Probe wird die reduzierende Wirkung des   Zinn(II)-chlorids ausgenutzt. Dieser Nachweis ist innerhalb der Arsengruppe spezifisch für Arsen. Es werden 5 Tropfen der Probelösung auf einem Uhrglas mit 3 Tropfen verdünntem   Ammoniakwasser, 1 Tropfen 30%-igem   Wasserstoffperoxid und 3 Tropfen 0,1 molarer   Magnesiumchloridlösung versetzt und langsam zur Trockne eingedampft. Der Rückstand wird nach kurzem Erhitzen auf Rotglut mit 3 bis 5 Tropfen Zinn(II)-chloridlösung versetzt und schwach erwärmt. Ein schwarzer Niederschlag bzw. eine Braunfärbung der Lösung deutet auf Anwesenheit von Arsen. Sehr kleine Arsenmengen lassen sich nachweisen, wenn man mit   Ether oder   Amylalkohol ausschüttelt, die Folge ist eine schwarze Zone in der Grenzschicht.

ErklärungBearbeiten
 
Arsen(III)-Ionen reagieren mit Zinn(II)-Ionen und Chlorid-Ionen zu braunschwarzem, elementarem Arsen und dem Hexachlorostannat(IV)-Komplexion.

Nachweis von Arsen und Antimon mittels Fleitmannscher ProbeBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Redoxreaktion
pH >7 alkalisch
Indikation Gelbfärbung, allmählich schwarz

Bei der Fleitmannschen Probe wird im alkalischen Medium Arsenwasserstoff gebildet:

DurchführungBearbeiten

Dazu wird die Probelösung in einem kleinen Erlenmeyerkolben mit   Kaliumhydroxid und   Aluminiumpulver erhitzt. Eventuell entstehender Schwefelwasserstoff wird mit   Blei(II)-acetatlösung (auf einem Wattebausch in der Mündung des Reagenzglases) abgefangen. Die Öffnung des Kolbens wird mit einem Filterpapier bedeckt, das mit   Silbernitratlösung oder   Quecksilber(II)-chloridlösung getränkt ist. Eine Gelbfärbung, die allmählich in Schwarz übergeht bzw. eine sofortige Braunfärbung zeigen Arsen an.

ErklärungBearbeiten

Reaktionsgleichungen für die Reaktion mit Silbernitrat sind identisch mit der Gutzeitschen Probe.

 
Arsen(III)-Ionen reagieren mit Aluminium im alkalischen Medium zu   Arsenwasserstoff und zum Tetrahydroxoaluminat(III)-Ion.
 
Arsenwasserstoff reagiert mit Quechsilber(II)-chlorid zum braungefärbten Arsenmercurid und   Chlorwasserstoff.

Nachweis von Arsen und Antimon mittels Gutzeitscher ProbeBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Redoxreaktion
pH <7 schwefelsauer
Indikation Gelbfärbung, anschließende Schwärzung
DurchführungBearbeiten

Etwas Ursubstanz wird in einem kleinem Erlenmeyerkolben mit einer   Zinkgranalie und etwas   Schwefelsäure versetzt. Der Kolben wird mit einem Wattebausch verschlossen und auf seine Öffnung ein Filterpapier mit etwas festem   Silbernitrat und einigen Tropfen Wasser gelegt. Durch   Arsenwasserstoff kommt es zur Gelbfärbung des Nitrats und anschließender Schwärzung durch elementares Silber.

ErklärungBearbeiten

Arsen(III)-Ionen bilden mit naszierendem Wasserstoff Arsenwasserstoff, welcher mit Silbernitrat zu dem gelben Doppelsalz Silberarsenidnitrat reagiert. Dieses färbt sich nach einigem Stehen unter Silberbildung schwarz.

 
Arsenwasserstoff reagiert mit Silbernitrat zu Silberarsenidnitrat und Salpetersäure.
 
Silberarsenidnitrat reagiert mit Wasser zu elementarem Silber, arseniger Säure und Salpetersäure.

Nachweis von Arsen und Antimon mittels Marshscher ProbeBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Redoxreaktion
pH <7 salzsauer
Indikation orange Flamme, schwarzer Spiegel
 
Aufbau

Die   Marshsche Probe ist eine Nachweisreaktion mit der man noch kleinste Mengen Arsen oder Antimon zuverlässig nachweisen kann. Sie stammt von dem englischen Chemiker James Marsh und erlangte 1832 Bekanntheit, weil es der erste gute gerichtsmedizinische Nachweis für das hochgiftige Arsen war. Es eignet sich gut als Vorprobe aus der Ursubstanz.

DurchführungBearbeiten

Gefahren: Es gibt ein paar Dinge zu beachten: Arsensalze sowie das entstehende Arsenwasserstoffgas sind hochgiftig, also mit Handschuhen und unter dem Abzug arbeiten. Das Gasgemisch ist brisant, also vorher Knallgasprobe machen, ansonsten gibt es eine unangenehme kleine Explosion im Reagenzglas mit hochgiftigen Substanzen. Wenn man den Versuch aber richtig durchführt und sich an die Sicherheitsvorschriften hält, ist er nicht gefährlich.

Zunächst erwärmt man eine Tropfpipette, zieht diese vorsichtig aus und biegt sie wie in der Abbildung zurecht und steckt einen Stopfen durch das dickere Ende der Pipette. Die Konstruktion kann mehrfach verwendet werden. Man gibt etwas Salzsäure, Zinkperlen, Kupfersulfat und einen Teil der Analysensubstanz in ein Reagenzglas (1). Es sollte eine sprudelnde Reaktion unter Bildung von Wasserstoffgas entstehen. Bevor man weitermacht sollte man eine   Knallgasprobe machen: wenn es nur noch leicht ploppt setzt man die präparierte Pipette mit Stopfen auf. Man kann jetzt einen Teil des Glasrohres erwärmen (2) und im Glas auf eine Metallspiegel achten (3). Meist zündet man jedoch den Wasserstoff an dem verjüngten Ende Pipette an (4) und kann dann mit der Flamme auf der Unterseite einer Porzellanabdampfschale einen schwarzen Spiegel hinterlassen. Man kann damit regelrecht "malen".

Um nun zu prüfen ob Antimon oder Arsen in der Probe ist, gibt man eine ammoniakalische Wasserstoffperoxid-Lösung auf den schwarzen Spiegel. Arsen löst sich, Antimon nicht. Man kann den schwarzen Spiegel auch weiter untersuchen um zweifelsfrei Arsen nachzuweisen. Dafür erhitzt man die Lösung um Wasserstoffperoxid zu vertreiben, säuert an und versucht eine Fällung mit Schwefelwasserstoff. Arsen fällt dabei als gelbes Arsensulfid und kann weiter untersucht werden.

ErklärungBearbeiten

Der Nachweis beruht darauf, dass Zink und Säure   naszierenden (sehr reaktiven) Wasserstoff bilden, der sofort mit   Arsenik den   Arsenwasserstoff bildet. Das Kupfersulfat dient dazu die Reaktion durch Bildung eines Lokalelements an den Zinkstückchen zu beschleunigen.

 
Arsen(III)-oxid reagiert mit Zink in saurer Lösung zu Arsenwasserstoff, Zink(II) und Wasser
Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

BariumBearbeiten

Barium verbleibt im Trennungsgang in der Ammoniumcarbonatgruppe. Es lässt sich wie die meisten Erdalkaliionen bevorzugt mittels Flammenfärbung aufspüren.

Nachweis als BariumsulfatBearbeiten

 
1. Bariumhydroxid, 2. Bariumcarbonat, 3. Bariumsulfat
Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Fällungsreaktion
pH egal
Indikation weißer Niederschlag
DurchführungBearbeiten

Zur Probelösung wird Sulfatlösung (z.B. verdünnte   Schwefelsäure) geben. Mit Ba2+ entsteht ein weißer Niederschlag.

ErklärungBearbeiten
 
Bariumkationen und Sulfatanionen reagieren zum weißen   Bariumsulfat.
StörungBearbeiten

Calcium und Strontium stören.

BismutBearbeiten

Nachweis als BismutiodidBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Fällungsreaktion, Komplexbildung
pH <7 HNO3 oder H2SO4
Indikation schwarzer Niederschlag, orange Lösung
DurchführungBearbeiten

Nach Zugabe von Iodidlösung fällt schwarzes Bismutiodid aus, welches sich im Iodidüberschuss als oranger Komplex löst.

ErklärungBearbeiten

Zunächst eine Fällungsreaktion zu schwarzem Bismutiodid:

 
Bismut(III)-Ionen und Iodid-Ionen reagieren zu Bismut(III)-iodid.

Im Überschuss von Iodidlösung kommt es zur Bildung eines orangen Komplexes:

 
Bismut(III)-iodid und Iodid-Ionen reagieren zum Tetraiodobismutat(III)-Komplex.

Nachweis als BismutBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Redoxreaktion
pH 6,5-8
Indikation schwarzer Niederschlag
DurchführungBearbeiten

Zum Nachweis von Bismut(III)-Kationen sollte die zu untersuchende Lösung erst einmal neutralisiert werden (pH 6,5-8). Anschließend wird alkalische Zinn(II)-Lösung hinzugegeben. Die Zinn(II)-Ionen wirken dabei als Reduktionsmittel, sie reduzieren also Bismut(III)-Ionen zu elementarem, schwarzem Bismut, welches in wässriger Lösung ausfällt.

ErklärungBearbeiten
 
Bismut(III)-Ionen und Zinn(II)-Ionen reagieren zu elementarem Bismut und Zinn(IV)-Ionen.

Nachweis mittels BismutrutscheBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Komplexbildungsreaktion
pH <7 HNO3
Indikation zitronengelber Komplex
DurchführungBearbeiten

Zum Nachweis aus der Ursubstanz kann man die "Bismutrutsche" mit   Thioharnstoff verwenden. Dieser Nachweis gilt als ziemlich sicher da eventuell störende Ionen vorher ausfallen. Ein angefeuchtetes Filterpapier wird in der Mitte geknickt und in folgender Reihenfolge mit der Ursubstanz und den Fällungsmitteln beschichtet. Zunächst legt man die Ursubstanz auf das Filterpapier, dann   Natriumfluorid, welches mit Aluminium und Eisen einen Komplex bildet, nun   Natriumchlorid, welches Silber und Quecksilber fällt, es folgt   Kaliumnatriumtartrat, das mit Antimon und Zinn einen Komplex bildet und schließlich Thioharnstoff als eigentliche Nachweisreagenz. Nun hält man das Filterpapier schräg und tropft verdünnte   Salpetersäure darauf und lässt diese auf dem Filterpapier "rutschen". Bei Anwesenheit von Bismut entsteht ein zitronengelber Thioharnstoff-Komplex.

ErklärungBearbeiten
 

BleiBearbeiten

Nachweis als BleiiodidBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Fällungsreaktion
pH <7 bis 7
Indikation gelber Niederschlag
DurchführungBearbeiten

Gibt man zur der Analysenlösung etwas   Kaliumiodid so entsteht ein voluminöser gelber Niederschlag, der sich im Überschuss von Iodidlösung wieder löst.

Die Verbindung lässt sich auch Umkristallisieren: dafür erhitzt man die Lösung mit einem Bunsenbrenner, so dass das   Blei(II)-iodid wieder in Lösung geht. Nach dem Abkühlen fällt das Bleiiodid wieder in gelben glitzernden Plättchen aus.

ErklärungBearbeiten
 
Blei(II)-Ionen und Iodid-Ionen reagieren zum schwer löslichen, gelbfarbenden Blei(II)-iodid.

Nach Zugabe weiterer Iodidlösung reagiert das Blei(II)-Iodid zum farblosen Tetraiodoplumbat(II)-komplex weiter.

 
Blei(II)-iodid und Iodid-Ionen reagieren zum gut löslichen, farblosen Tetraiodoplumbat(II)-komplex.
StörungBearbeiten

Der Nachweis wird durch viele andere Schwermetall-Kationen gestört, daher müssen diese vorher abgetrennt werden. Im Kationentrennungsgang erfolgt dies in der Salzsäuregruppe und in der Schwefelwasserstoffgruppe.

Nachweis als BleichromatBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Fällungsreaktion
pH >7
Indikation gelber Niederschlag, in Natronlauge rot
DurchführungBearbeiten

Bei Versetzen einer Blei(II)-Ionen-haltigen Lösung mit   Kaliumchromat kommt es zur Bildung eines gelben, in   Essigsäure und   Ammoniak unlöslichen, jedoch in   Natronlauge und   Salpetersäure löslichen, kristallinen Niederschlages. Die Kristallstruktur kann unter dem Mikroskop betrachtet werden. Dabei ist zu beachten, dass die Reaktion aufgrund des "Chromat-Dichromat-Gleichgewichtes" im richtigen pH-Wert-Bereich (am besten >6) durchgeführt wird.

Die schwach alkalische Lösung wird mit wenig verdünnter Kaliumchromat-Lösung versetzt und anschließend mit verdünnter Essigsäure schwach angesäuert, Folge: ein Niederschlag von gelbem, schwer löslichem Bleichromat, das sich in Essigsäure nicht löst, entsteht. Beim Behandeln mit etwas Natronlauge bildet sich rotes, basisches Bleichromat.

ErklärungBearbeiten
 
Blei(II)-Ionen und Chromat-Ionen reagieren zum schwer löslichen, gelbem Bleichromat.
 
Bleichromat reagiert mit Natronlauge zu rotbraunem basischem Bleichromat und Natriumchromat.

BorBearbeiten

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Bor kommt im anorganischen Praktikum als Borat BO32– oder Borsäure H3BO3 vor.

BoratBearbeiten

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Die Standardreagenz dieser Stoffklasse ist   Borax (Natriumborat), ein weißes bis gräulich gefärbtes Salz.

Borat-Nachweis als MethylesterBearbeiten

DurchführungBearbeiten
Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Veresterung
pH <7 schwefelsauer
Indikation grüne Flamme
 
Boratflamme

Die Analysensubstanz wird mit   Methanol und einigen Tropfen Schwefelsäure als Katalysator versetzt. Die Dämpfe werden in einem abgedunkelten Abzug vorsichtig angezündet. Der Nachweis ist positiv, wenn sich die Flamme grün färbt.

ErklärungBearbeiten
 
Borat-Ionen und Methanol reagieren unter dem Katalysator Schwefelsäure zu Trimethylborat und Hydroxid-Ionen.

Die Dämpfe des Methanol/Trimethylborat-Gemisches werden entzündet. Es erscheint eine leuchtend grüne Flamme.

 
Beim Verbrennen des Trimethylborats entsteht Kohlenstoffdioxid, Wasser und Bortrioxid


BorsäureBearbeiten

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

  Borsäure (Orthoborsäure) ist ein weißer Feststoff.

Mannito-Borsäure-KomplexBearbeiten

DurchführungBearbeiten
Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Komplexbildung
pH =7 neutral
Indikation Absinken des pH-Wertes

Ein wässriger Auszug wird mit 0,1 molarer   Natronlauge auf einen pH-Wert von 7 eingestellt. Nach der Zugabe von 0,5 g   Mannit wird der pH-Wert erneut vermessen. Ein deutliches Absinken des pH-Wertes zeigte die Anwesenheit von Borsäure in der Probe an.

ErklärungBearbeiten

Die sehr schwache Säure wird durch Umsetzung mit mehrwertigen Alkoholen wird in ihrer Säurestärke erheblich gesteigert:

 

Dies ist bedingt durch eine Verschiebung des Gleichgewichtes auf die rechte Seite hin zu einem Tetraoxoborat-Derivat in Folge einer   Veresterung.

CadmiumBearbeiten

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Nachweis als CadmiumsulfidBearbeiten

Cadmium weist man durch Zugabe von Natrium- oder Ammoniumsulfidlösung zur essigsauren Cadmiumsalzlösung nach: Es entsteht ein gelber Niederschlag von Cadmiumsulfid. Im Kationentrenngang ist Cadmium zuvor von störenden Begleitmetallen bzw. -schwermetallkationen im Schwefelwasserstoffgruppe zu trennen. Insbesondere Kupferionen stören hier diesen Nachweis und müssen zuvor mit giftigem Kaliumcyanid „maskiert“ werden.

DurchführungBearbeiten
Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Fällungsreaktion
pH >7
Indikation gelber Niederschlag

Kupfersalze müssen im Kationentrenngang vor dem Cadmiumnachweis aufwändig in einen farblosen Tetracyanidocuprat(II)-Komplex überführt werden: Nach Zugabe von   Zyankali (KCN) zur Hauptlösung der Kupfergruppe muss sich die Lösung entfärben (ein zusätzlicher Nachweis für Cu; Achtung: Ab hier die Lösung nicht mehr ansäuern, sonst entsteht hochgiftige   Blausäure (HCN-Gas)! Bei der Entsorgung beachten – mit konz.   Wasserstoffperoxid entgiften!). Wenn man bis zur vollständigen Entfärung KCN zugegeben hat, kann man dann mit einer Sulfid-Lösung das gelbe   Cadmiumsulfid CdS ausfällen, ohne dass schwarzes Kupfer(II)-sulfid stört.

ErklärungBearbeiten
 
Kupfer und Cyanid reagiert zum farblosen Tetracyanidocuprat(II)-Komplex
 
Cadmium(II)-Ionen und Sulfid-Ionen reagieren im wässrigen Milieu zum gelben Cadmiumsulfid, welches ausfällt.

CarbonatBearbeiten

Carbonat-Nachweis nach KohlendioxidentwicklungBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Verdrängungsreaktion
pH <7 salzsauer
Indikation getrübtes Barytwasser
 
Mögliche Versuchsanordnung
DurchführungBearbeiten

Carbonat-Ionen (CO32−) lassen sich durch Zugabe von Salzsäure nachweisen, bei der Kohlenstoffdioxid entsteht. Als Vorversuch kann man festes Analysegut mit konzentrierter Salzsäure versetzen. Eine Gasentwicklung (CO2) deutet auf Carbonat hin. Bei Durchführung dieses Tests im Reagenzglas sollte die Flamme eines eingebrachten brennenden Spans erstickt werden.

Das entstehende Gas kann auch durch eine Fällungsreaktion identifiziert werden: Das gasförmige Kohlenstoffdioxid wird in Kalk- oder   Barytwasser geleitet, z. B. über eine Rohrkonstruktion. Einfacher ist es, ein Gärröhrchen (Carbonatröhrchen), das an dem einen Ende in einem durchbohrten Stopfen steckt, mit Kalk- oder Barytwasser zu füllen und mit Stopfen auf das Reagenzglas mit Säure und Analysensubstanz zu stecken. Der Nachweis ist positiv wenn sich eine weiße Trübung von Calcium- bzw. Bariumcarbonat bildet.

Falls man Blasen sieht, aber die Kalk-/Barytwasserlösungen sich nicht trüben, kann es sein, dass das Carbonat zu schnell ausgetrieben wird. Dann bietet es sich an, eine schwächere Säure zu nehmen (z. B. Essigsäure) und das Gemisch länger im Wasserbad mit Gärröhrchen zu erwärmen. Die Trübung bildet sich dann mit der Zeit.

ErklärungBearbeiten
 
Carbonate reagieren mit Salzsäure zu gasförmigem Kohlendioxid, Chlorid und Wasser
 
Bariumhydroxid und Kohlenstoffdioxid reagieren zu Bariumcarbonat und Wasser
StörungBearbeiten

Bei dem Versuch ist der störende Einfluss von Sulfit- und Thiosulfationen zu beachten. Diese können durch vorheriges Zutropfen von Wasserstoffperoxidlösung entfernt werden.

ChromBearbeiten

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Chrom kommt in den klassischen Trennungsgängen in der Ammoniumsulfidgruppe im alkalischen Sturz vor und kann auch im Kaliumhydroxidauszug abgetrennt werden.

Nachweis als ChromatBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Redoxreaktion
pH >7
Indikation gelbe Lösung (in Säuren orange), mit Barium gelber NS

Chrom(III)-salze ergeben bei der Reaktion mit dem „Alkalischen Bad“ (Ätznatron in konz.   Wasserstoffperoxidlösung) gelbe   Chromatlösungen, die im Sauren zu orangem Dichromat reagieren:

 
Chrom(III)-Ionen reagieren im alkalischen Bad zu gelben Chromat-Ionen und Wasser.

Auch im sauren Medium können Chrom(III)-salze aufoxidiert werden. Dazu sind jedoch besonders starke Oxidationsmittel notwendig, so zum Beispiel Peroxodisulfate.

 
Chrom(III)-Ionen reagieren im wässrigen Milieu mit Peroxodisulfaten zu orangefarbenden Dichromat-Ionen sowie Sulfat-Ionen und Wasserstoff-Ionen.

Bei der Oxidationsschmelze mit Soda und Salpeter werden Chrom(III)-Ionen hingegen wieder zu gelben Chromat-Ionen gemäß folgender Reaktionsgleichung aufoxidiert:

 
Chrom(III)oxid reagiert mit Soda und Salpeter zu gelbfarbendem Natriumchromat, Kaliumnitrit und Kohlenstoffdioxid.

Auch bei den Vorproben tritt beim Schmelzen der Salzperle mit Phosphorsalz oder Borax eine charakteristisch grüne Färbung mit Chrom(III)-Ionen auf.

Mit Bariumsalzen entsteht ein gelbes   Bariumchromat. Hierfür wird alkalische Chromatlösung mit   Eisessig sauer gemacht (pH 3-5) und mit   Natriumactetat gepuffert. Anschließend kann mit   Bariumchlorid ausgefällt werden. Bariumchromat löst sich in Salzsäure wieder.

 
Bariumsalzen fällen   Chromate als gelbes Bariumchromat

Nachweis als ChrompentoxidBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Komplexbildung
pH <7
Indikation blaue Etherschicht (oben)
DurchführungBearbeiten

Die Lösung muss salpetersauer sein. Sie wird im Reagenzglas mit   Ether überschichtet, mit einigen Tropfen   Wasserstoffperoxid (30%) versetzt und geschüttelt. Bei einer blauen Etherschicht (oben) war Chrom vorhanden. Die Färbung verschwindet bald wieder und ist wenn überhaupt dann nur leicht blau.

 
ErklärungBearbeiten

Der blaue Komplex von Chrompentoxid (auch Chrom(VI)-peroxid oder Schmetterlingskomplex) ist nur in Ether stabil.

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:
 
1: Cobaltnitrat, 2: Cobaltsulfid, 3: Cobalthydroxid, 4: blaue Carbonate wechselnder Zusammensetzung

CobaltBearbeiten

Cobalt-Kationen werden im Kationentrennungsgang in der Ammoniumsulfidgruppe neben Nickel-Kationen als schwarzes Cobalt(II)-sulfid gefällt.

 
Cobalt-Kationen reagieren in nichtsaurer, acetathaltiger Lösung mit Ammoniumsulfid zum schwarzem Cobalt(II)-sulfid und Ammonium-Ionen.

Wird unter starkem Luftzutritt und bei Gegenwart von überschüssigem Ammoniumsulfid gefällt, bildet sich aus Cobalt(II)-sulfid zunächst Hydroxocobalt(III)-sulfid, das in Cobalt(III)-sulfid übergeht.

 
 
Cobaltsulfid reagiert in wässriger Lösung mit Sauerstoff zum Hydroxocobalt(III)-sulfid, welches mit Schwefelwasserstoff zum Cobalt(III)-sulfid weiterreagiert. Als Nebenprodukt entsteht Wasser.

Eine relativ aussagekräftige Vorprobe für Cobalt ist die Borax- und Phosphorsalzperle, die von Cobaltionen intensiv blau gefärbt wird.

Nachweis als CobalthydroxidBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Komplexbildung
pH >>7
Indikation blauer, im Überschuss roter Niederschlag

Bei Zugabe einer starken Hydroxidlösung, z. B. Natriumhydroxidlösung zu der zu untersuchenden Stoffprobe bildet sich zuerst ein blauer Niederschlag eines basischen Cobaltsalzes wechselnder Zusammensetzung.

 
Cobalt-Kationen reagieren in der Kälte (max. 15°C) mit Hydroxid-Ionen zum Hydroxocobalt(II)-komplexion. Der Komplex kann mit verschiedensten Anionen basische Salze bilden.

Bei Erhitzung der immer noch alkalischen Probelösung zerfällt das Hydroxocobalt(II)-komplexion und es bildet sich das rosenrote Cobalt(II)hydroxid.

 
Hydroxocobalt(II)-Ionen reagieren unter Hitze in alkalischer Lösung in das rosenrote Cobalt(II)hydroxid.

Nachweis als ThiocyanatokomplexBearbeiten

 
Von links nach rechts:CoCl2-Hexahydrat 1%; CoCl2-Lösung + 2% NH4SCN; CoCl2-Lösung + 2% NH4SCN + 40% Butanol; CoCl2-Lösung + 20% NH4SCN
Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Komplexbildung
pH
Indikation pinke Lösung

Bei Zugabe von Thiocyanat (am besten festes Salz statt Lösung) entsteht je nach Konzentration eine pinkfarbene bis blaue Lösung. Der blaue Komplex kann mit einem organischen Lösungsmittel (z. B. Butanol) extrahiert werden.

ErklärungBearbeiten
 
Cobalt-Kationen reagieren im wässrigen Milieu bei Zugabe von Thiocyanat-Ionen zum pinken Pentaaquathiocyanatocobalt(II)-komplex.
StörungBearbeiten

Der Nachweis mit Thiocyanat interferiert mit Eisen- und Kupfer-Kationen.

EisenBearbeiten

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Eisen lässt sich mit Blutlaugensalzen aus der Ursubstanz nachweisen, falls kein weiterer Stoff mit dem Blutlaugensalz ebenfalls zu farbigen Niederschlägen reagiert, siehe Nachweisreagenzien#Blutlaugensalze.

Im Kationentrennungsgang fällt Eisen erstmals in der Hydrolysegruppe als braunes   Eisenhydroxid: Zu dem Filtrat aus der Schwefelwasserstoffgruppe gibt man konzentrierte   Salpetersäure um Fe2+ zu Fe3+ zu oxidieren. Dann gibt man dazu noch konzentriertes Ammoniakwasser.

 
Eisen(III)-Kationen reagieren mit Ammoniak zu braunem Eisenhydroxid und Ammoniumionen

Danach erfolgt die Abtrennung in der Ammoniumsulfidgruppe:

 
Eisenhydroxid und   Ammoniumsulfid reagiert zu braunem   Eisen(II)-sulfid und   Ammoniumhydroxid

Eisen(II) mit rotem BlutlaugensalzBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Bildung eines   Charge-Transfer-Komplexes
pH <7 salzsauer
Indikation tiefblauer Niederschlag
 
Eisen(II)-sulfat (schwach gelb-grünlich) sowie Eisen(III)-chlorid (gelb-bräunlich) und deren Nachweise mit Blutlaugensalzen

Hierfür wird die Analysenlösung mit verdünnter Salzsäure und   rotem Blutlaugensalz versetzt. Dabei entsteht ein Eisen(II)-Eisen(III)-Komplex, der tiefblau ist und sich in wässriger Lösung langsam absetzt, er ist also schwer wasserlöslich (siehe Bild zweites Reagenzglas von links). Das Pigment trägt den Namen   Berliner Blau (auch Pariser Blau, Französischblau, Eisencyanblau, Turnbulls Blau, Bronzeblau, Preußisch Blau, Pottascheblau, Chinesischblau, Miloriblau, Stahlblau, Tintenblau, Tonerblau).

ErklärungBearbeiten

Es läuft in gewissem Sinne jedoch keine   Komplexbildungsreaktion ab, sondern zunächst lediglich ein Ionenaustausch /   Fällungsreaktion, in dessen Niederschlagsprodukt dann jedoch beide Eisenionen unterschiedlicher Wertigkeit wie in einem agieren können (engl.: charge transfer):

 
Eisen(II)-Ionen reagieren mit Kaliumhexacynanidoferrat(III) zu einem Eisenhexacyanidoferratkomplex und Kaliumionen

Eisen(III) mit gelbem BlutlaugensalzBearbeiten

DurchführungBearbeiten

Eisen(III)-Ionen lassen sich analog mit   gelbem Blutlaugensalz nachweisen, wobei ein Eisen(III)-Eisen(II)-Komplex entsteht, der auch tiefblau gefärbt ist, aber im Gegensatz zum Eisen(II)-Eisen(III)-Komplex sich kolloid in Wasser löst.

ErklärungBearbeiten
 
Eisen(III)-Ionen reagieren mit Kaliumhexacyanidoferrat(II) zu einem Eisenhexacyanidoferratkomplex und Kaliumionen.

Bei dieser Nachweisreaktion entsteht   Berliner Blau, ein wichtiger Farbstoff. Turnbulls Blau und Berliner Blau sind trotz der hier angegebenen, unterschiedlichen Formeln identisch – nur ihre Herstellungswege sind unterschiedlich: Die Gewinnung von Turnbulls Blau erfolgt durch das Umsetzen von Eisen(II)-salzen mit Kaliumhexacyanoferrat(III) (rotem Blutlaugensalz) in wässriger Lösung – die von Berliner Blau durch Umsetzen von Eisen(III)-salzen mit Kaliumhexacyanoferrat(II) (gelbes Blutlaugensalz).

Mittels   EPR- und   Mößbauerspektroskopie konnte jedoch festgestellt werden, dass die Reaktionsprodukte beider Nachweisreaktionen weitgehend identisch sind, da folgendes Gleichgewicht besteht:

 

Eisen(III) mit ThiocyanatBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Komplexbildung
pH <7 salzsauer
Indikation blutroter Niederschlag
 
Eisen(III)-Lösung und Eisen(III)thiocyanat
DurchführungBearbeiten

Alternativ kann man Eisen(III)-salze (siehe Bild linkes Reagenzglas, hier als Beispiel Eisen(III)-chlorid) einsetzen. Die Analysenlösung wird mit verdünnter Salzsäure versetzt und in dieser kann dann durch Zugabe einer Thiocyanatlösung Eisen nachgewiesen werden. Als Reagenzien eignen sich   Kaliumthiocyanat oder   Ammoniumthiocyanat („Rhodanid“). Dieser Nachweis wird manchmal wegen der Färbung bei positiver Probe auch als „Stierblutprobe“ bezeichnet.

Die Probe ist sehr empfindlich und wird auch in der Spurenanalytik eingesetzt. Hier ist besonders sauberes Arbeiten nötig, um das Ergebnis nicht zu verfälschen (z. B. keinen Edelstahlspatel in die salzsaure Probelösung eintauchen). Sicherheitshalber auch eine Blindprobe durchführen um eine Verunreinigung der Salzsäure oder des Reagens' selbst durch Eisen, z. B. aus Rost, welcher in kleinsten Partikeln in der Luft vorhanden sein könnte, und somit ein falsch-positives Ergebnis, auszuschließen.

ErklärungBearbeiten

Es reagieren dabei die Eisen(III)-Kationen mit den Thiocyanat-Ionen zu einem blutroten Komplex, dem Pentaaquathiocyanatoeisen(III)-Ion. (siehe Bild rechtes Reagenzglas)

 
Eisen(III)-Ionen und Thiocyanat-Ionen reagieren in einem wässrigen Milieu zum Pentaaquathiocyanatoferrat(III)-komplex.
Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:
Nachweisreaktionen einiger Halogenide

HalogenideBearbeiten

Halogenide sind chemischen Verbindungen der 7. Hauptgruppe des PSE (Halogene) mit der Oxidationszahl -I und kommen in Salzen als einfach negativ geladene Ionen daher.

Nachweise mit SilbersalzlösungBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Fällungsreaktion
pH <7 salpetersauer
Indikation weiße Niederschläge

Die Silbersalze der Halogenide Chlorid, Bromid und Iodid zeichnen sich durch ihre Schwerlöslichkeit aus. Aus salpetersaurer Lösung fallen sie als dicker („käsiger“) weißer (Chlorid) bzw. gelblicher (Bromid, Iodid) Niederschlag aus.

Zu beachten ist, dass Fluorid-Ionen, die ja auch unter die Halogenid-Ionen zählen, keinen Niederschlag mit Silbersalzlösung bilden, da Silberfluorid ein in Wasser gut lösliches Salz ist.

DurchführungBearbeiten
 
AgX Niederschläge: X = I, Br, Cl; NH3 Zugabe daneben)

Zum Nachweis wird die Probelösung mit Salpetersäure HNO3 angesäuert und mit etwas Silbernitratlösung AgNO3 versetzt. Der Niederschlag von Silberchlorid AgCl ist in Ammoniumcarbonatlösung (NH4)2CO3 löslich, wobei der Diamminsilber(I)-chlorid-Komplex [Ag(NH3)2]Cl entsteht. Der Niederschlag von Silberbromid AgBr löst sich in konzentrierter Ammoniaklösung NH3 aq, und der von Silberiodid AgI bleibt zurück.

ErklärungBearbeiten

Bei Iodid-Ionen (siehe Bild Reagenzglas 1): Ausbildung eines käsig-gelben Niederschlags. Silberiodid ist gänzlich unlöslich in Ammoniakwasser.

 
Iodid-Ionen reagieren mit Silbernitrat zu Silberiodid und Nitrat-Ionen.

Bei Bromid-Ionen (siehe Bild Reagenzglas 3): Ausbildung eines weiß/gelblichen Niederschlags.

 
Bromid-Ionen reagieren mit Silbernitrat zu Silberbromid und Nitrat-Ionen.

Silberbromid ist in konz. Ammoniakwasser etwas löslich. (Reagenzglas 4)

 
Silberbromid reagiert mit Ammoniakwasser zum löslichen Silberdiammin-Komplexion und Bromid-Ionen.

Bei Chlorid-Ionen (siehe Bild Reagenzglas 5): Ausbildung eines weißen Niederschlags.

 
Chlorid-Ionen reagieren mit Silbernitrat zu Silberchlorid und Nitrat-Ionen.

Silberchlorid ist selbst in schwach konz. Ammoniakwasser recht gut löslich. (Reagenzglas 6)

 
Silberchlorid reagiert mit Ammoniakwasser zum löslichen Silberdiammin-Komplexion und Chlorid-Ionen.
StörungBearbeiten

Wenn man das Filtrat mit verdünnter Salpetersäure ansäuert, sollte das störende Ausfallen von Silbercarbonat vor der Zugabe von Silbernitratlösung verhindert werden.

Vor der Analyse sollte eine Sodaauszug vorgenommen werden, da z. B. Kupferionen stören, weil eine Kupfer(II)-salzlösung bei Zugabe von Ammoniak aufgrund der Bildung des Amminkomplexes [Cu(NH3)4]2+ tiefblau wird.

Silberhalogenidfällungen mit Zink unterscheidenBearbeiten

Gibt man zu dem in Ammoniak gelösten Silberbromid elementarem Zink (Zn), so wird das Silber reduziert und somit Br in der Lösung freigesetzt. Dieses lässt sich nun mit Chlorwasser über die braune Färbung nachweisen.

Auch der Silberiodid-Niederschlag kann mit Zn reduziert werden, wobei die freiwerdenden Iodid-Ionen in Lösung gehen können. Auch dieses kann durch versetzen mit Chlorwasser nachgewiesen werden (violette Färbung)


Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Redoxreaktion
pH <8
Indikation Brom: orangebraun
Iod: rosaviolett, in O-haltigen LöMi braun

Nachweis als Brom und IodBearbeiten

Eine weitere Unterscheidungsmöglichkeit für Bromid und Iodid ist die Zugabe von   Chlorwasser oder (wenig)   Chloramin T mit   Salzsäure wobei die Halogenidionen zum Halogen oxidiert werden. Man gibt dann ein organisches Lösungsmittel wie   n-Hexan hinzu und löst die Halogene durch kräftiges Schütteln in der organischen Phase (  Extraktion). Brom oder Iod kann dort einfach aufgrund der Färbung identifiziert werden. Alternativ kann man auch mit   Chloroform extrahieren. Die organische Phase färbt sich braun bei Bromid und violett bei Iodid. Liegen beide Elemente vor, so ergibt sich eine Mischfarbe. Mit einiger Übung kann hier der Anteil der beiden Halogenide an der Mischung abgeschätzt werden. In sauerstoffhaltigen Lösungsmitteln wie   Diethylether ist Iod braun.

ErklärungBearbeiten

Löst man Chloramin T in Wasser so entsteht   Hypochlorit, welches wiederum in Salzsäure nicht stabil ist.

 
Hypochlorit mit Salzsäure   synproportioniert zu Chlor und Chlorid.

Aufgrund der   elektrochemischen Spannungsreihe entsteht zunächst Iod und anschließend Brom.

 
Iodid-Ionen werden durch Chlor zu elementarem Iod oxidiert, welches sich in Hexan mit einer dunkelvioletten Färbung löst.
 
Bromid-Ionen werden durch Chlor zu elementarem Brom oxidiert, welches sich in Hexan mit einer braunorangenen Färbung löst.

Die Folgereaktion zu Bromchlorid färbt die Lösung weingelb.

 
Brom und Chlor reagieren zum weingelbem Bromchlorid
StörungBearbeiten

Gestört wird dieser Nachweis, wenn die zu untersuchende Lösung gleichzeitig Sulfid- oder Thiosulfat-Anionen enthält. In diesem Fall fällt gelbweißer Schwefel als Trübung aus, da das Chlorwasser Sulfid zu Schwefel oxidiert. Auch darf der pH-Wert nicht über 8 liegen, da Halogene im alkalischen zu Hypohalogenitionen reagieren.

Im Überschuss von Chloramin T kann die Lösung farblos werden, daher am besten nur eine 10-prozentige Lösung ansetzen.

Nachweisreaktionen einiger Halogenide

BromBearbeiten

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Brom fällt in anorganischen Salzen als Bromid- und Bromatanion an.

BromidBearbeiten

  Bromid kann mit den anderen Halogeniden nachgewiesen werden.

Nachweis von Bromid mit SchwefelsäureBearbeiten

Eine weitere Möglichkeit ist, die Substanz mit konzentrierter   Schwefelsäure zu erhitzen, wobei braune Dämpfe aufsteigen (elementares Brom). Hält man ein Filterpapier, das man mit   Fluorescein (z. B. von einem gelben Textmarker) versehen und angefeuchtet hat, über das Reagenzglas, färben die braunen Dämpfe das Papier an der entsprechenden Stelle braunrot.

Nachweisreaktionen einiger Halogenide

ChlorBearbeiten

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Chlor fällt in anorganischen Salzen als Chlorid, Chlorit, Hypochlorit, Chlorat und Perchlorat an.

ChloridBearbeiten

  Chloride können mit den anderen Halogeniden nachgewiesen werden.

PerchloratBearbeiten

  Perchlorate können als Kaliumperchlorat nachgewiesen werden.

DurchführungBearbeiten

Ein Teil der Urprobe wird mit einer Kaliumlösung versetzt und danach gut abgekühlt (Eiswasser). Ein feinkristalliner Niederschlag zeigt das Vorliegen von Perchlorat an.

 
Nachweisreaktionen einiger Halogenide

IodBearbeiten

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Iod fällt in anorganischen Salzen als Iodidanion I und Iodatanion IO3 an.

IodidBearbeiten

  Iodide in Lösung ergeben, erhitzt mit konzentrierter   Schwefelsäure, violette Dämpfe von elementarem Iod. Sie können mit den anderen Halogeniden nachgewiesen werden. Wichtig ist ebenfalls die Unterscheidung von Iodid und Iodat.

Unterscheidung von Iodid und Iodat (nach Kaiser)Bearbeiten

Die Unterscheidung von Iodid und Iodat nach Kaiser dient zum selektiven Nachweis von Iodid (auch Bromid) und Iodat nebeneinander in Substanzproben und −gemischen. Die Methode ist als Adaption und Verallgemeinerung der Anwendbarkeit der Iodidnachweise, die in Lehrbüchern, wie zum Beispiel Jander-Blasius' „Lehrbuch der analytischen und präparativen anorganischen Chemie“, aufgeführt werden, zu sehen.

DurchführungBearbeiten

Die Probe (bei unlöslichen Proben der Sodaauszug) wird in einem Reagenzglas langsam mit verdünnter   Salpetersäure (c ≈ 3 mol/L) leicht angesäuert, bis die Gasentwicklung aufhört (es kann auch mit Indikatorpapier nachgeprüft werden) und dann mit   Chloroform unterschichtet. Färbt sich das Chloroform dabei braun oder violett, so ist dieses abzutrennen und die Probe zwei weitere Male mit Chloroform auszuschütteln, bis eine Färbung beim Unterschichten ausbleibt.

Die so behandelte Probe wird mit 30%igem   Wasserstoffperoxid versetzt und geschüttelt, gegebenfalls unter leichtem Erwärmen. Tritt hierbei eine violette Färbung des Chloroforms auf, so war Iodid zugegen; eine Braunfärbung weist auf Bromid hin. Liegen beide Halogenide vor, treten die Färbungen nacheinander auf.

Die angesäuerte, mit Chloroform unterschichtete Probe (s.o.) wird mit Zinkstaub versetzt und leicht erwärmt, womit nascierender Wasserstoff erzeugt wird. Eventuell vorhandenes Iodat wird von diesem zum Iod reduziert und das Chloroform färbt sich violett. Man sollte hierbei die Gasentwicklung im Reagenzglas im Auge behalten, da es unter Umständen zur Entzündung des Wasserstoffs am Brenner kommen kann.

ErklärungBearbeiten
 
 

Iodid und Bromid werden hierbei von Wasserstoffperoxid im sauren Millieu zu Iod bzw. Brom oxidiert, die jeweils die Färbungen des Chloroforms verursachen.

 
Nachweisreaktionen einiger Halogenide

FluoridBearbeiten

  Fluorid ist ein Halogenid, lässt sich jedoch nicht mit den gleichen Nachweisen wie die übrigen Halogenide aufspüren.

Bleitiegelprobe / WassertropfenprobeBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Verdrängungsreaktion
pH <7 schwefelsauer
Indikation weißes Silicumoxid
DurchführungBearbeiten
 
Bleitiegeltest mit Wassertropfen

Zum Nachweis der Fluorid-Anionen wird eine kleine Portion der Probe in einen Bleitiegel gegeben, mit gepulverter   Kieselsäure oder   Natriumsilicat versetzt und vermischt. Anschließend überschichtet man vorsichtig mit   Schwefelsäure. Es bildet sich das gasförmige   Siliciumtetrafluorid.

Man verschließt den Tiegel mit einer PVC-Platte, an deren Unterseite sich ein kleiner Wassertropfen befindet (dieser darf natürlich nicht in die Probe hängen) und lässt ihn ungefähr eine Minute stehen. Das SiF4 reagiert mit dem Wasser wieder zu weißem Siliciumoxid, das sich kraterförmig im Tropfen absetzt.

Eine Alternative zur PVC-Platte mit Wassertropfen ist ein schwarzes Filterpapier, das angefeuchtet wird. Das entweichende SiF4-Gas zersetzt sich dort zu SiO2, was an einem weißen Fleck erkennbar ist.

Ohne Kieselgel oder Natriumsilicat kommt man bei der Bleitiegelprobe / Wassertropfenprobe aus, wenn man einen Deckel mit Öffnung verwendet, auf dem sich Glas befindet (z. B.   Objektträger). Man befeuchtet die Probe im Bleitiegel mit Schwefelsäure, der entweichende   Fluorwasserstoff ätzt das Glas an (vgl #Ätzprobe / Kriechprobe).

ErklärungBearbeiten
 
Fluorid-Ionen reagieren mit Schwefelsäure zu Sulfat-Ionen und Fluorwasserstoff.
 
Siliciumdioxid reagiert mit Fluorwasserstoff zu Silicumtetrafluorid und Wasser.

Ätzprobe / KriechprobeBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Verdrängungsreaktion
pH <7 schwefelsauer
Indikation angeätztes Glas
DurchführungBearbeiten

Für den Nachweis durch die Ätzprobe werden 10 bis 20 Tropfen konzentrierte   Schwefelsäure in ein sauberes trockenes Reagenzglas gegeben. Um sich davon zu überzeugen, dass das Glas zu diesem Zeitpunkt noch nicht angeätzt ist, schüttelt man kurz. Dabei beobachtet man, dass die Schwefelsäure sich an den glatten Reagenzglaswänden wie ein viskoses Öl verhält. Anschließend gibt man eine fluoridhaltige Substanz zu. Man erhitzt nun für etwa fünf Minuten vorsichtig über der entleuchteten Bunsenbrennerflamme. Man stellt beim erneuten Umschwenken fest, dass sich ein deutlicher Abperl-Effekt an den nun aufgerauten Reagenzglaswänden zeigt. Das Reagenzglas ist hinterher nicht mehr brauchbar.

ErklärungBearbeiten
 
Fluorid-Ionen reagieren mit Schwefelsäure zu Sulfat-Ionen und Fluorwasserstoff.

KaliumBearbeiten

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Kalium verbleibt im Trennungsgang in der löslichen Gruppe. Es lässt sich wie die meisten Alkalikationen bevorzugt mittels Flammenfärbung aufspüren.

Nachweis als KaliumperchloratBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Fällungsreaktion
pH egal
Indikation weißer Niederschlag
DurchführungBearbeiten

Zur Probelösung werden einige Tropfen   Perchlorsäure (65 %) gegeben. Es fällt ein weißer Niederschlag aus. Zur Sicherheit wird mit dem Niederschlag noch eine Flammenfärbung durchgeführt (Cobaltglas!). Falls ein Spektrometer zur Verfügung steht, wird natürlich auch dieses verwendet. Der Nachweis ist nicht sehr empfindlich.

ErklärungBearbeiten
 
Kalium-Ionen und Perchlorat-Ionen reagieren zum weißen   Kaliumperchlorat.

Perchlorsäure ist die stärkste anorganische Säure und verdrängt alle anderen Säuren aus ihren Salzen.

KupferBearbeiten

 
Kupfersulfid
Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Tipp: Kupfer(II)-salze färben Lösungen meist bläulich.

Eine mögliche Vorprobe ist die Borax und Phosphorsalzperle, welche in der Oxidationsflamme grün und in der Reduktionsflamme rötlich gefärbt ist.

Im Kationentrennungsgang fällt es in der Schwefelwasserstoffgruppe aus:

 
Kupfer(II)-Kationen reagieren mit   Schwefelwasserstoff zu schwarzem   Kupfer(II)-sulfid

Nachweis als KupfertetramminkomplexBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Komplexbildungsreaktion
pH >>7 stark ammoniakalisch
Indikation tiefblaue Lösung
DurchführungBearbeiten

Versetzt man die Analysenlösung mit   Ammoniakwasser so bilden sich bei pH-Werten über 8 tiefblaue Komplexsalz-Lösungen (siehe Bild mittiges Reagenzglas).

ErklärungBearbeiten
Fehler beim Parsen (Konvertierungsfehler. Der Server („https://wikimedia.org/api/rest_“) hat berichtet: „Cannot get mml. TeX parse error: Double exponent: use braces to clarify“): {\displaystyle {\ce {Cu_{(aq)}^{2+}\ +4NH_{4}^{+}_{(aq)}\ +4OH_{(aq)}^{-}->[Cu(NH_{3})4]^{(}2+)+4H2O_{(l)}}}}
Kupfer(II)-Ionen und Ammoniakwasser reagieren zum tiefblauen Komplex-Ion Tetraamminkupfer(II)
StörungenBearbeiten

Ni(II)-Ionen bilden ebenfalls blaue Komplexe, die nur geringfügig heller sind.

Nachweis als KupferhexacyanidoferratBearbeiten

 
CuSO4 (links), Nachweis als Cu(NH3)4 (tiefblau) und als Cu2[Fe(CN)6] (braunrot)
Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Komplexbildungsreaktion
pH ?
Indikation braunroter Niederschlag
DurchführungBearbeiten

Eine weitere Variante Kupfer(II)-Ionen nachzuweisen erfolgt mit einer   Kaliumhexacyanidoferrat(II)-lösung (Gelbes Blutlaugensalz, früher: Kaliumhexacyanoferrat-II). Nach Zugabe von Blutlaugensalz zur Analysenlösung fällt ein braunroter Niederschlag aus (siehe Bild, rechtes Reagenzglas).

ErklärungBearbeiten
 
Kupfer(II)-Ionen und Kaliumhexacyanidoferrat(II) reagieren zum roten Komplex Kupfer(II)-hexacyanidoferrat(II) und Kalium-Ionen


Nachweis als KupferthiocyanatBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Redoxreaktion,   Komplexbildungsreaktion
pH
Indikation zunächst grün, im Überschuss schwarz, mit Sulfit weiß
 
zunächst grün, im Überschuss schwarz, mit Sulfit weiß
DurchführungBearbeiten

Bei Reaktion von Thiocyanat-Ionen mit Kupfer(II)-Ionen beobachtet man zunächst eine grüne Färbung der Lösung (siehe Bild linkes Reagenzglas). Beim Vorhandensein von Thiocyanat-Ionen oder Kupfer(II)-Ionen im Überschuss bildet sich ein schwarzer Niederschlag. (siehe Bild mittiges Reagenzglas) Wird der Niederschlag mit Sulfit-Ionen behandelt, so löst sich der schwarze Niederschlag und es bildet sich ein weißer Niederschlag. (Redoxreaktion, siehe Bild rechtes Reagenzglas)

ErklärungBearbeiten

 
Reaktion: Thiocyanat-Ionen reagieren mit Kupfer(II)-Ionen zu schwarzem, wasserunlöslichem Kupfer(II)-thiocyanat.

 
Reaktion: Schwarzes Kupfer(II)-thiocyanat reagiert mit Sulfit-Ionen im wässrigen Milieu zu weißem Kupfer(I)-thiocyanat, Thiocynanat-Ionen, Sulfat-Ionen und Wasserstoff-Ionen.

LithiumBearbeiten

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Lithium bleibt im Kationentrennungsgang in der löslichen Gruppe zurück. Wer versuchen möchte es zu fällen, kann versuchen, dies durch Eindampfen und Aufnahme mit konz. Salzsäure als   Lithiumchlorid zu erreichen. Zum Abtrennen kann man sich zu nutze machen, dass es sich als einziges Alkalichlorid in   Amylalkohol löst.

Nasschemische Nachweise von Lithium sind schwierig. Die karminrote Flammenfärbung ist der einzig wirklich einfache und sichere Nachweis, im Handspektroskop weist Lithium eine rote Linie bei 670,8 nm und eine schwächere orange bei 610,3 nm auf.

Nachweis als LithiumphosphatBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Fällungsreaktion
pH >>7
Indikation weißer Niederschlag
DurchführungBearbeiten

Die Lösung wird stark alkalisch gemacht und festes   Dinatriumhydrogenphosphat hinzugegeben. Nach einiger Zeit sollte sich ein Niederschlag bilden, welcher im Sauren löslich ist. Ansonsten kann man versuchen, mehr Na2HPO4 hinzuzugeben. Die Lösung muss jedoch wirklich viel Li+ enthalten, damit es funktioniert.

ErklärungBearbeiten
 

MagnesiumBearbeiten

 
Magnesiumhydroxide und -carbonate
Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Magnesium verbleibt im Trennungsgang in der löslichen Gruppe. Erstes Anzeichen für Magnesium in der Probe kann eine sprühende Flamme (vgl. Wunderkerze) sein. Zum Nachweis muss stets sehr sauber abgetrennt werden, was Magnesium in Gemischen schwer nachweisbar macht.

Nachweis als AmmoniummagnesiumphosphatBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Fällungsreaktion
pH >>7 NH4OH
Indikation weißer Niederschlag
DurchführungBearbeiten

Die Lösung wird mit konz. Ammoniakwasser alkalisch gemacht und   Ammoniumchlorid und   Natriumhydrogenphosphat hinzuzugeben. Nach Erwärmen (~5 min) entsteht ein weißer Niederschlag. Unter dem Mikroskop sehen die Kristalle wie "Sargdeckel" aus: Vergleichsbild.

ErklärungBearbeiten

 

StörungBearbeiten

Calcium, Strontium, Barium und Zink stören, weil sie ebenfalls einen Niederschlag bilden. Die Kristallform ist jedoch charakteristisch.

Nachweis als Chinalizarin-FarblackBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Farblack-Bildung
pH <7 salzsauer
Indikation Blaufärbung
DurchführungBearbeiten

Die mit verdünnter Salzsäure angesäuerte Lösung wird mit   Chinalizarin-Lösung versetzt und mit Natronlauge stark alkalisiert. Falls ein   kornblumenblauer Niederschlag ausfällt, ist dies ein positiver Hinweis auf Magnesium.

StörungBearbeiten

Aluminium, Beryllium, Bor, Calcium, Cobalt, Fluoride, Gallium, Indium, Nickel, Zink stören.

Nachweis als Thiazolgelb-FarblackBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Farblack-Bildung
pH <7 salzsauer
Indikation Rotfärbung
DurchführungBearbeiten

Die Probe wird in Wasser gelöst und mit verdünnte Salzsäure angesäuert. Anschließend wird sie mit einem Tropfen der   Thiazolgelb-Lösung (auch Titangelb genannt, obwohl kein Titan vorkommt) versetzt und mit verdünnter Natronlauge alkalisch gemacht. Bei Anwesenheit von Magnesium entsteht ein hellroter Niederschlag.

StörungBearbeiten

Nickel-, Zink-, Mangan- und Cobalt-Ionen stören diesen Nachweis und sollten vorher als Sulfide ausgefällt werden.

ManganBearbeiten

Nachweis als BraunsteinBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Redoxreaktion
pH >>7
Indikation schwarz-braune Lösung
DurchführungBearbeiten

Mangan(II)-Kationen werden zum Nachweis im Kationentrenngang im so genannten „Alkalischen Bad“ – einer Mischung aus konz.   Wasserstoffperoxid und Natronlauge – zum Mangan(IV)-Kation oxidiert.

ErklärungBearbeiten
 
Farblose Mangan(II)-Ionen reagieren mit Wasserstoffperoxid in alkalischer Lösung zu braunem Manganoxidhydroxid (Braunstein) und Wasser.

Nachweis als PermanganatBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Redoxreaktion
pH <7
Indikation violette Lösung

Das Mangan(IV)-oxid-hydroxid „Braunstein“ wird dann durch Kochen in konz.   Salpetersäure gelöst und mit Blei(IV)-oxid zum violetten Permanganat aufoxidiert:

 
Braune Mangan(IV)-Ionen reagieren mit Blei(IV)-oxid in Wasser zu violetten Permanganat-Ionen, Blei(II)-Ionen und Wasserstoff-Ionen.

Ist die Aufschwemmung durch Blei(IV)-oxid zu dunkel, füllt man vorsichtig etwas Wasser auf, welches sich verfärbt. Das Verfahren eignet sich auch als Vorprobe, wird aber von Iodid gestört.

Nachweis über OxidationsschmelzeBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Redoxreaktion
pH entfällt
Indikation blaugrüne Salze
DurchführungBearbeiten

Nachweis über die Oxidationsschmelze: Die Probe wird mit einer stöchiometrisch angepassten Menge eines Soda-Salpeter-Salzgemisches gemörsert und im Porzellantiegel erhitzt - blaugrünes Manganat(VI) zeigt Mangansalze an.

Tipp: Das Manganat(VI) disproportioniert bei Kontakt mit   Essigsäure zum rosavioletten Permanganat und braunen Mangan(IV)-oxid (Redoxreaktion).

ErklärungBearbeiten
 
Mangan(IV)oxid reagiert mit Natriumcarbonat und Kaliumnitrat zu Natriummanganat(VI) (blaugrün), Kohlenstoffdioxid und Kaliumnitrit.

MolybdänBearbeiten

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Molybdän kommt im KTG in der Schwefelwasserstoffgruppe, genauer in der Arsen-Gruppe vor.

Vorprobe als MolybdänblauBearbeiten

Man kocht etwas Ursubstanz mit wenig   Zinnchlorid und 20 mL konz.   Schwefelsäure in einer offenen Schale fast bis zur Trockene ab. Beim Erkalten tritt eine intensive Blaufärbung ein, die von einem Oxid der ungefähren Zusammensetzung Mo3O8 (=MoO3·Mo2O5) hervorgerufen wird.

StörungenBearbeiten

Wolfram bildet ein himmelblaues Oxid (Wolframblau) und Vanadium zeigt ebenfalls eine hellblaue Färbung.

Nachweis als MolybdophosphatBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Fällungsreaktion
pH <<7 salpetersauer
Indikation gelbe Kristalle
DurchführungBearbeiten

Die stark salpetersaure Lösung wird in einem kleinen Reagenzglas mit wenig   Ammoniumchlorid bzw.   Kaliumchlorid sowie 1-2 Tropfen 2 mol/L   Natriumhydrogenphosphat versetzt und erwärmt. Es scheiden sich äußerst feine gelbe Kristalle von Ammonium- bzw.   Kaliummolybdophosphat ab.

ErklärungBearbeiten
 
Molybdän-Ionen reagieren mit Natriumhydrogenphosphat und Ammoniumchlorid zu gelbem Ammoniummolybdophosphat, welches ausfällt, sowie Natriumchlorid und Salzsäure.
 
Molybdän-Ionen reagieren mit Natriumhydrogenphosphat und Kaliumchlorid zu gelbem Kaliummolybdophosphat, welches ausfällt, sowie Natriumchlorid und Salzsäure.

NatriumBearbeiten

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Natrium verbleibt im Trennungsgang in der löslichen Gruppe. Es lässt sich wie die meisten Alkalikationen bevorzugt mittels Flammenfärbung aufspüren. Dort muss es jedoch lange (mindestens 3 Minuten) zu sehen sein, da Natriumverunreinigungen überall vorkommen (z.B. Handschweiß). Weil fast alle Natriumsalze gut löslich sind, ist es schwierig Natrium nasschemisch mit Fällungsreaktionen zu finden.

Nachweis als Natriumhexahydroxoantimonat(V)Bearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Fällungsreaktion
pH >>7 KOH
Indikation weißer feinkristalliner Niederschlag
DurchführungBearbeiten

Die Lösung wird stark alkalisch gemacht und auf einem Uhrglas mit einigen Tropfen   K[Sb(OH)6]-Lösung versetzt. Nach einer Viertelstunde bildet sich ein weißer feinkristalliner Niederschlag, der sich mit Wasser nicht abspülen lässt und sich sandig anfühlt.

ErklärungBearbeiten
 
StörungBearbeiten

Lithium und Ammonium stören, weil sie ebenfalls einen Niederschlag bilden. Der Versuch funktioniert nur mit konzentrierter Natriumlösung

Nachweis als Natrium-Magnesium-triuranyl-nonaacetatBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Fällungsreaktion
pH <7 essigsauer
Indikation gelbe Kristalle
DurchführungBearbeiten

Die Lösung wird essigsauer gemacht und mit ein paar Tropfen   Magnesiumuranylacetat-Lösung versetzt. Nach einiger Zeit fallen gelbe Kristalle aus.

ErklärungBearbeiten
 
StörungBearbeiten

Lithium stört, weil es ebenfalls einen Niederschlag bildet.

NickelBearbeiten

 
(1) grünes Nickel(II)nitrat,
(2) schwarzes Nickelsulfid,
(3) hellgrünes Nickelhydroxid,
(4) blaues Hexaaminnickel,
(5) basische grüne Carbonatsalze wechselnder Zusammensetzung

Nickelsalze fallen im Trennungsgang in der Ammoniumsulfidgruppe als schwarze Sulfide aus.

 
Nickel(II)-Ionen reagieren mit Ammoniumsulfid zu Nickel(II)sulfid und Ammonium-Ionen.

Des Weiteren ist die Fällung des Hydroxids möglich, das man an seiner spezifisch grünen Farbe erkennen kann. Als Fällungsmittel wird meist   Natronlauge verwendet.

 
Nickel(II)-Ionen reagieren mit Natronlauge zu grünem, wasserunlöslichem Nickel(II)hydroxid und Natrium-Ionen.

Durch Zugabe von starken Oxidationsmitteln wie   Chlor oder   Brom, jedoch nicht mit Wasserstoffperoxid, geht das grüne Hydroxid in ein höheres, schwarzes Oxid über.

 
Grünes Nickel(II)hydroxid reagiert mit Brom zu schwarzem, wasserunlöslichem Nickel(IV)oxid und Bromwasserstoff.

Wird zu einer Probelösung, die Nickel(II)-Ionen enthalten soll,   Ammoniak-Lösung zugetropft, kann man beobachten, das sich zuerst ein grüner Niederschlag von Nickel(II)-hydroxid bildet, der bei Überschuss von Ammoniak sich unter Blaufärbung wieder auflöst.

 
Nickel(II)-Ionen reagieren im wässrigen Milieu mit Ammoniakwasser zu grünem, wasserunlöslichem Nickel(II)hydroxid und Ammonium-Ionen.
 
Nickel(II)-Ionen reagieren bei Überschuss von Ammoniakwasser zu blauen, wasserlöslichen Hexaaminnickel(II)-Ionen und Hydroxid-Ionen.

Nachweis mit DADBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Chelatkomplexbildung
pH >7 alkalisch
Indikation himbeerroter Niederschlag
DurchführungBearbeiten

Man versetzt die zuvor alkalische gemachte Analysenlösung mit einer alkoholischen Lösung von   Diacetyldioxim (=Dimethylglyoxim), die auch Tschugajews Reagens genannt wird. Es bildet sich ein himbeerroter voluminöser Niederschlag, der in verdünnten Mineralsäuren wieder zerfällt. In Natronlauge und in Gegenwart von starken Oxidationsmitteln wie Peroxodisulfat erscheint eine ebenfalls intensiv rote, jedoch lösliche Nickel(III)-Verbindung.

ErklärungBearbeiten
 
Diacetyldioxim bildet mit Nickel in alkalischer Lösung einen Chelatkomplex.

StickstoffBearbeiten

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Anorganisch gebundener Stickstoff kommt als NH4+ Ammoniumkation sowie in den Anionen Cyanid CN, Thiocyanat SCN, Nitrat NO3 und Nitrit NO2 vor.

AmmoniumBearbeiten

Nachweis mittels KreuzprobeBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Verdrängungsreaktion
pH >7 alkalisch
Indikation verfärbtes Indikatorpapier
 
positive Kreuzprobe
DurchführungBearbeiten

In einem Uhrglas wird angefeuchtetes Universalindikatorpapier befestigt, in ein zweites Uhrglas gibt man die Probe, etwas   Natronlauge und einige Tropfen Wasser und bedeckt nun das zweite Uhrglas mit dem ersten. Eine Blaufärbung des Indikatorpapiers zeigt Hydroxidionen, die durch Ammoniak entstanden sind, das aus dem Ammoniumsalz freigesetzt wurde. Das Indikatorpapier kann dabei nicht die Lauge, die durch das NaOH eingebracht wurde, anzeigen, weil dieses die wässrige Lösung nicht verlassen können. Das Indikatorpapier sollte also nicht in die Lösung fallen. Zum Vergleich legt man meist außerhalb der beiden Uhrgläser nochmal einen Streifen Indikatorpapier darüber und befeuchtet ihn mit dest. Wasser, das auch schon leicht alkalisch ist.

ErklärungBearbeiten
 
Ammonium-Ionen und Hydroxid-Ionen reagieren zu gasförmigem Ammoniak und Wasser.


Nachweis mittels Neßlers-ReagenzBearbeiten

DurchführungBearbeiten
Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Komplexbildung
pH >7 alkalisch
Indikation gelbbrauner Niederschlag

Beim Nachweis mit der   Neßlers-Reagenz wird eine Kaliumtetraiodomercurat(II)-lösung mit Natronlauge alkalisiert. Die Probelösung, die auf Ammonium-Ionen untersucht werden soll, wird mit wenig Neßlers Reagenz umgesetzt. Bei gelbbrauner Färbung bzw. brauner Ausflockung sind Ammonium-Ionen nachgewiesen, es entsteht das Iodidsalz der   Millonsche Base.

ErklärungBearbeiten
 
Ammonium-Ionen, Kaliumtetraiodomercurat(II), Natronlauge und Hydroxid-Ionen reagieren zum Iodidsalz der Millonschen Base, die in wässriger Lösung ausflockt, Kaliumiodid, Natriumiodid und Wasser.

CyanidBearbeiten

Nachweis als Berliner BlauBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Komplexbildung
pH 8-9
Indikation tiefblaue Lösung
DurchführungBearbeiten

Zur Prüfung auf Cyanid-Ionen in einer Probe wird, sofern noch nicht geschehen, die Probe mit Natronlauge auf pH-Wert 8 bis 9 alkalisiert. Anschließend wird   Eisen(II)-sulfatlösung im Unterschuss hinzugegeben und diese Mischung mit fächelnder Flamme bis zur Trocknung eingedampft (Arbeit unter dem Abzug unabdingbar! Giftige Cyaniddämpfe können entweichen!). Anschließend wird der Rückstand mit verdünnter Salzsäure gelöst, es entsteht eine klare Lösung, die mit verdünnter   Eisen(III)chloridlösung versetzt wird. Bei Anwesenheit von Cyanid bildet sich das tiefblaue Pigment   Berliner Blau.

ErklärungBearbeiten
 
Cyanid-Ionen reagieren mit Eisen(II)-Ionen zu Hexacyanidoferrat(II)-Ionen.
 
Hexacyanoferrat(II)-Ionen reagieren mit Eisen(III)-Ionen zu blauem Eisen(III)hexacyanoferrat(II).

Nachweis mit PolysulfidenBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Komplexbildung
pH
Indikation tiefrote Lösung
DurchführungBearbeiten

Alternativ können Cyanide mit   Polysulfiden zu Thiocyanat umgesetzt werden. Dazu werden einige Tropfen Ammoniumpolysulfidlösung (gelbes Ammoniumsulfid) zu der in Wasser gelösten Ursubstanz gegeben. Die Lösung wird bis zur Trocknung erhitzt und der Rückstand in wenig verdünnter Salzsäure suspendiert. Anschließend wird filtriert. Die klare Lösung wird mit wenig verdünnter Eisen(III)-chloridlösung versetzt. Beim Entstehen einer tiefroten Färbung, hervorgerufen durch   Eisen(III)-thiocyanat, war Cyanid zugegen.

ErklärungBearbeiten
 
Cyanid-Ionen reagieren mit Polysulfid-Ionen zu Thiocyanat-Ionen und Sulfid-Ionen.
 
Thiocyanat-Ionen reagieren mit Eisen(III)-Ionen zu blutrotem Eisen(III)-thiocyanat.

ThiocyanatBearbeiten

StierblutprobeBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Komplexbildung
pH
Indikation tiefrote Färbung
 
Eisensalzlösung (links) und Eisen-III-thiocyanat

  Thiocyanat-, oder auch Rhodanid-Ionen werden qualitativ mit der „Stierblutprobe“ nachgewiesen. Diese Reaktion wird auch zum Nachweis von Eisen mit Thiocyanatlösung eingesetzt.

DurchführungBearbeiten

Dabei wird der zu untersuchenden Lösung eine gesättigte   Eisen(III)-chlorid-Lösung zugegeben. Erscheint eine intensiv „stierblutrote“ Färbung, so waren Thiocyanat-Ionen vorhanden.

ErklärungBearbeiten
 
Reaktion: Thiocyanat-Ionen und Eisen(III)-Ionen reagieren im wässrigen Milieu zum Komplex Pentaaquathiocyanatoferrat(III), welcher blutrot erscheint.


Nachweis mit KupfersulfatBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Redoxreaktion,   Komplexbildung
pH
Indikation zunächst grün, im Überschuss schwarz, mit Sulfit weiß
 
zunächst grün, im Überschuss schwarz, mit Sulfit weiß

Ein weiterer spezifischer Nachweis kann mit Kupfersulfatlösung erfolgen.

DurchführungBearbeiten

Zur in Wasser gelösten Ursubstanz wird frisch bereitete Kupfer(II)-sulfat zugegeben. Bei Reaktion von Thiocyanat-Ionen mit Kupfer(II)-Ionen beobachtet man zunächst eine grüne Färbung der Lösung (siehe Bild linkes Reagenzglas). Beim Vorhandensein von Thiocyanat-Ionen oder Kupfer(II)-Ionen im Überschuss bildet sich ein schwarzer Niederschlag. (siehe Bild mittiges Reagenzglas) Wird der Niederschlag mit Sulfit-Ionen behandelt, so löst sich der schwarze Niederschlag und es bildet sich ein weißer NS. (Redoxreaktion, siehe Bild rechtes Reagenzglas)

ErklärungBearbeiten

  Reaktion: Thiocyanat-Ionen reagieren mit Kupfer(II)-Ionen zu schwarzem, wasserunlöslichem Kupfer(II)-thiocyanat.

  Reaktion: Schwarzes Kupfer(II)-thiocyanat reagiert mit Sulfit-Ionen im wässrigen Milieu zu weißem Kupfer(I)-thiocyanat, Thiocyanat-Ionen, Sulfat-Ionen und Oxonium-Ionen.

NitratBearbeiten

Nitratnachweis mittels RingprobeBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Redoxreaktion,   Komplexbildung
pH <<7 schwefelsauer
Indikation brauner Ring
 
positive Ringprobe
DurchführungBearbeiten

Zum Nitratnachweis mittels Ringprobe wird die Analysensubstanz mit einigen Tropfen   Eisen(II)-sulfat-Lösung und verdünnter   Schwefelsäure versetzt. Anschließend hält man das Reagenzglas schräg und lässt am Rand vorsichtig einige Tropfen konzentrierter   Schwefelsäure herunterlaufen, um die Lösung zu unterschichten. Eine ringförmige Braunfärbung an der Grenzschicht zeigt Nitrat an. Zum besseren Erkennen bei geringer Konzentration hält man das Reagenzglas vor einen weißen Kittelärmel oder gegen ein Blatt Papier. Je nach Konzentration kann der Ring auch bis auf ein fahles Violett verringert sein, es ist daher eine Negativprobe zum Vergleich sehr hilfreich.

ErklärungBearbeiten

An der Schichtgrenze von Probelösung und Schwefelsäure findet eine Redoxreaktion statt:

 
Nitrat-Ionen werden zu Stickstoffmonoxid reduziert und die Eisen(II)-Ionen zu Eisen(III)-Ionen oxidiert

Im weiteren Reaktionsverlauf bildet sich ein Komplex, der für die Braunfärbung sorgt, die namensgebend für die Nachweisreaktion ist:

 
Aus Eisen(II)-Ionen an den sich Stickstoffmonoxid angelagert hat, bildet sich in wässriger Lösung der Pentaaquanitrosyleisen(II)-Komplex
StörungBearbeiten

Es kann zu Konzentrationsniederschlag entlang der Schichtgrenze kommen. Diese ist meist weiß und lässt subtil positive Ergebnisse nicht mehr erkennen.

Nitrit-Ionen stören ebenfalls diesen Nachweis, da sich die Lösung bereits bei der Zugabe der Eisen(II)-Lösung braun färbt. Durch Kochen mit   Harnstoff werden anwesende Nitrit-Ionen beseitigt.

 
Salpetrige Säure und Harnstoff reagieren zu Stickstoff, Kohlendioxid und Wasser

Nitratnachweise mit Lunges ReagenzienBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Redoxreaktionen, Bildung eines   Azofarbstoffes
pH < essigsauer
Indikation rote Farbe
DurchführungBearbeiten

Bei dieser Reaktion muss die Lösung Nitritionen-frei sein. Man kann entweder eine Abtrennung (siehe #Nitratnachweis mittels Ringprobe) probieren oder vor der Zugabe von Zink die Nitritionen mit   Amidoschwefelsäure zu Stickstoff reduzieren.

Die Lösung wird, wenn sie sauer ist, mit Carbonationen neutralisiert und anschließend mit Essigsäure, auf einer Tüpfelplatte, angesäuert. Danach kommen einige Tropfen Sulfanilsäure und ein Kristall 1-Naphthylamin hinzu. Es darf an dieser Stelle keine Färbung auftreten, ansonsten ist die Probelösung nitrithaltig, was mit Zugabe von Harnstoff behoben werden muss. Nun wird noch etwas Zinkstaub hinzugegeben, der Nitrationen zu Nitritionen reduziert und für eine langsame gelb-orange Färbung der Lösung und eine rote Färbung des Kristalls sorgt.

ErklärungBearbeiten
 
Nitrat wird durch Zinkstaub und Eisessig (Ethansäure) zu Nitrit reduziert.
 
Salpetrige Säure wird Amidoschwefelsäure zu Schwefelsäure, Stickstoff und Wasser reduziert

Der Rest ist analog zum Nitritnachweis mit Lunges Reagenzien.

StörungBearbeiten

Der Nachweis wird durch die Anwesenheit von Nitrit-, Sulfit-, Thiosulfat- und Hexacyanoferrat(III)-Ionen gestört.

NitritBearbeiten

  Nitrit (NO2-) kommt als Salz der Salpetrigen Säure (HNO2) vor.

Nitritnachweis mit Lunges ReagenzienBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Bildunges eines   Azofarbstoffes
pH <7 schwach sauer
Indikation Rotfärbung
DurchführungBearbeiten

Die Probelösung muss bei Untersuchung auf Nitrit-Ionen keine besonderen Eigenschaften besitzen. Sie sollte nur nicht zu sauer sein, ansonsten muss die Lösung mit Carbonat-Ionen neutralisiert werden. Nun wird die Probelösung wiederum mit stark konzentrierter   Essigsäure angesäuert. Danach kommen jeweils 2–3 Tropfen   Sulfanilsäure (Lunge I) hinzu und ein Kristall   1-Naphthylamin (Lunge II). Nimmt der Kristall an dieser Stelle eine rote Färbung an, so sind Nitrit-Ionen in der Lösung enthalten.

ErklärungBearbeiten

Durch Zugabe von Sulfanilsäure (1) und   1-Naphthylamin (3) bildet sich zuerst ein   Diazoniumsalz (2), das mit Naphthylamin weiter zu einem   Azofarbstoff (4) reagiert und die Lösung sehr schnell rot färbt:

PermanganatBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:   Redoxreaktion,   Iodprobe
pH <<7 schwefelsauer
Indikation Gelbfärbung, mit Stärke intensiv blau bis schwarz

Um   Permanganat-Ionen nachzuweisen, gibt es eine Reihe von Experimenten, wobei immer auf die Fähigkeit des MnO4, Stoffe zu oxidieren, zurückgegriffen wird.

Nachweis mit IodidBearbeiten

Eine Reaktion, bei der man sehr schön erkennen kann, dass es sich um Permanganat-Ionen handelt, ist die Oxidation von   Iodid-Ionen in einer   Kaliumiodid-Lösung.

DurchführungBearbeiten

Der Probelösung (schwach violett bis violett, schwefelsauer) wird eine gesättigte Kaliumiodidlösung zugegeben. Eine Gelbfärbung ist erstes Anzeichen für die Oxidation der Iodid-Ionen zu elementarem   Iod. Um jedoch sicher zu sein, wird etwas   Stärke zu der vermeintlichen   Iod-Kaliumiodid-Lösung gegeben: Eine intensive blaue bis schwarze Färbung zeigt elementares Iod an.

ErklärungBearbeiten
 
Permangant-Ionen, Iodid-Ionen und Oxonium-Ionen reagieren zu Iod, Mangan(II)-Ionen und Wasser.
 
Iod (gelb) und Stärke (weiß) reagieren zu Iodstärke (blau-schwarz), welches in wässriger Lösung ausfällt.
Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Die quantitative und qualitative Bestimmung von Phosphor erfolgt über das Phosphat (genauer Orthophosphat PO43−). Gebundener Phosphor wird hierzu gegebenenfalls durch oxidierenden Aufschluss in Phosphat überführt.

PhosphatBearbeiten

Phosphat als ZirkoniumphosphatBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Fällungsreaktion
pH << 7 stark salzsauer
Indikation durchsichtiger Niederschlag
DurchführungBearbeiten

Phosphat (PO43–) lässt sich als Zirkoniumphosphat nachweisen. Dazu wird die stark salzsaure Analysenlösung mit möglichst frisch hergestellter Lösung von   Zirconiumoxidchlorid auch Zirkonylchlorid (ZrOCl2) oder   Zirconiumoxidnitrat auch Zirkonylnitrat (ZrO(NO3)2) versetzt. Es fällt ein durchsichtig-milchiger, gallertartiger, flockiger Niederschlag aus. Bei verdünnten Lösungen kann ein Erwärmen der Probe die Reaktion beschleunigen.

ErklärungBearbeiten
 
Phosphat und Zirconylchlorid reagieren in saurer Lösung zu einem milchigen Niederschlag von Zirkoniumhydrogenphosphat, Wasser und Salzsäure.

Nachweis mit MolybdatlösungBearbeiten

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Komplexbildung
pH <7
Indikation gelber Niederschlag
DurchführungBearbeiten

Die schwermetallfreie Probelösung wird mit konzentrierter