Chemisches

Einführungspraktikum

für Chemiker

Inhaltsverzeichnis

1 Sicherheitsaspekte im chemischen Einführungspraktikum.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.1 Versuchsvorbereitung.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.2 Betreten des Laborbereiches. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.3 Arten der Verletzungen, sowie Hilfsmaßnahmen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.3.1 Verletzungen durch mechanische Einflüsse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.3.2 Verbrennungen.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.3.3 Augenverletzungen.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.3.4 Vergiftungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.3.5 Verätzungen der Haut. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.4 Behandlung der einzelnen Stoffklassen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.5 Entsorgung von Abfällen.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.5.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.5.2 Abfallgruppen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2 Die Experimente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.1 Arbeitstechnik, Sicherheit, Sauberkeit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Versuch 1: Bunsenbrenner. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Versuch 2: Glasbearbeitung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Versuch 3: Korkbohren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Versuch 4: Erhitzen und Mischen im Reagenzglas.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

Versuch 5: Siedeverzug. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Versuch 6: Eindampfen von Lösungen, Rückstände. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Versuch 7: Sauberkeit, Verunreinigung von Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.2 Trennmethoden. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Versuch 8: Filtration, Abklatschen eines Papierfilters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Versuch 9: Zentrifuge - Bariumsulfat.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

4 2 2Versuch 10: Trennung von CuSO , SiO und I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2Versuch 11: Trennung von PbCl und AgCl. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Versuch 12: Trennung durch Sublimation.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.3 Trennungen durch Verteilungsverfahren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Versuch 13: Entfernung von Iod aus Petrolether. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

2.4 Schmelzverhalten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Versuch 14: Schmelzpunktbestimmungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Versuch 15: Abkühlungskurven. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2.5 Thermodynamik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Versuch 16: Volumen- und Temperatureffekt Ethanol/Wasser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2 2 2Versuch 17: Lösungswärme von CaCl und CaCl x 6 H O. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Versuch 18: Lösungsenthalpie von NaOH. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

1

2 4Versuch 19: Verdünnungsenthalpie von H SO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.6 Massenwirkungsgesetz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3Versuch 20: Gleichgewichtsverschiebung beim Fe(SCN) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Versuch 21: Chromat/Dichromat-Gleichgewicht. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Versuch 22: Löslichkeitsprodukt am Beispiel Kaliumperchlorat und Kupfercarbonat. . . . . . . 22

2.7 Säure/Base-Gleichgewichte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Versuch 23: pH-Bestimmungen mit pH-Papier. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Versuch 24: pH-Werte von Salzlösungen (Hydrolyse). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Versuch 25: pH-Werte von hydratisierten Kationen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Versuch 26: Pufferwirkung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Versuch 27: Pufferwirkung von Leitungswasser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Versuch 28: Indikatoren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Versuch 29: Titration einer Säure mit Natronlauge. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.8 Redoxreaktionen.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Versuch 30: Metalle und Säuren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Versuch 31: Spannungsreihe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

4Versuch 32: Redoxpotential und pH-Wert (KMnO ). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2 2Versuch 33: Redoxamphoterie am Beispiel H O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Versuch 34: Redoxverhalten der Halogene. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Versuch 35: Lokalelemente.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Versuch 36: Elektrolyse von verdünnter Schwefelsäure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

2.9 Reaktionsgeschwindigkeit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3Versuch 37: Reaktionsgeschwindigkeit (Natriumthiosulfat und FeCl ). . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3 Versuch 38: Homogene Katalyse (Natriumthiosulfat und FeCl ). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2 2Versuch 39: Heterogene Katalyse (H O -Zerfall). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

4Versuch 40: Autokatalyse (KMnO und Oxalsäure). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.10 Schwefel-Verbindungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

Versuch 41: Sulfidionen als Reduktionsmittel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

Versuch 42: Sulfid-Nachweis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

Versuch 43: pH-Abhängigkeit der Sulfidfällung.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Versuch 44: Wirkungen der Schwefelsäure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Versuch 45: Sulfat-Nachweis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

2.11 Stickstoff-Verbindungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

Versuch 46: Nitrat-Nachweis.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

2.12 Phosphate.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

Versuch 47: Reaktionen der Phosphate. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

Versuch 48: Phosphat-Nachweise im Dünger. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

2.13 Borate und Ester. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Versuch 49: Boratnachweis als Borsäuretrimethylester. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Versuch 50: Boratgläser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

2.14 Organische Reagenzien in der Analytik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Versuch 51: Aluminiumnachweis mit Alizarin-S. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

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Versuch 52: Aluminiumnachweis mit Morin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Versuch 53: Eisennachweis mit Phenanthrolin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Versuch 54: Bismutnachweis mit Thioharnstoff. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Versuch 55: Nickelnachweis mit Diacetyldioxim. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

2.15 Teilbereich Anorganische Chemie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

2.16 Reaktionen der Elemente in der Kupfergruppe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Versuch 56: Reaktionen mit Kaliumiodid. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

Versuch 57: Reaktionen mit Natronlauge. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

Versuch 58: Reaktionen mit Ammoniak. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

Versuch 59: Reaktionen mit Kaliumchromat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

Versuch 60: Reaktionen mit Thioacetamid. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

Versuch 61: Weitere wichtige Reaktionen des Quecksilbers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

Versuch 62: Weitere wichtige Reaktionen des Bleis.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

Versuch 63: Weitere wichtige Reaktionen des Bismuts. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

Versuch 64: Weitere wichtige Reaktionen des Kupfers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

2.17 Reaktionen der Elemente in der Arsengruppe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

Versuch 65: Sulfide der Arsengruppe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

Versuch 66: Marshsche Probe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Versuch 67: Leuchtprobe auf Zinn. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Versuch 68: Unterschiedliches Reduktionsverhalten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

2.18 Die Elemente der Ammoniumsulfidgruppe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

Versuch 69: Hydrolysefällungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

Versuch 70: Verhalten gegenüber Ammoniak und Natronlauge.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

2Versuch 71: Verhalten gegenüber H S. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

Versuch 72: Weitere wichtige Reaktionen des Kobalts.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

Versuch 73: Weitere wichtige Reaktionen des Eisens. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

Versuch 74: Weitere wichtige Reaktionen des Mangans. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

Versuch 75: Weitere wichtige Reaktionen des Chroms. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

Versuch 76: Weitere wichtige Reaktionen des Aluminiums. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

Versuch 77: Weitere wichtige Reaktionen des Zinks. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

2.19 Analysen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

3

1 Sicherheitsaspekte im chemischen Einführungspraktikum

Aufgrund der erfahrungsgemäß fehlenden Laborpraxis der Studienanfänger in der Fachrichtung Chemie

ist es notwendig, dass jeder Praktikumsteilnehmer sich im klaren darüber wird, welche Gefahren ein

chemischer Praktikumsbetrieb mit sich bringt. In den nachfolgenden Ausführungen wird nur auf die

erfahrungsgemäß häufigsten Unfälle hingewiesen. Weitere Einzelheiten werden im Begleitseminar

erläutert. Zusätzliche Informationen sind über Lehr- und Praktikumsbücher sowie Spezialliteratur

zugänglich. Explizit möchten wir auf den Sicherheitsfilm “Alles wird gut” verweisen. Die nachfolgenden

Erläuterungen sollen keinesfalls dazu dienen, die Eigenverantwortung eines jeden Praktikanten zu

verringern! Jeder Praktikant muss sich in Hinblick auf die Vermeidung von Unfällen in seinem eigenen

Interesse, im Interesse seiner Mitpraktikanten und im Interesse des Aufsichtspersonals selbst informieren!

Um den sicheren Ablauf der Versuche zu gewährleisten, sind besondere Vorsichtsmaßnahmen

erforderlich.

1.1 Versuchsvorbereitung

Jeder Praktikant hat sich, bevor er mit dem Versuch beginnt, über folgendes zu informieren:

- Den Ablauf der Reaktion,

- die Gefährlichkeit jedes einzelnen beteiligten Stoffes, auch solcher Stoffe, die bei der Reaktion

entstehen bzw. entstehen könnten,

- die zu treffenden Sicherheitsmaßnahmen und

- die ordnungsgemäße Entsorgung von Abfallstoffen.

1.2 Betreten des Laborbereiches

Grundsätzlich:

a) Im Laborbereich ist das Tragen einer Schutzbrille vorgeschrieben!

Dies gilt auch bei der Durchführung scheinbar ungefährlicher Experimente wie Ablesen von

Messdaten, Arbeiten mit verdünnten Lösungen oder Spülen von Geräten (die häufigsten Unfälle

passieren beim Spülen)!

b) Im Laborbereich muss eine Schutzkleidung getragen werden!

Zulässig sind nur vorne geknöpfte weiße Baumwollkittel. Kittel aus reinen Kunstfasern sind verboten,

da hier erhöhte Brandgefahr besteht. Bei Bränden verkleben die verschmorten Kunstfaserstücke mit

der Haut und führen zu schweren Verbrennungen und bleibenden Brandnarben!

c) Tragen von Schutzhandschuhen!

Das Tragen von Schutzhandschuhen ist beim Arbeiten mit ätzenden bzw. giftigen Flüssigkeiten und

Gasen vorgeschrieben. Da aber nicht ständig mit solchen Chemikalien umzugehen ist, sollte man

die Schutzhandschuhe nicht permanent tragen - vor allem nicht außerhalb des Praktikums! Unter

den schwarzen Handschuhen sind zweckmäßigerweise Stoffhandschuhe (Einheitsgröße!) zu tragen,

um einer Geruchsbildung vorzubeugen.

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d) Arbeiten unter den Abzügen!

Generell muss unter dem Abzug bei möglicher Gasentwicklung, mit unbekannten

Substanzgemischen, konzentrierten Säuren und Laugen sowie giftigen Verbindungen gearbeitet

werden. Wenn nicht am Abzug gearbeitet wird, ist dieser stets zu schließen. Alle Manipulationen im

Abzug sollten bei möglichst tief heruntergezogenem Frontschieber ausgeführt werden.

e) Genuss- und Nahrungsmittel im Laborbereich!

Um die orale Aufnahme von chemischen Reagenzien zu vermeiden, ist es verboten, im Laborbereich

zu essen, zu trinken oder zu rauchen, sowie Lebensmittel oder Genussmittel, d.h. alle für den oralen

Bedarf bestimmten Stoffe, aufzubewahren. Jeder Praktikant sollte sich zweckmäßigerweise ein

Handtuch und ein Stück Seife mitzubringen (Aufbewahrung im Spind), um nach der Arbeit (oder in

Pausen) die Hände gründlich zu säubern!

f) Chemische Reagenzien!

Die Durchführung von "Geschmacksproben" jeglicher Art an chemischen Reagenzien ist strengstens

verboten! Alle Tätigkeiten, die dazu führen könnten, dass Reagenzien in den Mundbereich gelangen,

sind zu unterlassen. Beim Pipettieren z. B. darf auf keinen Fall mit dem Mund angesaugt, sondern

muss mit einem Peleusball gearbeitet werden. Jede direkte Berührung mit Chemikalien ist zu

vermeiden (sauberes Arbeiten!). Bei den Reagenzienflaschen in den Regalen ist darauf zu achten,

dass sie immer mit einem Stopfen versehen sind, damit leichtflüchtige Bestandteile nicht in den

Raum gelangen.

g) Gashähne!

Das Abstellen der Gaszufuhr soll nicht am Bunsenbrenner vorgenommen werden, sondern der

Gashahn an der Laboreinrichtung muss abgestellt werden. Seit dem WS 96/97 sind spezielle

Sicherheitsgasschläuche vorgeschrieben. Gasschläuche, die mit Reagenzien in Berührung

gekommen sind, sind zu überprüfen, ob sie hart, brüchig oder porös geworden sind. Schlechte

Gasschläuche müssen gegen neue ausgetauscht werden.

1.3 Arten der Verletzungen, sowie Hilfsmaßnahmen

Grundsätzlich:

Bei allen Verletzungen und Unfällen ist unbedingt und sofort der Assistent zu verständigen. Dies

beinhaltet, dass jeder Praktikant darüber informiert ist, mit welchen Chemikalien sein Nachbar arbeitet,

um erstens Unfälle zu vermeiden und um zweitens beim Eintreffen der Assistenten die Unfallursache so

schnell wie möglich zu klären, so dass wirkungsvolle Gegenmaßnahmen getroffen werden können.

1.3.1 Verletzungen durch mechanische Einflüsse

Die meisten Verletzungen im Laborbereich, die auf mechanische Einflüsse zurückzuführen sind,

entstehen beim Arbeiten mit Glas.

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Vorsorge:

- Nur rund geschmolzene Glasstäbe und -rohre verwenden,

- Glasgeräte mit Sprung, sowie Gläser mit scharfkantigen Öffnungen an Gerätehälsen sind zu

entsorgen, durch neue zu ersetzen oder soweit möglich rundzuschmelzen,

- beim Verkleinern (Durchbrechen) von Glasstäben oder -rohren werden die Hände mit einem Tuch

oder Lappen geschützt. Vorsicht, dass beim Auseinanderziehen der Glasrohre keine sich in der Nähe

befindliche Person verletzt wird,

- beim Durchführen von Glasrohren durch Gummistopfen Lappen benutzen, Glasrohr mit Glycerin

gleitfähig machen und das Rohr möglichst kurz fassen,

- beim Arbeiten mit dem "Korkbohrer" nie den Bohrer in Richtung der Handfläche ansetzten.

Hilfsmaßnahmen:

- Sofort den Assistenten benachrichtigen, der entscheidet, ob ein Arzt aufgesucht werden muss,

- keine Versuchsfortführung bis zur Entscheidung des Assistenten,

- Fremdkörper in der Wunde nicht beseitigen,

- Infektionsgefahr vermeiden,

- bei kleinen Wunden Pflaster oder Verbandpäckchen, bei starken Blutungen Druckverband,

- Wunden sind immer zu verbinden, nur Verbandszeug verwenden,

- verletzte Hautstellen erhöhen im Labor die Vergiftungs- und Infektionsgefahr; daher beim weiteren

Arbeiten Gummihandschuhe tragen (Stoffhandschuhe nicht vergessen!).

1.3.2 Verbrennungen

Die größte Anzahl der Verbrennungen beruht auf mangelnder Sorgfalt im Umgang mit heißem Glas bzw.

heißen Glasgeräten! (Glas mit einer Temperatur von 400 °C kann optisch nicht von Glas mit einer

Temperatur von 20 °C unterschieden werden!).

Vorsorge:

- In der Flamme bearbeitete Glasgeräte vollständig abkühlen lassen,

- heiße Gefäße mit entsprechenden Hilfswerkzeugen anfassen: Tiegelzange, Reagenzglasklammer,

Gummischlauchstücke für die Finger,

- da bei exothermen Reaktionen Temperaturen von über 100 °C im Reaktionsgefäß entstehen können,

sind entsprechende Vorsichtsmaßnahmen erforderlich (z.B. Abzug, Kühlung,...),

- leicht brennbare Lösungsmittel sind von Zündquellen fernzuhalten.

Hilfsmaßnahmen:

- Sofort den Assistenten benachrichtigen,

- bei Verbrennungen besteht große Infektionsgefahr, nicht weiterarbeiten, keine Reagenzien auf die

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Brandwunde kommen lassen,

- bei brennender Kleidung die Person sofort unter die Notdusche zerren oder die Löschdecke

verwenden,

- bei größeren Verbrennungen verbrannte Flächen mit keimfreiem Verbandmaterial abdecken, Arzt

aufsuchen,

- bei leichteren Verbrennungen ausreichend (mindestens 15 Minuten) lange mit kaltem Wasser

spülen.

1.3.3 Augenverletzungen

Die größte Anzahl der Augenverletzungen beruht auf Verspritzen von gefährlichen Flüssigkeiten

(Siedeverzug, exotherme Reaktion, Spülen etc.), die dann in den Augenbereich gelangen.

Vorsorge:

- Schutzbrille aufsetzen; jeder muss sich an das Tragen der Schutzbrille gewöhnen!

- Reaktionsgefäße, Spülgefäße u.a. nie in Richtung der Augen halten, aber auch auf keinen Fall in

Richtung eines Mitpraktikanten oder Assistenten,

- konzentrierte Säuren bzw. Laugen erst abkühlen lassen, dann im möglichst weit geschlossenen

Abzug (Handschuhe tragen) mit Leitungswasser verdünnen (Reihenfolge beachten, notfalls kühlen)

und anschließend fachgerecht entsorgen.

Hilfsmaßnahmen:

- Sofort den Assistenten benachrichtigen,

- sind Fremdkörper in das Auge eingedrungen, beide Augen ruhig stellen, sofort zum Augenarzt!

- Beim Eindringen von gefährlichen Flüssigkeiten:

Sofort bei geöffnetem Auge mindestens 15 Minuten unter fließendem kaltem Wasser (Augendusche)

spülen. Da der Verletzte aufgrund von Schmerzen oft nicht in der Lage ist, sofort selbst zu reagieren,

müssen Mitpraktikanten (wenn kein Assistent in unmittelbarer Nähe ist) im Notfall mit Gewalt den

Verletzten zum Spülen des Auges bringen. Danach möglichst schnell den Augenarzt aufsuchen.

- Sämtliche Neutralisationsversuche sind zu unterlassen!

1.3.4 Vergiftungen

Das Auftreten von Vergiftungen in Laboratorien beruht in den meisten Fällen darauf, dass die

Sicherheitsvorschriften nicht eingehalten worden sind.

Vorsorge:

- Beim Pipettieren darf nicht mit dem Mund angesaugt werden,

- Lebensmittel dürfen nicht im Laborbereich aufbewahrt worden,

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- das Arbeiten mit Chemikalien, die giftige Dämpfe bzw. Gase entwickeln, ist am Laborplatz im

Praktikumssaal verboten,

- Gefäße, in denen eine Reaktion noch nicht zum Stillstand gekommen ist, dürfen nicht vom Abzug

zum Laborplatz getragen werden, da giftige Gase bzw. Dämpfe in den Raum gelangen können.

Reaktionen unter dem Abzug erst vollständig abklingen lassen und erst nach dem Abkühlen die

Gefäße aus dem Abzug nehmen!

Hilfsmaßnahmen:

- Sofort den Assistenten verständigen,

- bei Vergiftungen im Magenbereich:

- Sofort den betreffenden Stoff ermitteln, da die einzuleitenden Hilfsmaßnahmen sehr

unterschiedlich sind,

- bei Säuren oder Laugen, die verschluckt wurden, nur Leitungswasser trinken,

- in allen Fällen umgehend eine Unfallklinik aufsuchen,

- weitere Informationen erfolgen im Sicherheitsseminar, dessen Teilnahme Pflicht (Bescheinigungen!)

ist, d.h. bei Abwesenheit darf das Praktikum nicht begonnen werden.

1.3.5 Verätzungen der Haut

Die häufigsten Verätzungen treten im Handbereich auf.

Vorsorge:

- Beim Arbeiten mit konzentrierten Säuren oder Laugen Schutzhandschuhe benutzen,

- Überkochen, Verspritzen oder Umkippen der Gefäße vermeiden,

- Glasgefäße nicht zu hoch befüllen.

Hilfsmaßnahmen:

- sofort den Assistenten benachrichtigen,

2 4- außer bei konz. H SO mit fließendem kaltem Wasser behandeln,

2 4- bei konz. H SO erst mit einem Tuch die Säure abwischen und anschließend mit fließendem kaltem

Wasser behandeln,

- bei HF-Verätzungen sofort mit viel Wasser spülen, im Bedarfsfall Calciumgluconat auftragen und

dann umgehend in die Unfallklinik,

- weiteres Vorgehen muss im Einzelfall entschieden werden.

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1.4 Behandlung der einzelnen Stoffklassen

Die Behandlung der einzelnen Stoffklassen erfolgt im Seminar. Dort wird ausführlich die Gefährlichkeit

der einzelnen Reagenzien sowie die Verhütung von Unfällen beschrieben!

Es wird hier nochmals darauf hingewiesen, dass es Pflicht ist, am Sicherheitsseminar zum Praktikum

teilzunehmen. Teilnehmer, die nicht anwesend sind, können vom Praktikum ausgeschlossen werden.

1.5 Entsorgung von Abfällen

1.5.1 Allgemeines

Oberster Grundsatz (gilt nicht nur für chemische Laboratorien!):

Der am besten zu entsorgende Abfall ist derjenige, der erst gar nicht entsteht!

Viele chemische Abfälle, im Chemischen Einführungspraktikum besonders die

Schwermetallsuspensionen und die Lösungsmittelabfälle, gehören zum Sondermüll und sind

dementsprechend problematisch. Arbeiten Sie daher mit möglichst geringen Mengen, um die

Sonderabfallbelastung gering zu halten!

Da die Abfallentsorgung nicht ungefährlich ist, sollten einige Punkte beachtet werden:

! Reaktive Festsubstanzen (z.B. Bleidioxid, Schwermetallcarbonate) dürfen erst nach dem

Abreagieren (z.B. in Säure) in die Abfallbehälter gegeben werden.

! Die anderen Feststoffe und Analysenreste werden in speziellen PE-Weithalsbehältern gesondert

gesammelt.

! Filterpapiere können, wenn sie relativ sauber sind, in den normalen Müll gegeben werden; bei

größeren Mengen anhaftender hartnäckiger Schwermetallreste müssen auch diese in speziellen PE-

Weithalsbehältern gesondert gesammelt werden.

! Das früher übliche Eindampfen der Schwermetallsuspensionen sollte möglichst vermieden werden.

Daher bitte nicht mit unnötig großen Wassermengen spülen, sonst sind in kürzester Zeit alle

Schwermetallkanister voll!

! Folgende Schwermetalle bzw. deren Salze werden gesammelt: ARSEN, ANTIMON, BISMUT, BLEI,

CADMIUM, CHROM(III), COBALT, KUPFER, NICKEL, QUECKSILBER, (SILBER s.u.).

! Der nötige Transport der Lösungen oder Suspensionen zu den Schwermetallkanistern muss in

verschlossenen Gefäßen erfolgen; dabei nicht die Hand zum Verschließen verwenden!

! Nur angesäuerte und abreagierte Lösungen bzw. Suspensionen in die Sammelgefäße geben!

! Bei der Zugabe chemischer Abfälle in einen Abfallbehälter ist größte Vorsicht geboten, da

sich im Behälter in der Regel ein Gemisch mit unbekannten Eigenschaften befindet, das mit

den zugegebenen Substanzen sehr heftig reagieren kann! Es sollte deshalb zunächst nur eine

kleine Menge in den Abfallbehälter gegeben und eine mögliche Reaktion (Erwärmung, Nebelbildung,

Gasentwicklung, Aufschäumen) abgewartet werden. Tritt keine Reaktion ein, so wird der Rest

portionsweise zugegeben. In Zweifelsfällen Assistentin/Assistenten fragen!

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! Unter keinen Umständen dürfen elementare Metalle, die mit Säuren

Wasserstoff entwickeln, in die Schwermetallabfallbehälter gelangen (Bildung

großer Mengen Arsen- bzw. Antimonwasserstoff)!

! Der bei den Schwermetallkanistern aufgesetzte Büchner Trichter dient als Sieb, um zusätzlich

Glasperlen, Siedesteine o.ä. zurückzuhalten. Er darf nicht entfernt werden!

1.5.2 Abfallgruppen

Säuren und Laugen

- Verdünnt: Unter dem Abzug annähernd neutralisieren (Methylrot als Indikator!), erst

danach in den Ausguss geben und mit viel Wasser wegspülen.

- Konzentriert: Zunächst durch Einrühren in ein Gefäß mit Wasser (bei konzentrierter

Schwefelsäure notfalls Eis verwenden) verdünnen und wie oben entsorgen.

Organische Lösungsmittel

2Halogenfreie und halogenhaltige organische Lösungsmittel werden in Metallkanistern im H S-Raum

gesammelt. Sie müssen von einer (sofern vorhandenen) wässrigen Phase abgetrennt werden, was

entweder mit dem Scheidetrichter oder mittels einer Pasteurpipette geschehen kann.

Metallische Rückstände

- Granalien, Eisennägel o.ä. sollten gesäubert und möglichst für eine Wiederverwendung gesammelt,

andernfalls in einen gewöhnlichen Laborabfalleimer gegeben werden.

- Metallpulver ist in Säuren zu lösen und nach dem Abreagieren in den Schwermetallabfallbehälter

oder bei wenig wassergefährdenden Metallen in den Ausguss zu geben.

- Quecksilber wird beim Anfall geringer Mengen (Nachweisreaktion) in halbkonz. Salpetersäure gelöst

und nach dem Abreagieren den Schwermetallabfällen hinzugefügt, bei größeren Mengen

(zerbrochene Thermometer) erfolgt eine getrennte Sammlung (Assistent benachrichtigen!).

Silberabfälle

Wenn möglich getrennt; das dürfte aber nur bei den Vorversuchen praktikabel sein. Dabei dürfen nur

salzsaure Suspensionen in den Behälter gegeben werden, da sich im ammoniakalischen Milieu explosives

Knallsilber bilden kann!

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Chromate und Dichromate

Die Lösungen und/oder Niederschläge werden mit Schwefelsäure angesäuert und dann mit einem

Überschuss an Eisen(II)-sulfat oder besser Natriumsulfit reduziert, bis keine Farbänderung mehr

2erkennbar ist, und in den Schwermetallsammelbehälter gegeben. Im letzten Fall entsteht SO ; also

unbedingt im Abzug arbeiten!

Naphthalin und Biphenyl

Aufgrund der schlechten Löslichkeit in “harmlosen” organischen Lösungsmitteln werden Naphthalin und

Biphenyl zusammen mit den Reagenzgläsern in einem gesonderten PE-Weithalsbehälter gesammelt. Um

Platz zu sparen, kann man vorsichtig die Reagenzgläser zerstoßen.

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2 Die Experimente

Am ersten Tag findet zunächst die Platzübernahme statt; im weiteren Verlauf sollten die Sicherheits- und

Laboreinrichtungen vorgestellt werden. Eine Feuerlöschübung ist ebenfalls geplant; dabei muss jeder

Praktikant einmal selbst den Feuerlöscher bedient haben!

2.1 Arbeitstechnik, Sicherheit, Sauberkeit

Versuch 1: Bunsenbrenner

Durch Schließen der Luftzufuhr erzeugt man eine leuchtende Flamme. Dass sie durch glühende

Kohlenstoff-Partikel leuchtet, erkennt man, wenn man eine trockene, saubere Porzellanschale kurzzeitig

in die Flamme hält. Man öffnet die Luftzufuhr, bis die bekannte, gegliederte, ruhig brennende

Bunsenbrennerflamme entsteht, und hält wieder eine trockene Porzellanschale in die Flamme. Zur

Gasersparnis ist der Brenner nach Gebrauch stets auszustellen. Häufig benützte Abwandlungen des

Bunsenbrenners sind der Teclu-, der Heintz- und der Mekerbrenner.

Aufgabe:

Skizzieren Sie einen Bunsenbrenner und deuten Sie Temperaturverteilung, oxidierende und reduzierende

Zonen der Flamme an. Besprechung im Gruppenseminar!

Porzellantiegel benutzt man zum Glühen fester Stoffe oder zu solchen Schmelzen, deren chemische

Natur die Verwendung von Porzellan erlaubt. Beim Glühen hängt der Tiegel so in einem Tondreieck, das

auf einem verstellbaren Eisenring am Stativ liegt, dass er vom oberen, heißesten Teil der Flamme umspült

wird. Durch Auflegen eines Tiegeldeckels kann Verspritzen der Substanz verhindert und die Temperatur

im Tiegel erhöht werden. Ebenso lässt sich auf diese Weise Luftsauerstoff fernhalten. Heiße Tiegel

entfernt man mit der Tiegelzange aus der Flamme und stellt sie stets nur auf einer hitzebeständigen

Unterlage (Keramikdrahtnetz, Steingutkachel) ab.

Reicht die mit dem Bunsen- oder Teclubrenner erzielbare Temperatur nicht aus, so verwendet man das

Gebläse. Der Anfänger neigt dazu, alle Glüh- und Schmelzoperationen mit dem Gebläse auszuführen.

Dadurch können aber ganz unerwünschte chemische Reaktionen, z.B. thermische Dissoziation von

Verbindungen, eintreten. Außerdem steigt der Angriff des Schmelzgutes auf das Tiegelmaterial oft stark

mit zunehmender Temperatur an. Deshalb führt man Schmelzen immer bei der niedrigstmöglichen

Temperatur aus, wenn nicht ausdrücklich eine andere Arbeitsweise vorgeschrieben ist.

Zwar reicht für die einfachen Manipulationen an Glas (z.B. Rundschmelzen von Schnittflächen oder

Ausziehen von Pipetten) der Bunsenbrenner aus, trotzdem sollte das Arbeiten mit einem Gebläse geübt

werden. Unter Anleitung der Assistenten können verschiede (nützliche) Glasgeräte hergestellt werden.

Versuch 2: Glasbearbeitung

a) Schneiden von Glasrohr und Glasstäben

Man ritzt ein nicht zu weites (Durchmesser 3 bis 6 mm) Glasrohr oder einen Stab an der gewünschten

Stelle mit einer Glasfeile oder einem Glasmesser auf etwa 1/4 des Umfangs ein, nimmt das Rohr dann

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"so in die Hände, dass die Daumen gegenüber der Kerbstelle anliegen, und bricht etwas ziehend" unter

geringem Druck die beiden Teile auseinander. Weite Rohre splittern hierbei leicht. Bei ihnen ritzt man den

ganzen Umfang ziemlich tief ein und berührt die Kerbstelle mit einem heißen Eisenstift oder einem dünnen

glühenden Glasstab. Meist springt dann das Rohr an dieser Stelle ein. Ein Sprung, der nicht ganz

herumläuft, kann mit einem heißen Gegenstand weiter getrieben werden. Auch das Auflegen eines

glühenden, entsprechend gebogenen Eisendrahtes oder das Umwickeln der Kerbstelle mit einem

elektrisch geheizten Draht ist oft nützlich. Alle abgeschnittenen Glasgegenstände sind scharfkantig, sie

führen leicht zu Verletzungen oder zu Beschädigungen der Schläuche und müssen daher rund

geschmolzen werden. Hierzu werden die scharfkantigen Enden unter ständigem Drehen in die nicht

leuchtende Bunsenbrenner-Flamme gehalten, bis sich das erweichte Glas infolge der

Oberflächenspannung abrundet. Erhitzte Gegenstände lege man nicht auf die Tischplatte, die dadurch

Brandflecken erhält, sondern auf eine feuerfeste Unterlage (Keramikdrahtnetz), und auch dies erst,

nachdem man die erhitzte Stelle durch Fächeln in der langsam kleiner gestellten Flamme allmählich

abgekühlt hat, denn schroff gekühltes Glas springt aufgrund der Spannung relativ leicht.

b) Biegen eines Glasrohres

Enge Glasrohre werden unter ständigem Drehen auf eine längere Strecke erweicht und dann außerhalb

der Flamme zu einer gleichmäßigen Krümmung gebogen. Hierbei sollen keine Verwindungen, keine

Knickstellen und keine zu unregelmäßigen Wandstärken entstehen. Weite Glasrohre lassen sich nicht

in dieser Weise biegen. Sie müssen an einem Ende durch einen Stopfen verschlossen, dann im Gebläse

erweicht und unter ständigem Aufblasen gebogen werden.

c) Ausziehen einer Spitze

Man erwärmt die auszuziehende Stelle gleichmäßig und unter ständigem Drehen in der Brennerflamme.

Hierbei sammelt sich unter Verdickung der Wandstärke Glas an der heißen Stelle. Nun kann man

außerhalb der Flamme das Rohr bis zur gewünschten Verjüngung ausziehen. Nach dem Erkalten

schneidet man ab und schmilzt die Ecken rund. Ohne vorheriges Ansammeln von Glas ausgezogene

Spitzen sind dünnwandig und brechen allzu leicht ab.

d) Zuschmelzen des Glasrohres

Man erhitzt ein Glasrohr nahe dem Ende und zieht, ohne vorher Glas anzusammeln, eine Spitze aus, die

man abschneidet und zuschmilzt. Das geschlossene Ende erwärmt man wieder und bläst es bis zur

gewünschten abgerundeten Form jeweils außerhalb der Flamme auf.

e) Aneinanderschmelzen zweier Rohre

Die Enden beider Rohre erweicht man und bringt sie zusammen. Verschieden weite Rohre zieht man

vorher wie in Versuchsteil c) zur passenden Weite aus. Die durch das Zusammenstauchen entstandene

Wulst erwärmt man wieder unter ständigem Drehen bis zum Erweichen, verschließt das eine Ende des

Rohres und bläst unter gelindem Ziehen die Schweißstelle auf, lässt sie in der Flamme unter Drehen

etwas zusammenfallen und wiederholt die Vorgänge, bis Wandstärke und Durchmesser überall gleich

sind. Nur zueinander passende Glassorten mit gleichem Ausdehnungskoeffizienten können verschmolzen

werden.

Versuch 3: Korkbohren

Zum Verschließen von Kolben oder Flaschen verwendet man Gummi- oder Korkstopfen. Zum

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Hindurchführen von Gasableitungsrohren durchbohrt man die Korkstopfen mittels eines Korkbohrers,

dessen Schneide stets scharf sein muss. Die Weite des Bohrers wählt man etwas enger als das

hindurchzuführende Rohr, setzt ihn senkrecht auf die kleinere Stopfenfläche auf und drückt unter

ständigem Drehen den Bohrer durch den Korkstopfen. Damit die gegenüberliegende Seite nicht ausbricht,

bohrt man entweder von der anderen Seite fertig, oder man setzt den Kork in den Teller der anderen Hand

oder auf eine weiche Unterlage (Filzplatte oder dicke Pappscheibe) und bohrt, bis die Schneide gerade

den Kork durchstoßen hat. Gummistopfen durchbohrt man prinzipiell in der gleichen Weise, benutzt

jedoch zweckmäßig eine kleine Bohrmaschine und Glycerin als Schmiermittel.

Beim Hineinführen von Glasrohren in die durchbohrten Stopfen fasse man niemals das Rohr an einem

Ende der ganzen Länge an, wenn man den Stopfen am anderen Ende aufsetzt. Schwere Verletzungen

durch dolchförmig abbrechende Rohre treten bei dieser Arbeitsweise früher oder später ein. Man

gewöhne sich daran, das Glasrohr dicht über dem Stopfen anzufassen und ein Tuch als Schutz für die

Finger zu benutzen. Die Durchbohrungen der Gummistopfen macht man mit Glycerin, die der Korkstopfen

durch Hineinhauchen oder Anfeuchten gleitfähiger. Bohrungen in Korkstopfen können auch mit einer

Rundfeile geglättet werden.

Auf diese Weise soll ein Stopfen für die großen Reagenzgläser hergestellt werden, durch den man die

üblichen Pipetten führen kann. Die entstehende Apparatur benötigt man für die Mahrshsche Probe in

späteren Versuchen.

Versuch 4: Erhitzen und Mischen im Reagenzglas

a) Man füllt ein Reagenzglas mindestens zu 3/4 mit Wasser und hält es mittels der Reagenzglasklammer

schräg in die Bunsenbrenner-Flamme. Der Inhalt wird stoßweise sieden und z.T. herausgeschleudert

werden, oft springt auch das Reagenzglas.

b) Ein zweites Reagenzglas füllt man nur etwa 2 cm hoch mit Wasser, fasst es mit der Hand an und bringt

sein unteres Ende unter stetem Schütteln in den oberen Teil der Bunsenbrennerflamme. Der Inhalt siedet

gleichmäßig und kann kurze Zeit gekocht werden, ohne dass das obere Ende zu heiß wird. Muss längere

Zeit zum Sieden erhitzt werden, so kann man das Reagenzglas mit einem Streifen gefalteten Filterpapiers

halten. Hiermit lässt es sich geschickter schütteln und ausleeren als mit der starren Reagenzglasklammer.

Die Öffnung des Reagenzglases richte man weder auf sich noch auf den Nachbarn, damit

herausspritzende Substanz keinen Schaden anrichten kann.

Nicht nur beim Erhitzen, auch bei chemischen Umsetzungen ist ein zu voll gefülltes Reagenzglas von

großem Nachteil.

c) Ein Reagenzglas füllt man zur Hälfte mit gesättigter Natriumhydrogencarbonat-Lösung, die man mit

5 Tropfen Methylrot-Lösung als Indikator versetzt. Nun gibt man in kleinen Anteilen verdünnte Essigsäure

hinzu, bis der Indikator nach Rot umschlägt. Die Mischung mit der zugesetzen Flüssigkeit gelingt nur,

wenn man das Reagenzglas mit dem Daumen verschließt und umkehrt. Hierbei entsteht durch das

2entweichende CO Überdruck, und die Flüssigkeit verspritzt. Diese beim Anfänger beliebte Arbeitsweise

ist also unsauber! Sie kann leicht durch Verwendung kleinerer Flüssigkeitsmengen vermieden werden.

Ist man in seltenen Fällen gezwungen größere Mengen im Reagenzglas zu mischen, so bewirkt man dies

durch Auf- und Abbewegen eines Glasstabes mit abgeflachtem Ende.

3d) Im Reagenzglas versetzt man 2 bis 3 ml der gesättigten NaHCO -Lösung mit 2 Tropfen Indikator und

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fügt wiederum verdünnte Essigsäure in kleinen Anteilen bis zum Umschlag zu. Durch Schütteln des

Reagenzglases kann man leicht und sauber völlige Durchmischung erzielen.

Versuch 5: Siedeverzug

Große Flüssigkeitsmengen setzt man in Bechergläsern passender Größe um. Man erhitzt sie mit Hilfe

eines Dreifußes und eines Keramikdrahtnetzes über der entleuchteten Bunsenbrenner-Flamme, deren

innerer Kegel das Drahtnetz nicht berühren soll. Um stoßweises Sieden zu verhindern, rührt man mit

einem rundgeschmolzenen Glasstab um, oder man gibt Siedesteinchen (Stücke unglasierten Steingutes)

oder ähnliches unangreifbares, poröses Material hinein. Soll eine Flüssigkeit längere Zeit gekocht werden,

so erreicht man ruhiges, gleichmäßiges Sieden am besten mit einem Siedestab. Unangenehm ist ein

sogenannter Siedeverzug, dessen plötzliche Aufhebung zu explosionsartigen Erscheinungen führen kann.

Hier soll ein Siedeverzug erzeugt werden, damit man diese Erscheinung von Anfang an kennt und

Vorsichtsmaßnahmen nicht erst dann anwendet, nachdem bei einer Analyse oder beim präparativen

Arbeiten Schaden entstanden ist.

In einem 100 ml-Erlenmeyer-Kolben bringt man etwa 70 ml Wasser zum Sieden. Wenn die Flüssigkeit

einige Zeit Blasen geworfen hat, entfernt man die Flamme und wirft sofort einige Körner eines porösen

Materials in das Wasser. Das vorher überhitzte Wasser wird heftig aufsieden und meist überschäumen.

Feste oder Gase entwickelnde Stoffe dürfen daher erst zu kochenden Flüssigkeiten zugesetzt werden,

wenn die Flüssigkeit mit Sicherheit nicht mehr überhitzt, sondern etwas unter die Siedetemperatur

abgekühlt ist.

Versuch 6: Eindampfen von Lösungen, Rückstände

Entwickeln sich in Flüssigkeiten Gase, so ist die Benutzung von Erlenmeyer-Kolben zu empfehlen, weil

durch die engere Öffnung nicht so leicht etwas von der Flüssigkeit versprüht. Auch kann man durch

Umschwenken die Flüssigkeit leicht mischen, ohne dass der Inhalt herausgeschleudert wird. Sollen

größere Flüssigkeitsmengen eingedampft werden, so benutzt man eine Porzellanschale, die entweder

auf dem Drahtnetz oder, wenn man eine Überhitzung des Rückstandes sicher vermeiden will, auf dem

"Wasserbad oder dem Sandbad erwärmt wird. Das lästige Kriechen" der festen Ausscheidungen

vermeidet man durch Anwendung von Oberhitze mittels eines elektrischen Wärmestrahlers. Um

Lösungen rasch und einfach auf ihren Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen zu prüfen, verdampft man

wenige Tropfen der Lösung auf einem Uhrglas, das zwischen Daumen und Zeigefinger, aber niemals mit

der Reagenzglasklammer, gehalten und in einigem Abstand unter stetem Bewegen über dem

kleingestellten Brenner erwärmt wird.

Man verdampft 3 Tropfen Leitungswasser und 3 Tropfen destilliertes Wasser vorsichtig auf je einem

Uhrglas und vergleicht (Uhrgläser springen leicht!).

Versuch 7: Sauberkeit, Verunreinigung von Lösungen

Soll die alkalische Reaktion einer Lösung, die sich in einem Reagenzglas befindet, nicht durch zugesetzte

Indikatorlösung, sondern, wie meist, mit einem Streifen Reagenzpapier (blutendes Indikatorpapier) geprüft

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werden, so versuche man nicht, den Streifen in dem schräggestellten Prüfrohr mit der Flüssigkeit in

Verbindung zu bringen. Diese unelegante Arbeitsweise führt zum Verschütten des Inhaltes, zur

Verschmutzung der Finger und zur Verunreinigung der Flüssigkeit mit Fasern des Reagenzpapieres. Man

hält statt dessen stets einige 20-22 cm lange Glasstäbe bereit, mit denen man einen Tropfen der zu

prüfenden Lösung aus dem Reagenzglas entnimmt und auf ein Streifchen Reagenzpapier tüpfelt. Noch

zweckmäßiger verwendet man zum Herausnehmen kleiner Flüssigkeitsproben Tropfpipetten. Man

bewahrt sie umgekehrt stehend in einem Becherglas auf, so dass man sie immer zur Hand hat.

Gebrauchte Glasstäbe oder Tropfpipetten stellt man nach Gebrauch sofort in ein mit Wasser gefülltes

Standgefäß, damit sie nicht irrtümlich nochmals für eine andere Lösung verwendet werden. In einer

Arbeitspause spült man sie gründlich und stellt die Tropfpipetten umgekehrt in einer Trockenvorrichtung

auf. Im Falle nicht-blutender Indikatorstreifen kann man diese mit Hilfe einer Pinzette direkt in die

Reaktionslösung halten!

Verdünnte Lösungen der wichtigsten Reagenzien stehen zum allgemeinen Gebrauch in Flaschensätzen

auf dem Arbeitsplatz oder auf einem besonderen Regal bereit. Bei der Entnahme von Lösungsproben sind

die Glasstopfen in der Hand zu halten und nach dem Gebrauch wieder auf die benutzte Flasche zu

setzen. Beim Ausgießen von Lösungen aus Flaschen soll die Beschriftung immer nach oben zeigen, also

der Handfläche zugeneigt sein, um eine Beschädigung durch evtl. herabrinnende Tropfen zu vermeiden.

Den letzten, am Flaschenrand hängenden Flüssigkeitstropfen streicht man mit dem Stopfen ab. Aus den

allgemeinen Sätzen benutzte Flaschen stelle man unverzüglich wieder an ihren Platz zurück! (Sonst wird

wieder irrtümlich die Praktikumsleitung oder das technische Personal verurteilt.)

Am saubersten und zugleich am besten dosierbar entnimmt man jedoch Flüssigkeitsproben mittels Tropf-

oder Messpipetten nachdem man zuvor die benötigte Menge in ein kleines sauberes Becherglas (o.a.)

umgefüllt hat. Dadurch wird auch vermieden, dass Gase, die beim Zusatz der Reagenzien entbunden

werden, in die Vorratsflaschen gelangen und deren Inhalt verunreinigen. Dass mit dieser Möglichkeit

immer zu rechnen ist, soll dieser Versuch zeigen.

Vorsicht: Im Abzug durchführen!

In ein Reagenzglas gibt man 10 ml verdünnte Salzsäure, 1 ml Stärke-Lösung und 2 Tropfen einer 1 %igen

Kaliumiodid-Lösung. Die gut durchmischte farblose Lösung gibt man in kleinen Anteilen zu einer

Spatelspitze voll festem Natriumnitrit, das sich in einem kleinem Becherglas befindet. Das sich stürmisch

entwickelnde Gas Stickstoffdioxid (sehr giftig, nicht einatmen!) dringt meist in das Reagenzglas ein und

bewirkt Iod-Ausscheidung und damit Blaufärbung der Stärke enthaltenen Lösung im Reagenzglas. Bitte

2 3dazu die Reaktionsgleichungen formulieren und auch mit der Reaktion von Na SO vergleichen;

informieren Sie sich über Säure- und Baseanhydride!

Zu Gase entwickelnden Substanzen soll daher das Reagenz niemals direkt aus der Vorratsflasche

zugefügt werden. Will man keine Pipette verwenden, so gibt man die voraussichtlich gebrauchte Menge

in ein Reagenz- oder geeignetes Becherglas und lässt sie erst aus diesem zur Substanz fließen. Einen

verbleibenden Rest verwirft man.

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2.2 Trennmethoden

Versuch 8: Filtration, Abklatschen eines Papierfilters

Das Einlegen eines Filters in einen Analysentrichters sollte jeder beherrschen - also üben!

In einem größeren Becherglas verdünnt man 2 ml der ausstehenden Eisen(III)chloridlösung auf etwa

100 ml, erhitzt fast bis zum Sieden und versetzt die mit einem Glasstab gerührte Lösung mit verdünntem

Ammoniak, wodurch ein voluminöser Niederschlag von Eisen(III)hydroxid ausfällt. Wenn auf weiteren

Zusatz von Ammoniak nichts mehr ausfällt, erhitzt man bis zum Sieden, lässt absitzen und dekantiert die

noch warme Flüssigkeit durch ein Papierfilter angemessener Größe. Den Niederschlag wirbelt man mit

heißem Wasser aus der Spritzflasche auf, lässt absitzen, dekantiert erneut und spült schließlich den

gesamten Niederschlag auf das Filter. Auf vollständiges Auswaschen wird in diesem Falle mit Silbernitrat

3geprüft, das mit einer mit HNO angesäuerten Probe des letzten Waschwassers keine Trübung von AgCl

mehr zeigen darf (Chlorid-frei waschen!).

Den Niederschlag führt man durch Abklatschen in eine Porzellanschale über (möglichst komplett - üben,

wird später bei den Analysen wichtig) und lässt ihn an der Luft etwas eintrocknen.

Das Filtrieren lässt sich durch Anwendung von Druck wesentlich beschleunigen. Für

Laboratoriumszwecke nutzt man den Atmosphärendruck aus, indem man einen geeigneten Trichter

mittels eines Dichtmaterials auf eine dickwandige Saugflasche setzt, die mit der Wasserstrahlpumpe oder

dem installierten Vakuumsystem evakuiert wird. Man verwendet als sog. Nutsche Hirsch- oder

Büchnertrichter aus Porzellan oder Glas mit Siebplatte, die mit einer gleich großen Scheibe Filterpapier

bedeckt wird. Feuchtet man das Filter an und legt es faltenfrei auf, so saugt es sich beim Anstellen der

Wasserstrahlpumpe fest und bewirkt einen dichten Abschluss. Für den normalen Analysentrichter mit

Filterpapier ist dieses Verfahren mit Anlegen eines Vakuums allerdings nicht geeignet. Hat man

"konzentrierte Säuren oder sonstige Lösungen abzunutschen", die Papier angreifen, so benutzt man

Filtriergeräte mit Glasfritten oder Porzellanfiltertiegel (siehe Seminar).

Versuch 9: Zentrifuge - Bariumsulfat

Ist ein Niederschlag sehr feinkörnig, so können seine Teilchen durch die 2 bis 3 ìm weiten Poren

gewöhnlicher Filter hindurch schlüpfen, die Flüssigkeit läuft daher trüb durch. Manchmal hilft es, wenn

man die ersten Anteile des trüben Filtrates noch einmal durch das Filter gießt, weil sich durch Ablagerung

des Feststoffs der Querschnitt der Poren verengt. Ist auch diese Maßnahme erfolglos, so muss man

gehärtete oder Barytfilter, d.h. Papiere mit geringerer Porenweite benutzen.

Gewöhnt man sich beim analytischen Arbeiten von vornherein an die Verwendung kleiner

Flüssigkeitsmengen, so lässt sich in den meisten Fällen die Trennung fester und flüssiger Phasen rascher

durch Zentrifugieren erzielen. Hierzu füllt man die bis zu 2 ml betragende Lösung in ein Zentrifugenglas

(höchstens bis zur halben Höhe füllen!) und gibt in die gegenüberstehende Hülse ein Zentrifugenglas mit

der gleichen Menge Wasser. Diesen Gewichtsausgleich darf man unter keinen Umständen unterlassen!

Danach kann die Zentrifuge eingeschaltet werden, die erforderliche Zeitspanne zur Abtrennung muss man

experimentell bestimmen (in der Regel 5 Minuten und länger). Nach dem Abschalten der Zentrifuge lässt

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"man sie ohne zu bremsen zum Stillstand kommen und entnimmt die Gläser. Den klaren Überstand" saugt

man mit einem Heber oder einem Saugröhrchen mit Gummiball ab; meist kann man aber die Flüssigkeit

ohne Aufwirbeln des Niederschlages längs eines an das Röhrchen gehaltenen Glasstabes abgießen. Zur

Sicherheit gießt man durch ein kleines Filter ab, um die Lösung restlos vom Niederschlag zu befreien. Den

Rückstand schlämmt man in der Waschflüssigkeit auf, zentrifugiert erneut und prüft nach mehrfacher

Wiederholung auf Vollständigkeit des Auswaschens. Abgesehen von der meist erzielten Zeitersparnis hat

das Zentrifugieren den Vorteil, dass auch feinkörnige Niederschläge, wie Bariumsulfat, vollständig von

der Lösung getrennt und dass auch kleine Niederschlagsmengen in der Spitze des Röhrchens gut

erfasst und darin evtl. gleich weiter verarbeitet werden können.

Versuch: Man verdünnt die ausstehende Bariumchloridlösung auf etwa das zehnfache oder stellt sich

eine entsprechende Lösung aus den ausstehenden Feststoffen her und versetzt mit 5 ml verdünnter

Schwefelsäure. Die entstehende Suspension von Bariumsulfat filtriert man a) durch ein gewöhnliches, b)

durch ein gehärtetes Filter, den Rest klärt man durch Zentrifugieren. Vergleiche die Zweckmäßigkeit der

verschiedenen Verfahren im vorliegenden Falle (sinnvollerweise jetzt und nicht erst bei den Analysen)!

Ist nur ein geringfügiger Niederschlag ausgefallen, so verteilt er sich selbst auf einem kleinen Filter in so

dünner Schicht, dass er nicht abgelöst werden kann. Soweit man in solchen Fällen nicht überhaupt mit

der Zentrifuge arbeitet, kann man das Filter (möglichst aschefreies Papier) in einem Tiegel veraschen und

den Rückstand weiter verarbeiten. Auf flüchtige Verbindungen, z.B. von Arsen oder Quecksilber, kann

dieses Verfahren natürlich nicht angewendet werden.

4 2 2Versuch 10: Trennung von CuSO , SiO und I

Man behandle eine Spatelspitze des ausgestellten Gemisches von Seesand, Kupfersulfat und Iod im

Reagenzglas zuerst mit einigen Millilitern Petrolether (Farbe!). Die Petroletherphase wird dekantiert (diese

Lösung bitte für Versuch 13 aufheben) und der Rückstand noch 2 - 3 mal mit einigen Millilitern Petrolether

nachbehandelt, bis die Lösung farblos bleibt. Der restliche Feststoff wird so oft mit Wasser behandelt, bis

kein Kupfersulfat mehr in Lösung geht. Als Bodensatz bleibt Seesand zurück.

2Versuch 11: Trennung von PbCl und AgCl

2 3 3 2Eine Mischung von AgCl und PbCl , aus AgNO und Pb(NO ) durch HCl-Zusatz selbst hergestellt, wird

mit Hilfe eines Analysentrichters mit einem geeigneten Filter (einlegen üben) abfiltriert. Anschließend gießt

man siedendes Wasser in kleinen Portionen auf den Rückstand (vorher die Vorlage wechseln). Wie

könnte man die Vollständigkeit der Abtrennung testen? Danach (wieder die Vorlage wechseln) lässt sich

3das verbleibende AgCl mittels NH verd. auflösen. Führen Sie die Nachweise auf Blei und Silber durch

(vergleiche dazu Jander-Blasius).

Versuch 12: Trennung durch Sublimation

Zur Sublimation verwendet man ein Gemisch aus Iod und Natriumchlorid. Diese Mischung gibt man im

Abzug auf ein Uhrglas, welches auf ein teilweise mit Wasser gefülltes Becherglas (100 ml) gesetzt wird.

18

Beim Erhitzen des Wassers heizt der aufsteigende Wasserdampf die zu trennende Mischung auf. Die

Sublimation erfolgt vom Uhrglas aus in einen aufgesetzten Trichter. Eventuell wird am Trichterhals mit

feuchtem Filterpapier gekühlt.

2.3 Trennungen durch Verteilungsverfahren

Versuch 13: Entfernung von Iod aus Petrolether

Hier kommt die von Versuch 10 aufbewahrte Lösung zum Einsatz. Dazu gibt man ca. 5 ml einer

Kaliumiodid-Lösung. Dann schüttle man kräftig durch und beobachte die Lösungen nach Trennung der

Phasen gegen einen weißen Hintergrund. Eine Nachbargruppe kann die Trennung statt mit

Kaliumiodidlösung mit reinem Wasser probieren, eine weitere Gruppe verwendet Natriumthiosulfatlösung.

Welche Effekte werden beobachtet? Wie erklären Sie Ihre Beobachtungen? Welche Farben weist Iod in

2H O, Ethanol und Toluol auf?

2.4 Schmelzverhalten

Versuch 14: Schmelzpunktbestimmungen

a) Man füllt etwas Oxalsäure-Dihydrat in ein Glühröhrchen von etwa 6 mm äußerem Durchmesser

(Füllhöhe ca. 0,5 cm) und befestigt das Glühröhrchen mit Hilfe eines Gummiringes so an einem

Thermometer, dass sich die Substanz in Höhe der Quecksilberkugel befindet. Nun taucht man das

Thermometer mit dem Glühröhrchen in ein mit Glycerin gefülltes weites Reagenzglas und heizt das

Glycerin mit der kleinen Flamme des Brenners auf, dabei das Rühren des Glycerins nicht vergessen.

Die Erwärmung erfolgt zunächst mit moderatem Tempo bis einige Grad unter den Schmelzpunkt der

Substanz (bis ca. 90 °C). Dann erwärmt man nur noch sehr langsam mit einer Geschwindigkeit von

ungefähr 1 °/Minute, bis der Schmelzpunkt erreicht ist. Dies ist dann der Fall, wenn die Oxalsäure-

Dihydrat-Kristalle flüssig zu werden beginnen.

Sind die Kristalle geschmolzen, lässt man das Glycerinbad abkühlen, bis die gesamte Schmelze wieder

erstarrt ist. Durch vorsichtiges Aufheizen des Glycerinbades bestimmt man nun den Schmelzpunkt des

Oxalsäure-Dihydrates ein zweites Mal. Das Ganze wiederholt man noch einige Male. Der richtige

Schmelzpunkt ergibt sich aus dem Mittelwert aller Messungen.

b) Bestimmen Sie den Schmelzpunkt des Zitronensäure-Monohydrats nach dem o.a. Verfahren. Der

Schmelzpunkt liegt deutlich höher als der des Oxalsäure-Dihydrats. Man bestimme nun den

Mischschmelzpunkt beider Stoffe. Hierzu vermischt man in einer Reibschale je eine kleine Spatelspitze

Zitronensäure-Monohydrat und Oxalsäure-Dihydrat und verfährt im übrigen wie bei einer normalen

Schmelzpunktbestimmung. Der Mischschmelzpunkt liegt erheblich niedriger als die Schmelzpunkte von

reinem Zitronensäure-Monohydrat und von reinem Oxalsäure-Dihydrat (Erklärung?).

19

Versuch 15: Abkühlungskurven

In 7 trockene, saubere Reagenzgläser werden folgende Mengen an Naphthalin und Biphenyl eingewogen.

Mischung Masse Naphthalin in g Masse Biphenyl in g

1 2,5 0

2 2 0,5

3 1,5 1

4 1,25 1,25

5 1 1,5

6 0,5 2

7 0 2,5

Man erwärmt nun die verschiedenen Naphthalin/Biphenyl-Gemische über den Schmelzpunkt hinaus,

indem man die mit einer Klammer am Stativ befestigten Reagenzgläser nacheinander in ein Glycerin-Bad

(Becherglas (100 ml) halb mit Glycerin gefüllt) eintaucht und das Bad mit einem Brenner erhitzt. Ist eine

Temperatur von 100 - 110 °C erreicht, entfernt man das Reagenzglas aus dem Bad und lässt die

Schmelze unter ständigem vorsichtigem Umrühren mit dem Thermometer abkühlen. Während des

Abkühlens wird die Temperatur in Abständen von je 30 Sekunden gemessen. Die Messung ist beendet,

wenn die Temperatur der Schmelze längere Zeit konstant bleibt (zwischen 35 und 40 °C).

Die gemessenen Temperaturen werden am besten noch während der Versuche in einem Diagramm

gegen die Zeit aufgetragen und dem Diagramm die Erstarrungstemperaturen der verschiedenen

Gemische entnommen. Trägt man die bestimmten Erstarrungstemperaturen dann in einem weiteren

Diagramm gegen den Stoffmengenanteil von Naphthalin der verschiedenen Gemische auf, erhält man

das Phasendiagramm des Systems Naphthalin/Biphenyl.

Ermitteln Sie die Zusammensetzung des eutektischen Gemisches und die eutektische Temperatur.

2.5 Thermodynamik

Versuch 16: Volumen- und Temperatureffekt Ethanol/Wasser

In einem Messzylinder (100 ml) gibt man mit Hilfe einer Vollpipette (praktische Handhabung im

Gruppenseminar besprechen) 20 ml Wasser und bestimmt anschließend die Wassertemperatur (am

2besten H O dest. aus den Spritzflaschen (Raumtemperatur)). Dazu werden ebenfalls mit einer Vollpipette

20 ml Ethanol gegeben, gut durchmischt und dann möglichst schnell die Temperatur und nach einiger Zeit

das Endvolumen der Lösung gemessen. Berechnen Sie die Volumenkontraktion [%] und die beim

Mischen freigesetzte Wärmemenge (Mischungsenthalpie).

20

2 2 2Versuch 17: Lösungswärme von CaCl und CaCl x 6 H O

Zwei 25 ml Bechergläser beschickt man mit je 12 bis 15 ml Wasser, dessen Temperatur man misst. In

2 2 2das eine bringt man 7 g festes, wasserfreies CaCl , in das andere 14 g CaCl x 6 H O und sorgt durch

Umrühren mit Glasstäben für möglichst rasches Auflösen der Salze. Dann misst man erneut die

Temperatur, die im ersten Fall um etwa 60 °C gestiegen und im zweiten um etwa 15 °C gesunken sein

wird.

2 3 2 3 2Auch Na CO und Na CO x 10 H O zeigen große Unterschiede in den Lösungswärmen. Deuten Sie auch

in diesem Zusammenhang die Temperatureffekte.

Versuch 18: Lösungsenthalpie von NaOH

In einem Reagenzglas werden 5 ml Wasser vorgelegt und 2 Natriumhydroxidplätzchen zugegeben. Beim

Lösen prüfe man mit der Hand den Temperatureffekt.

2 4Versuch 19: Verdünnungsenthalpie von H SO

Man gibt zu 5 ml Wasser in einem Reagenzglas vorsichtig ungefähr 1 - 2 ml Schwefelsäure (konz.) und

rührt mit dem Spezialglasstab um. Die Lösung erwärmt sich stark! Daher muss beim Verdünnen größerer

Mengen Schwefelsäure (konz.) die Lösung in der Regel gekühlt werden.

2.6 Massenwirkungsgesetz

3Versuch 20: Gleichgewichtsverschiebung beim Fe(SCN)

Zu 5 ml Wasser, die in einem kleinen Becherglas mit einem Tropfen verd. Salzsäure angesäuert wurden,

3 4gibt man 0,5 ml FeCl - und 1,5 ml NH SCN-Lösung, mit einer jeweiligen Konzentration von 1 mol/l. Man

verdünnt die tiefrote Lösung mit Wasser, bis eine in ein Reagenzglas umgefüllte Probe in der Durchsicht

quer zur Längsachse nur noch schwach gelb aussieht. Danach wird die Lösung auf sechs Reagenzgläser

verteilt und zur ersten Probe einige Tropfen der Eisen(III)salzlösung, zur zweiten einige Tropfen der

Ammoniumrhodanidlösung zugefügt. In beiden Fällen tritt wieder Rotfärbung auf. In den übrigen Proben

3 4versuche man durch Anwendung verschiedener Mengen passend verdünnter FeCl - und NH SCN-

Lösungen zu ermitteln, ob äquimolare Zusätze von Eisen- oder von Rhodanidionen die gleiche

Farbvertiefung hervorrufen. Deuten Sie die Befunde!

Versuch 21: Chromat/Dichromat-Gleichgewicht

a) Man versetzt auf einer Tüpfelplatte 1 Tropfen Kaliumchromatlösung tropfenweise mit Schwefelsäure

(2 mol/l). Formulieren Sie die Reaktionsgleichung und den Massenwirkungsausdruck (MWG) und geben

Sie unter Zuhilfenahme des Massenwirkungsgesetzes eine Erklärung für den Farbumschlag der Lösung.

21

b) Nun wird die orangerot gefärbte Dichromatlösung tropfenweise mit Natronlauge (2 mol/l) versetzt. Die

Farbe der Lösung schlägt nach gelb um. Erklären Sie auch hier die Farbänderung der Lösung mit Hilfe

des Massenwirkungsgesetzes.

Informieren Sie sich Im Lehrbuch über Isopolysäuren und Isopolybasen!

Versuch 22: Löslichkeitsprodukt am Beispiel Kaliumperchlorat und Kupfercarbonat

4a) Eine gesättigte Lösung von KClO wird auf zwei Reagenzgläser verteilt. Zum ersten gibt man eine

kleine Menge gesättigter NaCl-Lösung, zum zweiten ein Viertel des Volumens an gesättigter KCl-Lösung.

Erläutern Sie auf Grund des MWG, warum nur im letzten Fall ein Niederschlag auftritt!

3b) Kupfercarbonat (hier als CuCO zu formulieren; in Wahrheit basisches Kupfercarbonat) wird mit

Wasser geschüttelt. Es löst sich nicht merklich, sonst müßte eine abzentrifugierte oder durch Absitzen

geklärte Probe die blaue Farbe der hydratisierten Kupfer-Ionen zeigen. Die Aufschlämmung verteilt man

auf zwei Reagenzgläser und versetzt die eine Probe mit Ammoniaklösung, die andere mit verd. Salzsäure.

3Begründen Sie mit Hilfe des Löslichkeitsproduktes an Hand der Beobachtungen, warum sich CuCO in

beiden Fällen löst!

2.7 Säure/Base-Gleichgewichte

Versuch 23: pH-Bestimmungen mit pH-Papier

Bestimmen Sie mit Universalindikatorpapier ungefähr den pH-Wert folgender Lösungen: HCl (c

3= 0,1 mol/l und c = 0,0001 mol/l), gesättigte KNO -Lösung, destilliertes Wasser, Leitungswasser,

3Natronlauge (c = 0,001 mol/l), NH und HAc (jeweils c = 1 mol/l). Notieren Sie die pH-Werte und schreiben

Sie daneben die Säure- bzw. Basekonstanten, die sie in der Literatur finden.

Versuch 24: pH-Werte von Salzlösungen (Hydrolyse)

Prüfen Sie die Reaktion einer Natriumacetat- und einer Ammoniumchlorid-Lösung mit Universalindikator-

Papier. Notieren Sie die pH-Werte und stellen Sie daneben die entsprechenden Säure- bzw.

Basekonstanten, die Sie der Literatur entnehmen können. Verfahren Sie ähnlich für folgende Salze:

2 3 3 2 4 2 4 4Na CO , NaHCO , NaH PO , Na HPO und NaHSO . Diskutieren Sie insbesondere in Gruppenseminar

2 3 3den pH-Wert und die Gleichgewichtslage in einer Na CO - und NaHCO -Lösung.

Die Kenntnis des pH-Wertes einer wässrigen Natriumacetatlösung lässt nun auch verstehen, warum man

bei der Titration von Essigsäure mit Natronlauge der Indikator Phenolphthalein zur Anwendung kommt.

Der Zweck jeder Titration ist es, den Äquivalenzpunkt zu ermitteln, bei dem die vorgelegte Säure mit der

genau äquivalenten Menge Lauge versetzt wurde. Bei der Titration von Essigsäure mit Natronlauge ist

am Äquivalenzpunkt also eine Lösung von Natriumacetat entstanden. Diese reagiert aber nicht neutral,

sondern, wie oben gemessen, schwach alkalisch. Es muss daher ein Indikator verwendet werden, der im

schwach alkalischen Bereich umschlägt. Dies ist bei Phenolphthalein der Fall, welches in der üblichen

Indikatorkonzentration im Bereich von pH = 8 - 10 den Farbübergang von farblos zu rot zeigt. Es ist also

22

"auch eigentlich nicht ganz exakt, wenn man derartige Titrationen als Neutralisationen" bezeichnet, doch

gibt es keinen bequemeren Ausdruck für den Umsatz schwacher Säuren mit einer äquivalenten

Laugenmenge (z.B. zur Abfallentsorgung).

Versuch 25: pH-Werte von hydratisierten Kationen

Man löst in Reagenzgläsern je eine Spatelspitze Kupfersulfat, Eisen(III)nitrat, Kaliumaluminiumsulfat und

Kaliumchrom(III)sulfat in jeweils 5 ml Wasser und prüft die Lösungen mit Universalindikatorstäbchen. Alle

Lösungen reagieren sauer. Notieren Sie die angezeigten pH-Werte und schätzen Sie die Säurekonstanten

SK grob ab; verwenden Sie dazu Ihre oben erstellten Tabellen!

Versuch 26: Pufferwirkung

Zwei Reagenzgläser füllt man mit je 15 ml Wasser, zwei weitere mit je 15 ml einer Mischung aus etwa

gleichen Volumenteilen einer Essigsäure, c = 1 mol/l, und einer Natriumacetat-Lösung, c = 1 mol/l. Alle

Lösungen versetzt man mit je 2 bis 3 Tropfen Methylrotlösung. Gibt man zu der einen Wasserprobe einen

Tropfen Salzsäure, c = 1 mol/l, so wird die Lösung rot, während der gleiche Zusatz in der

Essigsäure/Acetat-Mischung keine merkliche Farbänderung hervorruft und auch mehrere Tropfen

Salzsäure den Farbton und damit auch den pH-Wert kaum ändern. Ganz analog bewirkt ein Tropfen

Natronlauge im Wasser einen Umschlag zur reinen Gelbfärbung, während im Puffergemisch der pH-Wert

annähernd konstant bleibt.

Versuch 27: Pufferwirkung von Leitungswasser

Die Pufferwirkung des natürlich vorkommenden Wassers beruht auf seinem Gehalt an

3Hydrogencarbonationen. HCO hat amphotere Eigenschaften, d.h. es ist zugleich Säure und Base, denn-

3 3 3 2 3es kann Protonen abgeben (HCO ! H +CO ), aber auch aufnehmen (HCO + H ! H CO ), je nach+ 2- - +

dem pH-Wert des Reaktionspartners. Als Gegenionen enthält das Leitungswasser in der Hauptsache

Ca -Ionen, welche die Härte des Wassers bedingen.2+

Man nimmt vier möglichst gleichgroße Bechergläser, füllt zwei davon mit destilliertem Wasser und die

beiden anderen mit Leitungswasser. Die Bechergläser stellt man nebeneinander auf einen Streifen

Filterpapier und fügt zu jeder Probe gleichviel Universalindikatorlösung hinzu. Das destillierte Wasser wird

je nach Herstellung einen etwas niedrigeren pH-Wert haben als das Leitungswasser. Man fügt nun zu je

einer Probe destillierten und Leitungswassers 1 bis 2 Tropfen NaOH-Lösung, zu den beiden anderen je

1 bis 2 Tropfen HCl-Lösung (jeweils c = 1 mol/l) hinzu. Im destillierten Wasser wird eine starke pH-

Änderung bemerkbar sein, während im Leitungswasser normalerweise keine wesentliche Farbänderung

auftreten wird. Die Mengenverhältnisse Wasser/Säure oder Lauge sind je nach der Härte des örtlich

vorhandenen Trinkwassers zu wählen.

23

Versuch 28: Indikatoren

Zu etwa 5 ml Wasser werden einige Tropfen Methylrotlösung gegeben. Die Lösung wird tropfenweise mit

Natronlauge (verd.) versetzt, wobei sich die Farbe in charakteristischer Weise ändert. Nun wird bis zum

Farbumschlag tropfenweise Salzsäure (verd.) zugegeben. Versuchen Sie eine Mischfarbe zu erreichen.

Gleiche Tests sollten auch mit anderen organischen Reagenzien durchgeführt werden (z.B. Alizarin,

Chinalizarin, u.a.). Diskutieren Sie im Gruppenseminar die Wirkungsweise von Indikatoren!

Versuch 29: Titration einer Säure mit Natronlauge

10 ml der ausstehenden HCl (verd.) werden in einem 400 ml Becherglas, welches sich auf einem

2Magnetrührer befindet, mit ca. 200 ml H O dest. verdünnt. Dazu gibt man ca. 5 Tropfen der ausstehenden

Methylrotlösung sowie einen Rührfisch. Um die Indikatorfarbe besser sehen zu können, schiebt man ein

weißes Papier unter das Becherglas. Danach werden mit geeigneten Klammern eine

Leitfähigkeitsmesszelle, die mit einem Konduktometer verbunden ist, und eine pH-Elektrode,

angeschlossen an ein pH-Meter, so befestigt, dass sie in die Lösung eintauchen, aber nicht den Rührfisch

berühren. Eine 25 ml-Bürette wird mit der ausstehenden NaOH (verd.) gefüllt und mit einer

Bürettenklammer oberhalb des Becherglases befestigt. Nach Einschalten des Magnetrührers titriert man

die vorgelegte HCl mit der NaOH, indem nach jeder NaOH-Zugabe die Messwerte abliest. Zum

Bestimmen der Leitfähigkeit ist der Magnetrührer kurz auszuschalten! Die Messwerte müssen notiert und

am sinnvollsten gleich auf Millimeterpapier übertragen werden; so erkennt sofort, wann die Zugabe der

NaOH in kleineren Schritten erfolgen sollte (zunächst reichen 2 bzw. 1 ml Schritte).

Diskutieren Sie Ihre Ergebnisse! Es wäre eine gute Idee, wenn andere Gruppen diese Titration mit einer

2 4 3 4anderen Säure durchführten (z.B. HAc, H SO , H PO u.a.), so dass man auch andere Kurvenverläufe

betrachten kann.

2.8 Redoxreaktionen

Versuch 30: Metalle und Säuren

In je 5 ml verd. HCl gibt man ein Stück Magnesiumband, eine Zinkgranalie, etwas Nickelpulver und einige

blanke Kupferspäne. Man beobachte die unterschiedliche Reaktionsgeschwindigkeit und deute sie mit

Hilfe der Spannungsreihe.

Versuch 31: Spannungsreihe

4 4 3In kleinen Porzellanschalen werden eine CuSO -, eine ZnSO - und eine AgNO -Lösung bereit gestellt.

In die Kupfersulfatlösung taucht man eine Zinkgranalie, in die Zinksulfatlösung einen Kupferspan ein. In

die Silbernitratlösung gibt man für längere Zeit einige Zinkgranalien, nach deren Entfernung trägt man

einige Kupferspäne ein. Notieren Sie die Erscheinungen, deuten Sie diese an Hand der Standard-

Potentiale und formulieren Sie die Reaktionsgleichungen!

24

4Versuch 32: Redoxpotential und pH-Wert (KMnO )

Kaliumpermanganat ist ein starkes Oxidationsmittel. Sein Oxidationspotential ist abhängig von der Acidität

der Lösung und steigt mit sinkendem pH-Wert an. Deshalb werden in essigsaurer, mit Acetat gepufferter

Lösung nur Iodid und Bromid oxidiert, in stark saurer Lösung auch das Chloridion.

a) Eine KBr-Lösung säuert man mit 2 ml Essigsäure an, fügt das gleiche Volumen Acetatlösung hinzu,

4versetzt mit 1 ml KMnO -Lösung und kocht auf. Halten Sie über das Reagenzglas ein Stück feuchtes

Kaliumiodid/Stärkepapier. Notieren Sie Ihre Beobachtungen und formulieren Sie die

Redaktionsgleichungen.

b) Eine analysenreine KCl- oder NaCl-Lösung versetzt man wie unter a) mit Essigsäure, Acetat und

Permanganat. Beim Kochen darf darüber gehaltenes KI/Stärkepapier nicht blau werden. Setzt man nun

einen Tropfen einer KBr-Lösung zu, so muss beim erneuten Aufkochen das KI/Stärkepapier blau gefärbt

und dadurch freies Brom angezeigt werden.

(Anm.: Für den Nachweis der freien Halogene kennt man noch eine Reihe von Spezialreaktionen.

Besonders wichtig ist die intensive Blaufärbung, die bei der Einwirkung von Iod auf Stärke entsteht und

die auf der Bildung einer Einschlussverbindung beruht. Da die anderen Halogene Iodide zu Iod oxidieren,

können wir mit der Iod/Stärke-Reaktion freie Halogene (Chlor und Brom) und andere Oxidationsmittel

indirekt nachweisen.)

4c) Eine KMnO -Lösung wird mit Ethanol versetzt und erwärmt, in einem zweiten Durchgang setzt man

vorher etwas Salpetersäure zu und vergleicht die Reaktionsgeschwindigkeiten.

4Wie wird eine KMnO -Lösung entsorgt, welche Reaktionen laufen dabei ab?

2 2Versuch 33: Redoxamphoterie am Beispiel H O

2 2H O versetzt man

a) mit angesäuerter Kaliumiodidlösung und Stärke;

3 4b) mit HNO angesäuerter KMnO -Lösung.

Erklären Sie das Reaktionsverhalten und formulieren Sie die Reaktionsgleichungen!

2 2 2(Anm.: Das Titanylion TiO reagiert mit H O zu dem intensiv gelb gefärbten Peroxotitanylion TiO , das2+ 2+

2 2 2durch Austausch von O gegen O entsteht. Die Reaktion eignet sich zum Nachweis von H O .)2- 2-

Versuch 34: Redoxverhalten der Halogene

2 3a) Man versetzt eine verdünnte KBr-Lösung mit Cl -Wasser und schüttelt das Wasser mit CHCl aus.

2b) Eine sehr verdünnte KI-Lösung wird mit 1 bis 2 Tropfen Cl -Wasser versetzt und anschließend mit

3CHCl ausgeschüttelt.

c) Zur Mischung des Versuchs b) gebe man einen großen Überschuss Chlorwasser. Hat man keine zu

konzentrierte Iodidlösung verwendet, so verschwindet die Iodfarbe beim Durchschütteln, da schwach

3weingelb gefärbtes Iodtrichlorid ICl , entsteht.

3 2 2 2 3(Anm.: Auch die Bildung von HIO ist möglich: I + 5 Cl + 6 H O ! 2HIO + 10 HCl).

25

3d) Eine KI-Lösung wird mit einigen Tropfen Bromwasser versetzt und mit CHCl ausgeschüttelt.

2 4 3e) Eine KI-Lösung säuert man mit H SO schwach an, fügt Nitritlösung hinzu und schüttelt mit CHCl aus.

3 2 4f) Versuchen Sie parallel I und Br in einer Lösung nachzuweisen (CHCl , H SO verd. und tropfenweise- -

2Cl -Wasser)! Welche Farben entstehen? Diskutieren Sie das Verhalten im Gruppenseminar!

Versuch 35: Lokalelemente

Zu einer Zinkgranalie p.a. werden in einer kleinen Porzellanschale einige Milliliter Salzsäure (verd.)

Gegeben und die Gasentwicklung beobachtet. Dann fügt man einen Tropfen Kupfersulfatlösung hinzu.

Es findet jetzt eine lebhaftere Wasserstoffentwicklung statt, und das Zink geht schneller in Lösung.

Man beschreibe die Vorgänge, die sich nach dem Zusatz des Kupfersulfats in der Lösung abspielen.

Denken Sie an diesen Versuch bei der Marshschen Probe! Informieren Sie sich über den Vorgang des

Rostens!

Versuch 36: Elektrolyse von verdünnter Schwefelsäure

2 4 2 4In eine speziell gefertigte Elektrolysezelle werden ca. 100 ml verd. H SO , c(H SO ) = 1 mol/l gegeben.

2 4Zwei kleine Reagenzgläser werden ebenfalls mit verd. H SO gefüllt und so über die Elektroden gestellt,

dass sich keine Luftblasen in den Reagenzgläsern bilden. Die Elektroden werden an die Spannungsquelle

angeschlossen und eine Spannung von 10 V eingestellt. Die Elektrolyse ist abgeschlossen, wenn eines

der Reagenzgläser fast vollständig mit Gas gefüllt ist. Man nehme die Reagenzgläser aus der Lösung

(Stopfen!) und führe mit einem Reagenzglas die Knallgasprobe durch und in dem anderen die

Glimmspanprobe (welches Sie wofür verwenden, sollte anhand der Reaktionsgleichungen und der

entstandenen Gasmengen klar werden).

Die Elektrolysezelle wird abschließend mit Wasser bis zur Neutralität gewaschen, zum Ende einmal mit

destilliertem Wasser.

Falls die Elektrolyse nicht so abläuft wie bei Ihrem Nachbarn, versuchen Sie zu klären, woran es liegen

könnte!

2.9 Reaktionsgeschwindigkeit

3Versuch 37: Reaktionsgeschwindigkeit (Natriumthiosulfat und FeCl )

3 2 2 3a) Man vermischt bei Zimmertemperatur gleiche Volumenteile FeCl - und Na S O -Lösung, jeweils

c = 1 mol/l, und notiert die Zeit, die bis zum Verschwinden der rotvioletten Farbe nötig ist.

(Anm.: Die Geschwindigkeit einer Reaktion ist von der Temperatur abhängig. Als oft erfüllte Faustformel

gilt, dass bei einer Temperaturerhöhung um 10 °C die Geschwindigkeit auf das Doppelte bis Dreifache

steigt.)

3 2 2 3b) Wie unter a) werden gleiche Mengen FeCl - und Na S O -Lösung, jeweils c = 1 mol/l vermischt, die

vorher im Wasserbad auf 50 °C erwärmt wurden.

(Anm.: Da eine Temperaturänderung die Geschwindigkeit zweier entgegengesetzt verlaufender

26

Reaktionen i.a. nicht in gleicher Weise ändert, tritt bei einer Temperaturänderung normalerweise eine

Verschiebung der Gleichgewichtslage ein.)

3 Versuch 38: Homogene Katalyse (Natriumthiosulfat und FeCl )

Wirksam kann die Reaktionsgeschwindigkeit langsam verlaufender Reaktionen durch Katalyse beeinflusst

werden. Ein Katalysator ist ein Stoff, der die Geschwindigkeit einer Reaktion beeinflusst, ohne hierbei eine

bleibende Veränderung zu erleiden.

Die außerordentliche Bedeutung der Katalyse auf fast allen Gebieten der Chemie macht es erforderlich,

sich mit ihren wesentlichsten Erscheinungen bekannt zu machen. Die auffälligste und wichtigste Art der

Katalyse ist die Steigerung der Reaktionsgeschwindigkeit (positive Katalyse), während die für viele

technische und biochemische Vorgänge wichtige Verminderung der Reaktionsgeschwindigkeit (negative

Katalyse) in der Laboratoriumspraxis zurücktritt.

3 Man versetzt eine Probe FeCl -Lösung mit einem Tropfen einer verdünnten Kupfersulfatlösung, danach

füllt man mit Thiosulfatlösung auf das doppelte Volumen auf.

2 2Versuch 39: Heterogene Katalyse (H O -Zerfall)

Die heterogene Katalyse findet an der Oberfläche eines Katalysators statt, der in einer anderen Phase

vorliegt als die Reaktionspartner (Kontaktverfahren). Da die heterogene Katalyse an der Oberfläche des

Katalysators abläuft, ist die Größe und der Zustand der Oberfläche von Einfluß. Als Beispiel wird der

außerordentlich langsame Zerfall des Wasserstoffperoxids in Sauerstoff und Wasser durch Zugabe eines

festen Katalysators beschleunigt.

2 2 2Im Reagenzglas trägt man in eine etwa 3 %ige H O -Lösung etwas gepulverten Braunstein (MnO ) ein.

Unter Aufschäumen entwickelt sich Sauerstoff, der mit einem glimmenden Span nachgewiesen werden

kann.

4Versuch 40: Autokatalyse (KMnO und Oxalsäure)

Ein besonderer Fall der homogenen Katalyse ist die sog. Autokatalyse. Bei ihr erzeugt das an sich

langsam reagierende System einen positiven Katalysator für die Reaktion, die dadurch immer rascher

verläuft. Die Umsetzung von Permanganat mit Oxalat ist ein bekanntes Beispiel. Die durch Reduktion von

4MnO entstehenden Mn - Ionen katalysieren die Permanganat-Reduktion.- 2+

20 ml (Messzylinder) einer bereitgestellten Oxalsäurelösung werden in einem kleinen Erlenmeyerkolben

mit 2 - 3 ml Schwefelsäure (konz.) versetzt und die Lösung nach der Durchmischung auf zwei

Bechergläser (100 ml) verteilt.

a) Zu der einen Lösung gibt man ca. 10 Tropfen einer Mn(II)sulfat-Lösung (0,5 mol/l), vermischt gut und

fügt dann 2 Tropfen einer Kaliumpermanganatlösung hinzu (Auflösen einer kleinen Spatelspitze (0,1 -

0,2 g) Kaliumpermanganat in ungefähr 10 ml Wasser ergibt eine Lösung der ungefähren Konzentration

0,1 mol/l).

27

b) Die zweite Oxalsäurelösung wird ohne vorherigen Zusatz von Mangan(II)sulfatlösung mit 2 Tropfen der

Kaliumpermanganatlösung versetzt und das Becherglas zur Vermischung gut umgeschwenkt.

Nach Entfärbung der Lösung fügt man nochmals 2 Tropfen Kaliumpermanganatlösung zu und schwenkt

um. Besprechen Sie die Beobachtungen im Gruppenseminar.

(Anm.: Fügt man ein drittes Mal 2 Tropfen Kaliumpermanganatlösung hinzu, so beobachtet man zwar

wieder eine Steigerung der Reaktionsgeschwindigkeit, jedoch ist diese nicht mehr so ausgeprägt. Um eine

schnellere Entfärbung zu erzielen, müsste die Mn -Ionen-Konzentration sehr viel höher gewählt werden,2+

z.B. wie beim Versuch a).)

2.10 Schwefel-Verbindungen

Versuch 41: Sulfidionen als Reduktionsmittel

Das Sulfidion ist ein relativ starkes Reduktionsmittel. Durch Stoffe mit mittlerem Oxidationspotential wird

es zu freiem Schwefel oxidiert, starke Oxidationsmittel führen es in Sulfat über. Durch Autoxidation wird

2aus Schwefelwasserstoffwasser allmählich Schwefel ausgeschieden. Daher hält sich H S-Wasser nicht

lange und sollte immer frisch hergestellt werden. Dieses geschieht zweckmäßigerweise aus

3 2Thioacetamid (CH C(S)NH , kurz TAA) in der Wärme (80 °C Wasserbad). Die nachfolgenden Versuche

sollen verdeutlichen, dass der Einsatz von TAA in Gegenwart von Oxidationsmitteln schwierig ist:

2 2a) Man versetzt etwas H S-Wasser (TAA + H O, erwärmen) mit Iodlösung.

2b) Man erhitzt etwas H S-Wasser mit einigen Tropfen konz. Salpetersäure: Es entwickeln sich rotbraune

2 3 2 2 4Dämpfe von NO . Konz. HNO oxidiert H S sofort zu H SO , wobei NO entsteht, das an der an der Luft

2sofort zu NO reagiert.

4 3 2c) 1 ml KMnO -Lösung wird mit 1 ml verd. HNO angesäuert, anschließend 2 ml H S-Wasser hinzugefügt

2und erhitzt. Tritt keine Entfärbung ein, so gibt man mehr H S-Wasser zu, eventuell muss auch die

Säuremenge erhöht werden.

Versuch 42: Sulfid-Nachweis

a) In ein Reagenzglas werden einige Körnchen eines festen, wasser- oder säurelöslichen Sulfids

gegeben. Am oberen Rand befestigt man einen feuchten Streifen Bleiacetatpapier (mit Bleiacetatlösung

getränktes Filterpapier), fügt anschließend 1 ml verd. HCl hinzu und setzt einen Gummistopfen lose auf

das Reagenzglas.

2b) Versuchen Sie ebenfalls mit schwerlöslichen Sulfiden wie HgS oder Ag S einen Sulfidnachweis

durchzuführen. Beachten Sie die Ratschläge im Seminar bzw. Gruppenseminar!

Informieren Sie sich über einige Naturvorkommen wichtiger Metalle!

28

Versuch 43: pH-Abhängigkeit der Sulfidfällung

In 3 Reagenzgläser werden einzeln je 1 ml Kupfersulfat-, Zinksulfat- und Eisen(II)sulfatlösung, jeweils mit

1 ml verd. Salzsäure angesäuert, gegeben. Danach fügt man je eine Spatelspitze TAA hinzu, verschließt

die Reagenzgläser lose mit Gummistopfen und stellt diese in ein Wasserbad (ca. 80 °C). Nach einiger

Zeit fällt aus der Kupfersalzlösung schwarzes CuS aus, während die Zink- und Eisensalzlösungen klar

2bleiben (eine geringe Trübung von ausgeschiedenem Schwefel ist auf Oxidation des H S zurückzuführen).

Diese Lösungen versetzt man mit 2 bis 3 ml verd. Natriumacetatlösung. In der Zinksulfatlösung fällt

weißes ZnS aus, während die Eisensulfatlösung unverändert bleibt. Erst wenn man den pH-Wert der

3Lösung durch Zusatz von NH noch weiter erhöht, fällt schwarzes FeS aus.

Versuch 44: Wirkungen der Schwefelsäure

Neben der protonierenden Wirkung der Schwefelsäure beobachtet man weitere Effekte:

a) Wasserentziehende Wirkung:

2 4Man löst etwas Rohrzucker in ½ ml Wasser und gibt 2 ml konz. H SO hinzu: Abscheidung von

voluminösen Verkohlungsprodukten, da die Schwefelsäure dem Kohlenhydrat das chemisch gebundene

Wasser entzieht.

b) Oxidierende Wirkung:

Verdünnte Schwefelsäure und die Lösungen der Sulfate haben praktisch keine oxidierende Wirkung,

2 4 2dagegen ist konzentrierte Schwefelsäure ein Oxidationsmittel. Durch Kupfer wird konz. H SO zu SO ,

2durch das noch leichter Elektronen abgebende Zink sogar zu Schwefel und H S reduziert.

2 4i) In einem Reagenzglas erhitzt man einige Kupferspäne mit konzentrierter H SO . Das entweichende

2SO lässt sich durch seinen stechenden Geruch nachweisen.

2 4 2ii) Eine Zinkgranalie (nicht Zinkstaub!) wird mit konz. H SO erwärmt. Auch hier entweicht SO ,

zugleich scheidet sich im oberen Teil des Reagenzglases Schwefel ab; unter günstigen Bedingungen

2lässt sich auch H S am Geruch erkennen. Mit Zinkstaub würde die Reaktion zu heftig verlaufen.

Versuch 45: Sulfat-Nachweis

2a) Eine sehr verdünnte Sulfatlösung säuert man mit HCl an und gibt tropfenweise BaCl hinzu. Kalt

4gefälltes BaSO ist oft so feinkörnig, dass es durch das Filter läuft. Hier wie auch in anderen ähnlichen

Fällen erzielt man dichtere, besser filtrierbare Niederschläge durch Fällung in der Hitze.

2b) Zu 0,5 ml Wasser gibt man mehrere Tropfen BaCl -Lösung und fügt das gleiche bis doppelte Volumen

konz. HCl hinzu. Es tritt ein Konzentrationsniederschlag auf, weil das Löslichkeitsprodukt des an sich gut

2löslichen Salzes BaCl überschritten wurde.

(Anm.: In schwerlöslichen Sulfaten kann man Sulfat erst nach Aufschließen nachweisen. Kocht man

Bariumsulfat einige Zeit mit konzentrierter Natriumcarbonat-Lösung, so wandelt sich ein Teil des

Bariumsulfats in Carbonat um, und die Sodalösung enthält die äquivalente Menge Sulfat. Hat der

Sulfatgehalt der Sodalösung jedoch eine gewisse Konzentration erreicht, so hört die Umsetzung auf.

29

Hierbei handelt es sich also um eine Gleichgewichtsreaktion. Vollständige Umsetzung von Bariumsulfat

zu Bariumcarbonat lässt sich durch Schmelzen mit Natriumcarbonat/Kaliumcarbonat erzielen.)

2.11 Stickstoff-Verbindungen

Versuch 46: Nitrat-Nachweis

42 ml stark verdünnte Nitratlösung werden im Reagenzglas mit 2 ml frisch bereiteter, gesättigter FeSO -

2 4Lösung (Fe nicht Fe ) vermischt und mit 1 Tropfen verd. H SO angesäuert. Dann unterschichtet manII III

2 4mit 1 bis 2 ml konz. H SO , indem man die Säure vorsichtig an der Wand herabfließen lässt. An der

Berührungsstelle beider Flüssigkeiten bildet sich eine braune, bei sehr geringen Nitratmengen

amethystfarbene Zone. Wegen der großen Empfindlichkeit der Reaktion prüfe man alle Reagenzien durch

eine Blindprobe.

2.12 Phosphate

Versuch 47: Reaktionen der Phosphate

2 4Setzen Sie auf der Tüpfelplatte Natriumphosphatlösung (Na HPO ) mit folgenden Lösungen um:

2a) mit CaCl

3b) in Natriumacetat und Essigsäure mit FeCl

2 3 4c) mit einer Lösung von MgCl , NH und so viel NH Cl, dass der zuerst auftretende Niederschlag wieder

"gelöst ist ( Magnesiamixtur")

4 4 2d) Fällung von NH MgPO x 6 H O als Mikronachweis: Auf dem Objektträger bringt man in 1 bis 2 mm

4Abstand einen Tropfen einer mit NH Cl versetzten Phosphatlösung und einen etwa gleich großen Tropfen

3Magnesiumsalzlösung, am besten Acetat. Beide Tropfen verbindet man mit einem Tropfen NH -Lösung,

c = 2 mol/l. Es scheiden sich scherenförmig gekreuzte oder gefiederte, schneeflockenähnliche Kristalle

"ab, die später wohlausgebildete, sargdeckelartige" Prismen bilden können.

e) mit Silbernitrat

Versuch 48: Phosphat-Nachweise im Dünger

Bringen Sie für diesen Versuch handelsüblichen Dünger mit (am einfachsten wäre ein Flüssigdünger;

feste Dünger muss man erst mit Wasser auskochen und anschließend filtrieren)!

3 ml 15 %ige Ammoniummolybdatlösung versetzt man mit dem gleichen Volumen halbkonzentrierter

Salpetersäure und fügt einige Tropfen der Düngerlösung zu. Die Lösung färbt sich gelb, und nach kurzem

Erwärmen, rascher beim Kochen, fällt ein gelber, dichter Niederschlag aus. Man prüfe die Löslichkeit des

3abzentrifugierten Niederschlags in NH .

Die “einfach auszugleichende” Reaktionsgleichung lautet:

4 6 7 24 3 4 3 4 3 12 40 4 3 212 (NH ) Mo O + 7 H PO + 51 HNO ! 7 (NH ) [P(Mo O )] + 51 NH NO + 36 H O

30

Dieser Phosphatnachweis ist wichtig, weil er in saurer Lösung durchführbar ist und daher durch

Metallionen, die in neutraler Lösung als unlösliche Phosphate (s. u. Versuch 47) ausfallen, nicht gestört

wird. Die Reaktion ist aber nicht spezifisch. (Vergleiche als Reagenz auch Zirkonylchlorid). Arsenat gibt

die gleiche Fällung, Silicate und Germanate geben ähnlich gebaute, gelbe Heteropolysäuren. Für die

Ausschaltung dieser Störungen sei auf Spezialliteratur verwiesen.

(Anm.: Sie können ebenfalls den Nitratanteil im Dünger nach Versuch 46 nachweisen; falls Störungen

auftreten, informieren Sie sich über den sog. Sodaauszug in der Literatur.)

2.13 Borate und Ester

Versuch 49: Boratnachweis als Borsäuretrimethylester

a) Prüfen Sie eine Boraxlösung zunächst mit Indikatorpapier und versetzen Sie diese anschließend mit

3AgNO

2 4b) In einem kleinen Reagenzglas übergießt man etwas Borat mit 2 ml Methanol, setzt 1 ml konz. H SO

zu, schüttelt um, erhitzt zum Sieden und entzündet die entweichenden Methanoldämpfe.

Die aus dem Borat mit konz. Schwefelsäure freigesetzte Borsäure verbindet sich mit dem Alkohol unter

Wasser-Auftritt zum Borsäuretrimethylester (Kp: 69 °C). Die konz. Schwefelsäure begünstigt die Wasser-

Abspaltung und verschiebt das Gleichgewicht zugunsten der Esterbildung.

Versuch 50: Boratgläser

An ein Magnesiastäbchen wird mit Hilfe des Bunsenbrenners etwas Borax angeschmolzen. Unter

4Aufblähen entweicht das Kristallwasser. An die entstandene Perle bringt man etwas gepulvertes CuSO ,

4 2 4 3CoSO oder Cr (SO ) und schmilzt erneut in der Oxidationsflamme durch. Notieren Sie sich die

auftretenden Farben; testen Sie auch andere Substanzen und führen Sie die “Siegellackprobe” durch

(Vorproben)!

(Anm.: Vergleichen Sie das ähnliche Verhalten von Natriumammoniumhydrogenphosphat bei der

Darstellung von Phosphorsalzperlen.)

2.14 Organische Reagenzien in der Analytik

Versuch 51: Aluminiumnachweis mit Alizarin-S

1 Tropfen der sauren Probelösung wird auf einer Tüpfelplatte mit wenig verd. KOH alkalisch gemacht

(auftretende Niederschläge können abzentrifugiert werden) und mit 1 Tropfen einer 0,1 %igen Lösung von

Natriumalizarinsulfonat versetzt. Beim Ansäuern mit Essigsäure entsteht ein roter Niederschlag bzw. eine

rote Lösung. Man teste an dieser Stelle auch Alizarin S als pH-Indikator.

31

Versuch 52: Aluminiumnachweis mit Morin

Al(III) bildet in neutraler oder essigsaurer Lösung mit Morin eine intensiv fluoreszierende kolloidale

Suspension eines Farblackes.

Eine Spatelspitze Al(III)salz wird mit ca. 3 ml verd. HCl und zwei KOH-Plätzchen (sollten sich beim

Schütteln lösen, wenn nicht, wenig Wasser zugeben) versetzt. Die abzentrifugierte Lösung wird mit

Eisessig angesäuert und etwas Morinlösung zugegeben. Im UV-Licht ist bei Anwesenheit von Al eine

grüne Fluoreszenz zu beobachten. Blindprobe durchführen!

Achtung: Es sollte frisches KOH, das in einer PE-Flasche aufzubewahren ist, verwendet werden (Aus Glas

können sich durch NaOH oder KOH Al -Ionen lösen!).3+

Versuch 53: Eisennachweis mit Phenanthrolin

1 - 2 Tropfen der sauren Fe -Lösung (Fe muss vorher reduziert werden) versetzt man mit wenig festem2+ 3+

4 3NH Cl und verd. NH bis zur schwach sauren bzw. neutralen Reaktion und gibt anschließend 1 - 2 Tropfen

einer 2 %igen alkoholischen Lösung von 1,10-Phenanthrolin hinzu. Es bildet sich ein rot gefärbter

Chelatkomplex (Blindprobe!). Informieren Sie sich in der Literatur über das Prinzip der Chelatliganden.

Versuch 54: Bismutnachweis mit Thioharnstoff

Bi bildet mit Thioharnstoff einen gelben Komplex.3+

Falten Sie ein Filterpapier (es klappt auch auf der Tüpfelplatte); in die Falte gibt man dicht beieinander

die feste oder flüssige Substanz und eine Spatelspitze Thioharnstoff. Dazwischen tropft man etwas verd.

3HNO , so dass beide Substanzen benetzt sind. Bei Anwesenheit von Bi tritt eine intensiv gelbe Färbung3+

auf, wobei eine Komplexierung dreier Thioharnstoffmoleküle über den Schwefel an das Bismut erfolgt.

Störungen: Auch Sb und Sn geben ähnliche Thioharnstoffkomplexe!(Die Angaben in der Literatur dazu3+ 2+

sind allerdings widersprüchlich!?)

Achtung: Bei Thioharnstoff besteht der Verdacht auf Carcinogenität!

Versuch 55: Nickelnachweis mit Diacetyldioxim

Man verwendet eine gesättigte Lösung von Diacetyldioxim in 96 %igem Ethanol oder die 2,5 %ige Lösung

des wasserlöslichen Natriumsalzes. Auf der Tüpfelplatte versetzt man einige Tropfen einer Fe -Lösung2+

3mit 1 Tropfen Reagenz und einer Spur NH : Es tritt die intensiv rote Färbung des löslichen Fe(II)-

Komplexes auf. Ebenso prüft man einen Tropfen Kobaltsalzlösung: Hier sollte keine Reaktion eintreten.

Ist jedoch gleichzeitig Fe vorhanden, so können auch in neutraler oder schwach saurer Lösung braune3+

Niederschläge ausfallen. Es ist daher nötig, das Eisen entweder auszufällen oder mit Tartrat zu maskieren

und auch das Kobalt in einen stabilen Komplex zu überführen.

Für den Nickelnachweis in Gegenwart von Fe und Co verfährt man daher wie folgt: 0,5 ml Lösung2+ 2+

2 2werden mit H O und nach kurzem Stehen mit einigen Tropfen 10 %iger Natriumtartratlösung und

überschüssigem Ammoniak versetzt. Man kocht auf, bis das Kobalt vollständig in den dreiwertigen

32

2 2Komplex übergegangen und das überschüssige H O zerstört ist. Erst danach versetzt man die Lösung

mit einigen Tropfen Diacetyldioximlösung, wodurch das Nickel als voluminöser, intensiv roter Niederschlag

2 2ausfällt. Bei Anwesenheit von H O erhält man nur eine rote Lösung. Die Empfindlichkeit (in reinen

Nickelsalzlösungen: pD etwa 5,5) ist etwas vom Tartrat-Überschuss abhängig. Im Bedarfsfall (Gegenwart

von Kobalt) sollte an dieser Stelle filtriert werden!

2.15 Teilbereich Anorganische Chemie

Im folgenden sollen die Reaktionen einiger Kationen behandelt werden. Um eine Systematik zu erzielen,

könnte man anhand des Periodensystems, d.h. gruppenweise die einzelnen Metalle vorstellen. Die andere

Möglichkeit besteht in der Zusammenfassung einiger Elemente in Gruppen mit ähnlichen

Reaktionsmustern gegenüber gewissen Reagenzien. Als Hauptreagenz hat sich Schwefelwasserstoff

bewährt, wobei der pH-Wert noch eine große Rolle spielt. So kommt man zu folgender Einteilung:

a) Sulfidniederschläge im salzsauren Bereich: Hg , Pb , Bi , Cu , Cd und As , Sb , Sn2+ 2+ 3+ 2+ 2+ 3+ 3+ 2+

davon löslich als Thioanionen: As , Sb , Sn3+ 3+ 2+

(Anm.: Als Oxidationsstufen sind bei den Elementen As und Sb III und V, beim Sn II und IV möglich.)

b) Hydroxidniederschläge im ammoniakalischen Bereich: Fe , Mn(IV), Al , Cr3+ 3+ 3+

Sulfidniederschläge im ammoniakalischen Bereich: Ni , Co , Fe , Mn , Zn2+ 2+ 2+ 2+ 2+

(Anm.: In der Regel faßt man diese beiden Teilgruppen in der sog. Ammoniumsulfidgruppe

zusammen.)

c) Carbonatniederschläge im ammoniakalischen Bereich: Ba , Sr , Ca2+ 2+ 2+

d) Kationen der löslichen Gruppe: Mg , Li , Na , K2+ + + +

Die Elemente der beiden letzten Gruppen weisen charakteristische Flammenfärbungen auf (Ausnahme

Mg) und lassen sich damit hervorragend nachweisen. Aufgrund der unvermeidlichen Kürzungen im

Rahmen der neuen Studienordnung müssen wir auf die Behandlung der Reaktionen in wässriger Lösung

bei diesen beiden Gruppen verzichten.

2Genauer vorgestellt werden die Elemente der beiden ersten Gruppen (H S-Gruppe (a)) und

2Ammoniumsulfidgruppe (b)), wobei wir auch noch Reaktionen der Kationen Ag und Hg hinzunehmen.+ 2+

Diese gehören eigentlich neben Pb in die HCl-Gruppe, da sie schwerlösliche Chloride bilden; allerdings2+

fallen sie auch als Sulfide aus.

Eine Einteilung in diese Gruppen ist auch in Hinblick auf die Naturvorkommen der vorgestellten Elemente

sinnvoll. Informieren Sie sich darüber in der Literatur.

2.16 Reaktionen der Elemente in der Kupfergruppe

Für die nachfolgenden Versuche 56 bis 60 stellen Sie sich Lösungen der folgenden Kationen in

2Reagenzgläsern bereit: Ag , Hg , Hg , Pb , Bi , Cu und Cd . Die vorgesehenen Versuche können+ 2+ 2+ 2+ 3+ 2+ 2+

fast alle auf der Tüpfelplatte durchgeführt werden; man benötigt also nur wenig von den

Kationensalzlösungen. Zweckmäßigerweise sollte Sie sich die unten aufgeführten Reagenzien in

Tropfflaschen abfüllen; sie sind so vor Verunreinigungen sicher und die Experimente und auch die

Analysen lassen sich wesentlich schneller durchführen.

33

Versuch 56: Reaktionen mit Kaliumiodid

Man benötigt für diesen Versuch eine verdünnte und eine konzentrierte Lösung von Kaliumiodid.

Zunächst gibt man einen Tropfen der verdünnten Lösung zu der Metallsalzlösung; erst danach versetzt

man tropfenweise mit der konzentrierten Lösung. In welchen Fällen treten Niederschläge auf und bei

welchen Kationen lassen sie sich im Überschuss des Fällungsreagenzes wieder in Lösung bringen?

Notieren Sie die auftretenden Farben und formulieren Sie die Reaktionsgleichungen.

Versuch 57: Reaktionen mit Natronlauge

Auch hier gehe man wie in Versuch 56 vor; jedoch sind die auftretenden Farben nicht so spektakulär. Bei

der Umsetzung mit der konzentrierteren NaOH geht es um die Auffindung der amphoteren Hydroxide.

Notieren Sie die Ergebnisse und formulieren Sie die Reaktionsgleichungen.

Versuch 58: Reaktionen mit Ammoniak

Die Versuchsdurchführung richtet sich wieder nach der in Versuch 56. In welchen Fällen entstehen

Amminkomplexe, in welchen Hydroxidniederschläge. Begründen Sie Ihre Beobachtungen mit dem

Pearsonkonzept.

Versuch 59: Reaktionen mit Kaliumchromat

Für dieses Experiment ist nur eine Lösung von Kaliumchromat erforderlich. Interessant sind die

auftretenden Farben. Im Falle des Pb setzen Sie in einem zweiten Durchgang etwas NaOH-Lösung zu,2+

beim Ag prüfen Sie bitte die Löslichkeit in Säuren und Laugen.+

Versuch 60: Reaktionen mit Thioacetamid

2Diese Experimente müssen im Reagenzglas ausgeführt werden, da zur Entwicklung von H S aus

Thioacetamid höhere Temperaturen erforderlich sind.

Zu den mit HCl angesäuerten Metallsalzlösungen (pH-Wert ca. 1 - 2) gibt man eine Mikrospatelspitze

Thioacetamid und stellt die mit Stopfen lose verschlossenen Reagenzgläser für mindestens

10 - 20 Minuten in ein siedendes Wasserbad. Notieren Sie die Farben der erhaltenen Niederschläge und

formulieren Sie die Reaktionsgleichungen. Berechnen Sie die pH-Werte für eine quantitative Fällung

einiger 2-wertiger Kationen; die Löslichkeitsprodukte sind in der Literatur zu finden.

Die ausgefallenen Substanzen lässt man absitzen, dekantiert die überstehende Lösung ab, wäscht die

2Rückstände noch zweimal dekantierend mit H O dest. und untersucht abschließend die Löslichkeit in

3warmer 20 %iger HNO .

34

Versuch 61: Weitere wichtige Reaktionen des Quecksilbers

Verhalten als Metall:

2a) Man legt Kupferdraht kurze Zeit in einen HgCl -Lösung, spült ab und reibt mit einem Tuch: Der graue

Hg-Überzug wird glänzend, weil sich Kupferamalgam bildet. Beim Erhitzen unter dem Abzug (!) würde sich

das bei 357 °C siedende Quecksilber verflüchtigen; das soll allerdings nicht getestet werden!

2 2b) Man versetzt eine HgCl -Lösung tropfenweise mit SnCl -Lösung.

2Disproportionierung der Hg -Verbindungen:2+

2 3 2 2 2 3c) Eine Hg (NO ) -Lösung wird mit Cl versetzt und der erhaltene abfiltrierte Hg Cl -Niederschlag mit NH-

behandelt.

Quecksilber(II)aquakomplexe als Säuren:

2 n[Hg(H O) ] -Ionen sind recht starke Säuren. Ihre Dissoziationsprodukte fallen als schwerlösliche basische2+

Salze aus.

3 2 2 3d) Man löst einige Kristalle Hg(NO ) x 8 H O in möglichst wenig konz. HNO und gießt die Lösung in ein

größeres Volumen Wasser.

2 2 2 2e) Ermitteln Sie den pH-Wert einer gesättigten HgCl -Lösung. Diese enthält die Säure [HgCl (H O) ]. Nach

4Zusatz von etwas festem NaCl reagiert die Lösung praktisch neutral, weil sich der Komplex [HgCl ]2-

gebildet hat, der natürlich keine Protonen mehr abspalten kann. Formulieren Sie die

Reaktionsgleichungen.

Versuch 62: Weitere wichtige Reaktionen des Bleis

3 2 2 4a) Versetzen Sie eine Pb(NO ) -Lösung mit H SO . Man erhält einen weißen Niederschlag, der in heißer

2 4konz. H SO löslich und merklich löslich in heißer konz. HCl ist. Die Fällung als Sulfat ist nur dann

2 4quantitativ, wenn durch Abrauchen mit konz. H SO die anderen Mineralsäuren vertrieben worden sind.

Die abgerauchte, konzentriert schwefelsaure Lösung muss sehr vorsichtig mit Wasser verdünnt werden!

2 4Im Trennungsgang wird an dieser Stelle (nach Abrauchen mit H SO konz.) verdünnte Schwefelsäure

verwendet - warum?

2 4 3 4 2b) Man übergießt gefälltes Pb(OH) , PbSO , Pb (PO ) mit Ammoniumtartratlösung: Die Niederschläge

4 2 3sollten sich auflösen; aus den Lösungen kann mit (NH ) S (Thioacetamid mit verd. NH erwärmen) das

Blei als Sulfid gefällt werden (Vorprobe bei scheinbar schwerlöslichen Rückständen).

Starke Oxidationsmittel und anodische Oxidation (Bleiakkumulator!) führen Bleisalze in die

Oxidationsstufe +4 über. Das hohe Ionenpotential bedingt, dass das an Pb angelagerte Wasser stark4+

sauer ist. Nur in stark saurer Lösung liegen daher hydratisierte Pb -Ionen vor, sonst bilden sich4+

2Oxokomplexe unter Abscheidung von braunem PbO . Dieses gibt keine O -Ionen mehr ab und löst sich2-

6 3 4daher nicht in Säuren, sondern in Laugen als Plumbat(IV), [Pb(OH) ] . Das Oxid Pb O , die Mennige,2-

3verhält sich gegen HNO wie ein Blei(II)salz einer Orthoblei(IV)säure. In Gegenwart von Reduktionsmitteln

2löst sich das stark oxidierend wirkende PbO zu Blei(II)salzen auf.

2 3 3 2 2c) Erwärmen Sie PbO einmal mit HNO , beim zweitenmal mit HCl. Mit HNO und H O oder Oxalat:

2 2erreicht man eine Auflösung unter O - bzw. CO -Abgabe.

35

3d) Behandeln Sie Mennige mit HNO . Was bleibt zurück und was lässt sich in der überstehenden Lösung

nachweisen?

Versuch 63: Weitere wichtige Reaktionen des Bismuts

2a) Man versetzt eine frisch bereitete SnCl -Lösung in der Kälte mit NaOH bis zur Auflösung und gibt

etwas Bismutsalzlösung zu, deren Säuregehalt mit Acetat abgestumpft wurde.

b) Verdünnen Sie eine salpetersaure Bismutnitratlösung mit reinem Wasser. Notieren Sie Ihre

Beobachtung!

Versuch 64: Weitere wichtige Reaktionen des Kupfers

Man versetzt eine Kupfersulfatlösung

2 3a) mit Na CO und sollte einen grünblauen Niederschlag eines basischen Carbonats erhalten;

b) erst mit Kaliumnatriumtartrat, dann mit NaOH, wobei kein Hydroxid ausfällt, sondern sich die blaue

Lösung des Tartratocupratkomplexes bildet. Informieren Sie sich über die Strukturformel dieses

Komplexes. Eine alkalische tartrathaltige Kupfersulfatlösung dient unter der Bezeichnung Fehlingsche

Lösung als Reagenz auf Reduktionsmittel. Insbesondere werden mit ihr leicht oxidierbare organische

Stoffe, z.B. Zucker, nachgewiesen.

2.17 Reaktionen der Elemente in der Arsengruppe

Die Kationen des Arsens, Antimons und Zinns fallen ebenfalls im salzsauren Bereich als Sulfide aus,

2gehören damit also in die H S-Gruppe. Eine Besonderheit stellt die Fähigkeit zur Bildung von Thioanionen

dar, was die Elemente der Kupfergruppe nicht vermögen.

4 x 4Behandelt man die Sulfide der angegebenen Elemente mit (NH )S -Lösung, so gehen sie als AsS ,3-

4 3 3SbS und SnS in Lösung. Günstiger ist eine Verwendung des Reagenzes LiOH/KNO zum Digerieren,3- 2-

da in diesem Fall beim Ansäuern deutlich weniger Schwefel ausfällt. In Lösung befinden sich gemischte

x 4-x x 4-x x 3-xThio-Oxoanionen des Typs AsS O , SbS O bzw. SnS O .3- 3- 2-

Versuch 65: Sulfide der Arsengruppe

a) Man stellt sich salzsaure Lösungen von Sn , Sn , As und Sb her und versetzt mit einer kleinen2+ 4+ 3+ 3+

Spatelspitze Thioacetamid. Beim Erwärmen im Wasserbad fallen die Sulfidniederschläge aus. Notieren

Sie die Farben.

b) Untersuchen Sie die Löslichkeit der gerade gefällten Niederschläge in konz. HCl,

3Ammoniumcarbonatlösung und LiOH/KNO (d.h. bitte vorher die Niederschläge filtrieren und in eine

Porzellanschale abklatschen).

36

Versuch 66: Marshsche Probe

Abzug! Wichtige Vorprobe!

a) Man benutzt ein Reagenzglas, das in einem durchbohrten Stopfen ein zu einer Spitze ausgezogenes

Glasrohr trägt (es reicht eine Pipette). In das Reagenzglas gibt man 2 - 3 Zinkgranalien, 2 Tropfen

4CuSO -Lösung, etwas Arsenit- bzw. Arsenat-Lösung bzw. die auf Arsen zu prüfende Substanz und etwas

halbkonz. HCl aus einem vorher mit exakt der richtigen Menge (2 - 3 cm Füllhöhe) gefüllten Reagenzglas

zu. Dann verschließt man das Reagenzglas zügig mit dem Aufsatz, wartet eine vorher ermittelte Zeit (im

Vorversuch sollte ohne Arsenverbindung getestet werden wie lange man warten muss, um die Flamme

gefahrlos anzuzünden (Knallgasprobe richtig durchführen!); während der richtigen Probe hat man in der

Regel nicht die Zeit, Knallgasproben durchzuführen, da in der Zwischenzeit das gesamte Arsen aus dem

Reagenzglas entwichen ist.) ab und entzündet den Wasserstoff. Er brennt mit fahlblauer Flamme, dessen

Höhe ca. 1 cm betragen sollte (andernfalls muss mit einer höher konzentrierten HCl und/oder mehr

Zinkgranalien gearbeitet werden). Hält man eine Porzellanschale in die Flamme, so scheidet sich ein

2 2schwarzer Spiegel von metallischem Arsen ab, der in NaOH + H O oder Hypochlorit-Lösung gut löslich

ist.

3Vorsicht, AsH ist ein sehr giftiges Gas! Abzug! Vorsicht beim Auseinandernehmen des Apparates!

3b) Man wiederholt den Versuch mit SbCl -Lösung. Es treten die gleichen Erscheinungen auf, doch ist der

2 2Antimon-Spiegel in NaOH/H O oder Hypochlorit-Lösung nicht so gut löslich.

Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen!

Versuch 67: Leuchtprobe auf Zinn

Abzug! Wichtige Vorprobe!

Zu der Sn-haltigen Substanz gibt man in einem kleinen Becherglas zwei Zinkgranalien und 5 ml konz.

Salzsäure (Das Zn bringt eventuell vorhandene schwerlösliche Sn(IV)verbindungen durch Reduktion in

4Lösung). In die Reaktionsmischung taucht man dann ein zur Hälfte mit verdünnter KMnO -Lösung und

Eis gefülltes Reagenzglas und hält es dann vorsichtig an den Rand der entleuchteten

Bunsenbrennerflamme. Bei Anwesenheit von Zinn ist ein bläuliches Leuchten (Lumineszenz) am

Reagenzglas zu beobachten.

Achtung: Jeder Praktikant sollte sich darüber im Klaren sein, dass evtl. im Becherglas die Marshsche

Probe abläuft. Daher wird dieser Versuch in jedem Fall (egal ob As oder Sb enthalten ist oder nicht!!)

unter dem Abzug durchgeführt!

Versuch 68: Unterschiedliches Reduktionsverhalten

Wichtig zur Differenzierung zwischen As und Sb!

3a) In eine nicht zu stark angesäuerte SbCl -Lösung wird ein Eisennagel gegeben.

2b) Man bereitet eine gesättigte Lösung von SnCl in etwa 6 ml konz. HCl (Bettendorfs Reagenz). Zu je

3einer Probe dieser Lösung gibt man wenige Tropfen Arsenit-, Arsenat- und SbCl -Lösung. (Hg- und

Edelmetallsalze geben ebenfalls dunkle Metallfärbungen.)

37

4c) Man gibt in eine salzsaure SnCl -Lösung einen Eisennagel. Es tritt keine Metallabscheidung ein, doch

2wird Sn(IV) allmählich zu Sn(II) reduziert. Dies erkennt man bei Zugabe von H S-Wasser (braune SnS-

Fällung).

2d) Eine SnCl -Lösung wird mit NaOH versetzt. Man erhält zunächst einen flockigen Niederschlag, der sich

im Laugenüberschuss zu Tetrahydroxostannat(II) löst. Diese Lösung wird einige Zeit erwärmt. Notieren

Sie Ihre Beobachtungen und formulieren Sie die entsprechenden Reaktionsgleichungen.

2.18 Die Elemente der Ammoniumsulfidgruppe

Wie schon kurz angesprochen (vgl. Seite 33), kann man die Ammoniumsulfidgruppe in zwei Teilgruppen

aufspalten. Versetzt man eine salzsaure Lösung der Elemente dieser Gruppe mit Ammoniak

(Puffersystem), so fallen die 3-wertigen Kationen als Hydroxide aus, während die 2-wertigen in Lösung

bleiben. An dieser Stelle könnte man die Niederschläge abtrennen und so eine Aufspaltung in die beiden

Teilgruppen erreichen. Zu der filtrierten Lösung gibt man Thioacetamid und fällt die noch vorhandenen

2-wertigen Kationen in der Wärme als Sulfide.

Versuch 69: Hydrolysefällungen

Versetzen Sie Proben von Chrom(III)chlorid-, Mangansulfat-, Zinkchlorid-, Eisen(III)chlorid- und

Aluminiumchloridlösungen tropfenweise mit verdünnter Ammoniaklösung. In allen Fällen sollte eine

Fällung auftreten. Versetzt man die gleichen Salzlösungen mit Ammoniaklösung, die man reichlich mit

Ammoniumchlorid versetzt hat, so bleibt die Fällung bei den zweiwertigen Metallen aus, während sie bei

den dreiwertigen nicht verhindert wird.

Versuchen Sie auch Hydrolysefällungen mit Natriumacetatlösung, notieren Sie die auftretenden Farben!

Versuch 70: Verhalten gegenüber Ammoniak und Natronlauge

Stellen Sie sich Salzlösungen folgender Elemente in acht Reagenzgläsern bereit: Co, Ni, Fe (als Fe(II)

und Fe(III)), Mn (als Mn(II)), Al, Cr (als Cr(III)) und Zn. Verwenden Sie für die folgenden Umsetzungen mit

Ammoniak- und NaOH-Lösung wieder die Tüpfelplatte. Prüfen Sie auch hier zunächst mit einer

verdünnten Reagenzlösung auf eine Niederschlagsbildung und dann mit der konzentrierteren auf eine

mögliche Komplexlöslichkeit. Notieren Sie Ihre Beobachtungen und formulieren Sie die

Reaktionsgleichungen.

Die Reste der Salzlösungen können für Versuch 71 eingesetzt werden.

2Versuch 71: Verhalten gegenüber H S

3In die Reagenzgläser von Versuch 70 gibt man zunächst einige Tropfen verd. HCl, dann NH bis zur

alkalischen Reaktion und anschließend je eine Mikrospatelspitze Thioacetamid. Beim Erwärmen im

Wasserbad fallen auch bei den 2-wertigen Kationen Niederschläge aus. Notieren Sie die Farben.

38

Versuch 72: Weitere wichtige Reaktionen des Kobalts

Man versetzt eine schwach saure Kobaltsalzlösung mit festem KSCN, wobei je nach Konzentration eine

Rot-, Violett- oder Blaufärbung auftritt. Überschichtet man mit Isobutylmethylketon und schüttelt um, so

2geht das blaue Co(SCN) in die organische Phase. Diese sehr empfindliche und charakteristische

3Reaktion wird durch dreiwertiges Eisen gestört, da Fe(SCN) die organische Phase rot färbt. Durch Zusatz

von festem NaF kann das Eisen maskiert werden, worauf die blaue Kobaltfarbe rein hervortritt.

Informieren Sie sich in der Literatur über Komplexe des Kobalts.

Versuch 73: Weitere wichtige Reaktionen des Eisens

a) Stellen Sie sich eine frische Eisen(II)sulfatlösung her; diese soll mit folgenden Reagenzien umgesetzt

werden:

3 2 2i) NH + H O

4 6ii) K [Fe(CN) ] (Bitte den Niederschlag längere Zeit an der Luft liegen lassen.)

3 6iii) K [Fe(CN) ] (û Turnbulls Blau)

aq 1(Anm.:Die Eisen(III)verbindungen leiten sich vom Ion Fe ab, das eine mittelstarke Säure ist (pK = 2,2).3+

3Daher fällt Fe(OH) bereits ab etwa einem pH-Wert von 2. Es kann z.B. durch Hydrolyse beim Kochen

mit Urotropin oder Natriumacetat abgeschieden werden. Eisen(III)verbindungen sind schwache

Oxidationsmittel.

Ähnlich dem Aluminium bildet Eisen(III) mit einwertigen Metallen Alaune, z.B. den Eisenammoniumalaun,

4 4 2 2 2 3 FeNH (SO ) x 12 H O. Auch hinsichtlich der Unlöslichkeit in Säuren ähnelt geglühtes Fe O den

entsprechenden Chrom- und Aluminiumoxiden. Es kann wie diese durch eine Disulfatschmelze

aufgeschlossen werden.

2Wegen der Bevorzugung sauerstoffhaltiger Liganden (H O, OH ) bildet Eisen(III) in wäßriger Lösung keine-

Amminkomplexe. Sonst ist das Komplexbildungsvermögen des dreiwertigen Eisenions beträchtlich:

Chloridionen bilden in stark salzsaurer Lösung komplexe Chloroferrate(III), die mit organischen

Lösungsmitteln (Ether, Isobutylmethylketon) ausgeschüttelt werden können. Tartrationen und andere

3Polyhydroxy-Verbindungen verhindern die Fe(OH) -Fällung mit Ammoniak, Fluorid- und Phosphationen

entfärben die gelben Eisen(III)salzlösungen und bilden farblose Komplexe, die nicht mehr oxidierend

wirken. Einer der empfindlichsten Nachweise auf dreiwertiges Eisen ist die Rotfärbung, die mit Rhodanid

auftritt.)

3b) Eine FeCl -Lösung versetzt man mit folgenden Reagenzien:

4 6i) K [Fe(CN) ] (û Berlinerblau)

3 6ii) K [Fe(CN) ]

iii) 1 ml 10 %iger KI-Lösung und Stärke

2iv) SnCl

4 2 3v) tropfenweise unter Umrühren mit so wenig (NH ) CO -Lösung, dass noch kein bleibender

Niederschlag erscheint (Informieren Sie sich über mehrkernige Hydroxokomplexe (Isopolybasen).)

vi) mit steigenden Mengen konz. HCl (Anm.: Man sollte zuerst eine Aufhellung der braungelben

Lösungsfarbe, dann eine intensive Gelbfärbung durch Chlorokomplexe beobachten. Aus dieser

39

Lösung, die mit der anderthalbfachen Menge konz. HCl versetzt wurde, kann das Eisen durch

4Isobutylmethylketon als H[FeCl ] mit gelber Farbe ausgeschüttelt werden. Nach zweimaligem

Ausschütteln ist in der wäßrigen Phase kein Eisen mehr vorhanden.)

3vii) Seignettesalz und dann mit NH

viii) NaF

3 4ix) wenig sirupöse H PO

Notieren Sie Ihre Beobachtungen und formulieren Sie die Reaktionsgleichungen.

Versuch 74: Weitere wichtige Reaktionen des Mangans

3 2 2a) Man versetzt eine Mangan(II)salzlösung mit NH + H O . Der tief dunkelbraune Niederschlag wird

isoliert, ausgewaschen und für die folgenden Versuche verwendet.

(Anm.: Mangandioxidhydrat oder der als Mineral vorkommende Braunstein sind nur sehr schwache

Basendonoren. Sie werden infolgedessen weder von Säuren noch von Alkalien gelöst. Reduzierend

wirkende Säuren, wie Salzsäure, oder Säuren in Gegenwart von Reduktionsmitteln lösen jedoch leicht

unter Bildung der Mn -Salze. Während die Oxidation der Mn(II)verbindungen in alkalischer Lösung stets2+

zu vierwertigem Mangan führt, kann man in der alkalischen Oxidationsschmelze das Mangan zu den in

Lösung tiefgrünen Manganaten(VI) oxidieren. Diese sind nur in alkalischer Lösung beständig, beim

Ansäuern disproportionieren sie in Mangan(IV)- und Mangan(VII)verbindungen. Letztere, die

Permanganate (Manganate(VII)), erhält man auch direkt aus den Mangan(II)salzen durch Oxidation in

saurer Lösung. Die freie Permangansäure ist nur in Lösung beständig. Aus Kaliumpermanganat und konz.

2 7 4 2 4Schwefelsäure entsteht ihr hochexplosives Anhydrid, Mn O . KMnO darf daher nie mit konz. H SO

zusammengebracht werden. In saurer Lösung werden die Permanganate zu Salzen des zweiwertigen

Mangans reduziert, während in alkalischer Lösung die Reduktion auf der vierwertigen Stufe stehenbleibt,

in stark alkalischer Lösung führt die Einwirkung von Reduktionsmitteln u.U. nur bis zum grünen

Manganat.)

Diskutieren Sie im Gruppenseminar über die Nernst´sche Gleichung den Zusammenhang des

Redoxpotentials mit dem Oxidations- bzw. Reduktionsvermögens der Permanganate und Chromate (û

Alkalischer Sturz).

2 3 3 2 2 2 4b) Übergießen Sie Proben von MnO(OH) mit verd. HNO , NaOH, verd. HNO + H O und verd. H SO

2 2 4+ Na C O . In welchen Fällen ist eine Auflösung zu beobachten?

2 3 3c) Man schmilzt auf einer Magnesiarinne gleiche Teile Na CO und KNO mit einer Spur Mangansalz

zusammen, löst die erhaltene Schmelze in Wasser und säuert mit Essigsäure an.

3d) 1 bis 2 Tropfen einer Mangansalzlösung werden mit 3 ml konz. HNO versetzt, eine Spatelspitze festes

2PbO hinzugefügt und einige Minuten lang erwärmt. Nach dem Verdünnen mit dem gleichen Volumen

Wasser lässt man die festen Bestandteile absitzen und notiert die Farbe der überstehenden Lösung

(Dieses ist ein empfindlicher und charakteristischer Mangannachweis, der durch Cl gestört wird (warum?).-

Denken Sie beim Trennungsgang daran!).

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Versuch 75: Weitere wichtige Reaktionen des Chroms

2 4a) Eine mit verd. H SO angesäuerte Chromat- oder Dichromatlösung wird mit folgenden Reagenzien

umgesetzt:

i) KI und Stärke

2 3 2 3 2 4ii) H SO (Na SO und H SO )

2 4iii) H S-Wasser (Thioacetamid und erwärmen; vergleichen Sie mit KMnO )

iv) Ethanol

2 4 2 4b) Eine stark verdünnte K CrO -Lösung säuert man mit einigen Tropfen verd. H SO an, überschichtet

2 2die Lösung mit Isobutylmethylketon, fügt H O hinzu und schüttelt sofort um. Die Färbung (notieren)

verschwindet allmählich, zugleich färbt sich die wässrige Lösung grün. Informieren Sie sich in der Literatur

über diese und weitere Reaktionen des Chromats; zeichnen Sie die Strukturformel des Moleküls in der

organischen Phase (Gruppenseminar).

Versuch 76: Weitere wichtige Reaktionen des Aluminiums

a) Man versetzt eine Aluminiumsulfatlösung mit einem Überschuss mit NaOH, dann mit etwas festem

4NH Cl (vgl. Trennungsgang). Der entstandene Niederschlag wird abgetrennt und für b) und c) eingesetzt.

b) Den unter a) erhaltenen Niederschlag gibt man auf eine Magnesiarinne, entwässert vorsichtig durch

3 2Erhitzen, betupft mit einem Tropfen einer stark verdünnter Co(NO ) -Lösung und glüht nochmals in der

Flamme. Es bildet sich eine blaue Masse (Thénards Blau, wichtige Vorprobe!).

c) Der Niederschlag aus a) wird solange mit Wasser gewaschen, bis aufgetropftes Phenolphthalein nicht

mehr rot gefärbt ist. Der neutral gewaschene Rückstand wird mit festem Natriumfluorid versetzt. Es tritt

bei Anwesenheit von Aluminium nach der folgenden Reaktion die rote Farbe der Phenolphthaleinlösung

3 3 6in Erscheinung: Al(OH) + 6 NaF ! Na AlF + 3 NaOH (Kryolithprobe)

Versuch 77: Weitere wichtige Reaktionen des Zinks

a) Einige Zinkspäne werden mit mäßig konzentrierter Natronlauge umgesetzt (Reaktionsgleichung).

4 6b) Man versetzt eine angesäuerte Zinksalzlösung mit K [Fe(CN) ]-Lösung. Es fällt ein weißes Koagulat,

2 3 6 2dessen Zusammensetzung etwa der Substanzformel K Zn [Fe(CN) ] entspricht.

c) Analog zu Versuch 76 bringt man ein Zinksalz auf einer Magnesiarinne mit einer stark verdünnten

Kobaltnitratlösung zusammen und glüht durch. Es entsteht ein grüner Rückstand (Rinmans Grün,

wichtige Vorprobe!).

2.19 Analysen

Hier geht es prinzipiell weniger darum, Analysen auf nasschemischem Wege zu lösen, als um die

Kontrolle, ob Sie sauber arbeiten können und um das Erlernen von Elementeigenschaften. Falls Sie die

nötigen Reaktionsbedingungen nicht einhalten, Kationen nicht quantitativ fällen oder Rückstände nicht

auswaschen, müssen Sie mit unerwarteten Reaktionen rechnen, die nicht im Lehrbuch beschrieben sind.

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Dieses ist aber gerade der Augenblick, in dem Sie beginnen, sich genauer mit den Reaktionsweisen der

beteiligten Kationen auseinanderzusetzen - also Chemie zu lernen.

Vorgesehen sind nur noch 4 Analysen mit folgenden Wertungen sowie Zeitplan:

1) Anionen 10 Punkte 1 Tag

2) HCl-Gruppe 10 Punkte 1 Tag

23) H S-Gruppe 10 Punkte 1,5 Tage

4 24) (NH ) S-Gruppe 10 Punkte 1,5 Tage

Informieren Sie sich rechtzeitig über das Trenn- und Nachweisverfahren in der Literatur (bzw. Seminar).

Die wesentlichen Reaktionen der Elemente sollten Sie im Rahmen der Vorversuche bereits gesehen

haben!?

Es hat sich bewährt, zunächst ein vom Gruppenassistenten hergestelltes Substanzgemisch zu

analysieren, um die prinzipielle Vorgehensweise kennen zu lernen und zu üben. Die hier

investierte Arbeit hilft bei den Analysen viel Zeit zu sparen!

Viel Spaß und viel Erfolg!!!

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