JOHANNES GUTENBERG NIVERSITÄT AINZ ABTEILUNG FÜR ... · Ethanol 1900 mg/m³ Pentanol (Amylalkohol) 360 mg/m³ Trichlormethan (Chloroform) 50 mg/m³ Methylenchlorid Dichlormethan

JOHANNES GUTENBERG-UNIVERSITÄT MAINZ ABTEILUNG FÜR LEHRAMTSKANDIDATEN DER CHEMIE

MODUL 2 DES STUDIENGANGS BACHELOR OF EDUCATION

PRAKTIKUM IN ANORGANISCHER UND

ALLGEMEINER CHEMIE

SOMMERSEMESTER 2010

Praktikum Anorganische und Allgemeine Chemie (BOE, Modul 2) SS 10

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Inhaltsverzeichnis

Ablauf Versuche und Analysen Seite

1.Allgemeines 2.Organisatorisches

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1.Woche Arbeitstechniken und Chemisches Gleichgewicht Versuch 1-1: Flammenfärbungen Versuch 1-2: Spektralanalyse Versuch 1-3: Warum es sinnvoll ist im Labor immer eine Schutzbrille zu tragen Versuch 1-4: Wärmeeffekt beim Verdünnen von Schwefelsäure Versuch 1-5: Schwerlösliche Calciumsalze Versuch 1-6: Reinigung durch Umkristallisieren Versuch 1-7: Die hohe Reaktivität der Alkalimetalle Versuch 1-8: Die abgestufte Reaktivität der Erdalkalimetalle Versuch 1-9: Thermische Zersetzung von Carbonaten Versuch 1-10: Gleichgewicht Carbonat – Hydrogencarbonat Versuch 1-11: Ein Löslichkeitsgleichgewicht

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2.Woche Säure-Base-Reaktionen I Versuch 2-1: Die Salze der Phosphorsäure Versuch 2-2: Schwefelsäure aus Schwefel und Salpetersäure Versuch 2-3: Die hygroskopische Wirkung von Schwefelsäure Versuch 2-4: Darstellung, Verbrennung und Nachweis von CO Versuch 2-5: Verdrängung der Kieselsäure aus ihrem Alkalisalz Versuch 2-6: Messung von pH-Werten Versuch 2-7: Pufferwirkung einer Lösung von Essigsäure und Natriumacetat Analyse 1: Nachweis der Erdalkalimetalle Analyse 2: Nachweis von Anionen

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3.Woche Säure-Base-Reaktionen II Versuch 3-1: Säurekonstante eines Indikators photometrisch Vorbereitungen für die Titrationen Analyse 3: Einstellen einer NaOH-Maßlösung Analyse 4: Der Gehalt einer Schwefelsäure ist zu bestimmen Analyse 5: Borsäure-Bestimmung Versuch 3-2: Beladungsvorgang eines Kationenaustauschers Analyse 6: Bestimmung des Natriumgehaltes einer Lösung

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4.Woche Löslichkeit und Komplexbildung Analyse 7: Gravimetrische Bestimmung von Phosphat als NH4MgPO4·H2O Analyse 8: Chloridbestimmung nach Mohr Versuch 4-1: Komplexierung mit EDTA Analyse 9: Komplexometrische Bestimmung von Zink Versuch 4-2: Löslichkeit von Gips in Salzlösungen

37 37 38 38 39 40

5.Woche Redoxreaktionen I Versuch 5-1: Oxide des Stickstoffs Versuch 5-2: Zersetzung von Ammoniumnitrat Versuch 5-3: Zersetzung eines Alkalimetallnitrates

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III

Versuch 5-4: Zersetzung von Bleinitrat Versuch 5-5: Nitrit als Reduktions- und Oxidationsmittel Versuch 5-6: Die Herstellung von Chlorwasser Versuch 5-7: Chlor als Oxidationsmittel Versuch 5-8: Oxide des Bleis Versuch 5-9: Blei(IV) als starkes Oxidationsmittel Analyse 10: Elektrogravimetrische Bestimmung von Kupfer

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6.Woche Redoxreaktionen II Versuch 6-1: Kupfer(II) als schwaches Oxidationsmittel Versuch 6-2: Chrom(III) und Chrom(VI) Versuch 6-3: Oxidation von Mn(II) zu Mn(IV) Versuch 6-4: Permanganat als Oxidationsmittel Versuch 6-5: Fe(III) als Oxidationsmittel Versuch 6-6: Fe(II) als Reduktionsmittel Versuch 6-7: Vorprobe Cr/Mn: Oxidationsschmelze Versuch 6-8: Vorprobe Phosphorsalz/Boraxperle Der Kationentrennungsgang Analyse 11: Nachweis von Eisen, Mangan, Cobalt, Nickel, Chrom und Aluminium

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7.Woche Verschiedenes Versuch 7-1: Synproportionierung Versuch 7-2: Disproportionierung von Brom Versuch 7-3: Komplexierung, Fällung und Oxidationspotential von Eisen(III) Versuch 7-4: Chemische Eigenschaften des Aluminiums Versuch 7-5: Potentiometrische Verfolgung einer Redoxtitration Versuch 7-6: Versuche mit Thiosulfat Versuch 7-7: Das brummende Gummibärchen

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Anhang Säurekonstanten Redoxpotentiale Löslichkeitsprodukte, Komplexdissoziationskonstanten

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Allgemeines 1 Grundlagen Das Praktikum Allgemeine und Anorganische Chemie für Studierende des Studiengangs Bachelor of Education (BOE) Chemie hat die Beschäftigung mit den Eigenschaften der chemischen Elemente und ihrer Verbindungen, soweit sie der Allgemeinen und Anorganischen Chemie zugehören, zum Inhalt. Die Studierenden sollen grundlegende Kompetenzen in der selbstständigen Durchführung, Auswertung, Beurteilung und Nutzung chemischer Experimente erwerben. Dafür werden Handversuche zu ausgewählten Stoffgruppen und Themengebieten durchgeführt. Die qualitative Analyse einfacher Gemische anorganischer Verbindungen wird an ausgewählten Beispielen für Anionen und für Kationen behandelt. Die quantitative Analyse wird am Beispiel von Säure-Base-Titrationen, komplexometrischen Titrationen, Redox- und Fällungstitrationen sowie einiger physikalischer Verfahren eingeführt. In begleitenden Seminaren werden: a) Grundlagen der anorganischen Chemie, die in den Vorlesungen behandelt worden

sind, wiederholt und vertieft; b) die Experimente des Praktikums diskutiert (Versuchsaufzeichnungen mitbringen!) Das Praktikum ist ganztägig Montag bis Donnerstag jeweils von 8.00 bis 17.30 Uhr geöffnet. Fallen Feiertage in die betreffende Woche, so kann eventuell als Ausweichtermin der Freitagnachmittag festgelegt werden. Als Praktikumsbuch dient: Einführung in das anorganisch-chemische Praktikum, Jander/Blasius. 15. Aufl. (2005) von J. Strähle und E. Schweda. S. Hirzel Verlag. Hinweise

a) Die Teilnahme an der Sicherheitsbelehrung ist Pflicht. b) Regelmäßige Teilnahme am Praktikum und an den Seminaren ist eine

wesentliche Voraussetzung, um den Stoff in der vorgesehenen Zeit bearbeiten und bewältigen zu können.

c) Nach Abschluss der Versuche eines jeden Tages ist der Arbeitsplatz aufzuräumen. Die Geräte werden gereinigt und getrocknet bzw. zum Trocknen aufgestellt.

d) Zu den Versuchen ist ein Laborprotokoll zu führen, in das die Versuchsbedingungen, die Beobachtungen und die Auswertungen aufgenommen werden.

e) Ein gesondertes Protokoll wird für die im Skript bezeichneten Versuche geführt. Dieses Protokoll wird zu Hause ausgearbeitet; die Protokollseiten sind in einer Klarsichthülle mit Namen jeweils am ersten Praktikumstag der Folgewoche abzugeben.

f) Für die Analysen wird ein Analysenheft (DIN A5) geführt.


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1.1 Glasbruch und Verbrauchsmaterial Eine Grundausstattung an Verbrauchsmaterial wird bei Praktikumsbeginn zur Verfügung gestellt. Zusätzlicher Bedarf und Ersatz von Glasbruch ist vom zentralen Glaslager des Fachbereichs zu beziehen. Sondergeräte, z.B. für die Demonstrationen, können ausgeliehen werden; Ersatzbedarf dafür wird berechnet. 1.2 Laboratoriumsordnung

1) Unbefugten (z.B. Besuchern) ist der Zutritt zu den Laboratorien aus versicherungsrechtlichen Gründen nicht gestattet.

2) Einer alleine darf nicht im Praktikum arbeiten; eine weitere Person muss in Rufweite sein.

3) Während des Aufenthaltes im Praktikum ist eine Schutzbrille und ein Kittel zu tragen.

4) Essen, Trinken und Rauchen sind im Praktikum verboten. Es ist auch nicht erlaubt, Nahrungsmittel in den Praktikumsraum mitzunehmen.

5) Jeder Praktikant ist für den ordnungsgemäßen Zustand seines Arbeitsplatzes sowie des übernommenen Inventars verantwortlich.

6) Beschädigungen von Institutseigentum werden auf Kosten des Verursachers behoben.

7) Mit Gas, Wasser, Elektrizität und mit den Chemikalien muss sehr sparsam umgegangen werden.

8) Tische, Abzüge, Waagen, Ausgüsse und Regale sind stets sauber zu halten. Sauberkeit ist eine unerlässliche Voraussetzung für jedes erfolgreiche chemische und analytische Arbeiten. Jeder Student hat deshalb ein Hand- und ein Wischtuch bereitzuhalten.

9) Abends müssen die Arbeitsplätze abgeräumt und gesäubert werden. Besondere Aufmerksamkeit verdienen die allgemeinen Arbeitsplätze bzw. -geräte (z.B. die Waagen, Spektroskope, Mikroskope, Ausgüsse und Abzüge).

10) Arbeiten mit übel riechenden, giftigen oder aggressiven Substanzen, z.B. Abrauchen von Säuren, die Ätzprobe, Eindampfen von Ammoniak, Arbeiten mit H2S und anderen Gefahrstoffen, die einen hohen Dampfdruck haben, dürfen nur unter den Abzügen ausgeführt werden.

11) Gefahrstoffe und ihre Lösungen dürfen nicht mit dem Mund pipettiert werden; es sind geeignete Pipettierhilfen zu benutzen.

12) Schwermetallabfälle werden gesondert gesammelt; ihre Entsorgung ist entsprechend den Vorschriften vorzunehmen.

13) Organische Lösungsmittel sind in einem Gefäß zu sammeln, das in einem Abzug aussteht.

14) Das Mitnehmen von Standreagenzien auf die Arbeitstische oder in die Abzüge ist nur zur sofortigen Entnahme erlaubt. Es dürfen keine größeren Substanzmengen entnommen werden, da ein Zurückfüllen übrig gebliebener Reagenzien in die Standflaschen unterbleiben muss.

15) Alle Praktikanten haben sich über den Stand und die Funktion der Verbandskästen, Feuerlöschgeräte, Löschbrausen, Augenduschen und der Notschaltung für das Gas zu informieren.

16) Grobe Verstöße gegen die Laboratoriumsordnung führen nach einer Verwarnung zum Ausschluss vom Praktikum.


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1.3 Regelung des Ordnungsdienstes Der Ordnungsdienst wird tageweise von einem Praktikanten übernommen. Der/die jeweils eingeteilte Student/in hat bis zum Praktikumsschluss im Labor zu sein und den Raum als letzte/r Praktikant/in zu verlassen. Zuvor übernimmt er/sie folgende Aufgaben: Trockenschränke, Wasser- und Sandbäder ausschalten, Ausstehende Mikroskope auf Sauberkeit überprüfen, Sauberkeit der Arbeitsplätze sowie der Abzüge und Ausgüsse kontrollieren, Standreagenzien ordnen, leere Flaschen zur Chemikalienausgabe bereitstellen, Hauptgashahn schließen. Stellt der Ordnungsdienst Mängel fest, die nicht durch den Urheber oder den Ordnungsdienst zu beseitigen sind, ist dies unverzüglich dem zuständigen Assistenten zu melden. Grundsätzlich bedeutet die Einrichtung eines Ordnungsdienstes für alle Praktikanten keine Entlastung von der Pflicht, selbst für Sauberkeit am eigenen Arbeitsplatz und im ganzen Labor zu sorgen. 1.4 Sicherheitsbelehrung Die GUV 19.17 regelt den Umgang mit Gefahrstoffen in Hochschulen. Für Praktika schreibt die GUV 19.17 schriftliche Betriebsanweisungen und eine mündliche Unterweisung vor. Die schriftlichen Betriebsanweisungen zum anorganisch-chemischen Praktikum für Lehramtskandidaten der Chemie sind zum Teil in diesem Praktikumsskript enthalten: Es handelt sich dabei um die Laboratoriumsordnung, die Regelung des Ordnungsdienstes, die Sicherheitsbelehrung, die Gefahren- und Sicherheitshinweise bei den experimentellen Vorschriften sowie um die Angaben zu den einzelnen Experimenten, die einzuhalten sind. Die Sicherheitsbelehrung soll aber auch klarstellen, dass von den Teilnehmern an den Praktika nicht nur die Beachtung der Vorschriften gefordert wird, sondern auch ein eigenverantwortliches Handeln erwartet wird, das z.B. eine Pflicht sich zu informieren, einschließt. Informieren Sie sich vor jedem Versuch über das Gefahrenpotential der benutzten Chemikalien. Neben den Angaben im Skript sind Sicherheits–datenblätter (SDB) eine wichtige Informationsquelle. Diese können z.B. über den Server der Europäischen Sicherheitsdatenbank (http://www.eusdb.de) eingesehen werden.


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1.4.1 Gefahren im Praktikum Gefahren im Praktikum entstehen beispielsweise über allgemeine Unfallursachen; beim unsachgemäßen Umgang mit Glasgeräten; beim fehlerhaften Umgang mit offenem Feuer; beim unsachgemäßen und sorglosen Experimentieren mit Chemikalien. 1.4.2 Allgemeine Unfallursachen

Ausrutschen auf feuchtem Boden Stören bei Arbeitsvorgängen, die Konzentration erfordern

1.4.3 Umgang mit Glasgeräten Schnittverletzungen:

bei Arbeiten mit defekten Geräten; bei Scherben auf dem Tisch, oder auch im Putzeimer; bei Gewaltanwendung beim Umgang mit Glas.

Im Praktikum steht ein gesonderter Eimer bereit, in dem Laborglasabfälle gesammelt werden. Diese Abfälle dürfen auf keinen Fall in die Container für Flaschenglas gegeben werden. Flaschenglas kann in die dafür vorgesehenen Container gegeben werden, wenn die Flaschen vorher gespült worden sind. 1.4.4 Umgang mit offenem Feuer Beim Umgang mit brennbaren Flüssigkeiten, muss beachtet werden, dass zur Entzündung außer einer Flamme auch ein sehr heißer Gegenstand oder ein Funke ausreichen kann. Beim Umgang mit dem Bunsenbrenner ist zu beachten, dass die nichtleuchtende Flamme u. U. kaum noch zu sehen ist. 1.4.5 Umgang mit Chemikalien Alle chemischen Verbindungen können ein Gefährdungspotential darstellen. Dabei ist eine Aufnahme oral, über die Haut und/oder über die Lunge möglich. Akute Folgen können Vergiftungen und/oder Verätzungen sein. Langzeit- bis chronische Folgen können auftreten in Form von Ekzemen, Entzündungen, Allergien, Vergiftungen, Krebs, Erbgutveränderungen, Fruchtschädigungen. Eine Abschätzung des Gefährdungspotentials bei einer Aufnahme über die Lunge ist über die MAK-Werte möglich; diese Werte einer Maximalen Arbeitsplatzkonzentration stellen die Grenzkonzentration in der Atemluft dar, die bei dauernder 8-stündiger Exposition pro Tag im allgemeinen die Gesundheit nicht beeinträchtigt. Wichtige Gefahrstoffe, die im anorganisch-chemischen Praktikum bei unsachgemäßem Umgang gasförmig auftreten können und ihre MAK-Werte:


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Gase: Chlor 1,5 mg/m³ SO2 5 mg/m³

Brom 0,7 mg/m³ NO2 9 mg/m³ [Iod 1,0 mg/m³] CO 33 mg/m³ HF 2 mg/m³ H2S 15 mg/m³

HCl 7 mg/m³ NH3 15,2 mg/m³ HBr 7,2 mg/m³ Flüssigkeiten: Ameisensäure 9 mg/m³ Essigsäure 25 mg/m³ Methanol 260 mg/m³ Ethanol 1900 mg/m³ Pentanol (Amylalkohol) 360 mg/m³ Trichlormethan (Chloroform) 50 mg/m³ Methylenchlorid Dichlormethan 360 mg/m³ Eine Gefährdung durch ätzende Gefahrstoffe betrifft ganz besonders die Augen (heiße alkalische oder saure Spritzer; Schutzbrille!!!). Einige Verbindungen stellen eine starke Gefährdung dar, wenn sie in Form atembarer Stäube oder Aerosole auftreten. 1.4.6 Schutzmaßnahmen Gefahrensymbole: Gefahrstoffe sind mit den vorgeschriebenen Gefahrensymbolen gekennzeichnet:

T+ sehr giftig T giftig

Gesundheitsschäden nach Einnahme, Verschlucken oder auch Hautkontakt; Beispiele für T+: Brom, Thallium und seine Verbindungen; jeglichen direkten Kontakt meiden, denn auch Hautkontakt führt zu einer Aufnahme. Beispiele für T: NH4F, As2O3, Selen, Benzol, Nitrobenzol, CCl4 u.a. Bei Flüssigkeiten jeglichen Hautkontakt meiden, Abzug benutzen.

C ätzend

Gewebe wird zerstört; z.B. Brom, starke Säuren und ihre Anhydride (SO3, CrO3, P2O5), starke Basen (auch Amine); Dämpfe nicht einatmen, Berührung vermeiden; gegen unbeabsichtigte Spritzer Schutzbrille tragen.


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Xn mindergiftig Xi reizend

Bei Aufnahme Schäden geringeren Ausmaßes; z.B. Butanol, Tetrachlorethen, Benzaldehyd, Ethylbromid, Pyridin, CH2Cl2; Bleioxide, Iod, NaClO3, Oxalsäure und Oxalate; Dämpfe nicht einatmen, Berührung vermeiden.

O brandfördernd

Z.B. KMnO4, Na2O2, NaClO4, CrO3, konz. HNO3. Diese Substanzen sind selbst nicht brennbar, reagieren aber heftig mit brennbaren (oxidierbaren) Substanzen, so dass ohne weitere Zündquelle ein Brand entstehen kann.

F+ hochentzündlich F leichtentzündlich

Praktisch alle niedrig siedenden organischen Flüssigkeiten und z. T. auch Feststoffe mit Sublimationstendenz: Bildung zündbarer Luftgemische vermeiden; Zündquelle fernhalten. Leicht entzündliche Feststoffe: Magnesium, Schwefel, roter Phosphor. Selbstentzündliche Stoffe; z.B. weißer Phosphor; Kontakt mit Luft vermeiden. Gefahrstoffe, die bei Kontakt mit Wasser leichtentzündliche Gase bilden: Alkalimetalle, Alkalihydride, Calciumcarbid, Magnesiumsilicid, Phosphide.

E explosionsgefährlich

Stoffe, die unter best. Bedingungen explodieren können; Beispiel (NH4)2Cr2O7, Perchlorate, Azide, Acetylide, Persäuren und ihre Salze, Nitroverbindungen; Hitzeeinwirkung, Schlag, Funkenbildung vermeiden.


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R-Satz Über die Gefahrensymbole hinaus wird mit den Charakterisierungen des R-Satzes auf besondere Gefahren beim Umgang mit Chemikalien hingewiesen. Eine Angabe wie Ra-b bei einer Substanz bedeutet, es gilt Ra bis Rb. Die Bezeichnungen Ra/b stellen gesondert aufgeführte Kombinationsangaben dar. Der R-Satz liegt im Praktikum aus. S-Satz Die Angaben des S-Satzes stellen allgemein gehaltene Sicherheitsratschläge dar. Die Vorschriften für die Experimente sind im Praktikumskript bzw. im Praktikumsbuch mit Mengenangaben und Ausführungsanweisungen aufgeführt. Damit soll ein sicheres Experimentieren gewährleistet sein. Vorgeschriebene Einrichtungen in einem Praktikumsraum, die der Sicherheit dienen; sind: Zwei Ausgänge, Fluchtwege über die durch Fenster, ein Erste-Hilfekasten, Feuerlöscher, Löschsand, Löschdecke, Löschbrause, Haupthahn für das Gas, Telefon im Praktikumsraum. 1.4.7 Verhaltensregeln Wichtiger Hinweis: Jeden Schaden oder Unfall sofort dem Assistenten melden! Maßnahmen der Praktikanten, um allgemeine Unfallursachen beim Ex-perimentieren im Praktikum zu vermeiden:

Sicherheitsbestimmungen einhalten, Schutzbrille tragen, Kittel zuknöpfen, Hände nach Kontakt mit Chemikalien abspülen, Arbeitsplatz aufgeräumt und sauber halten. Arbeitsvorschriften vor Versuchsbeginn ganz lesen, verstanden haben und dann einhalten; mit geringen Mengen arbeiten; Abzüge benutzen.

Maßnahmen zur Unfallverhütung beim Umgang mit Glasgeräten:

Sprunghafte, sehr starke Temperaturveränderungen vermeiden; dies gilt besonders für dickwandiges Glas oder Porzellan, welches nicht stärker erhitzt werden darf. Papierunterlage auf dem Arbeitstisch benutzen. Größte Vorsicht beim Einführen oder Herausdrehen von Glasrohren, Glasstäben oder Thermometern aus Stopfenbohrungen oder Schlauchenden (Hände mit einem Handtuch schützen, "kurz anfassen"). Keine schadhaften Glasgeräte benutzen! Glasrohr oder Glasstab teilen: mit der kleinen Säge ritzen, dann vorsichtig brechen (Hände mit Handtuch schützen), genauere Anweisungen zum Schneiden, Rundschmelzen und Biegen im Praktikumsbuch. Zum Ausziehen einer Tropfpipette: Das Glasrohr weich schmelzen, dann kurz ziehen und erkalten lassen. Vorsicht: heiße Glasteile nicht anfassen!

Zum Lösen fest sitzender Schliffverbindungen (speziell bei alkalischen Lösungen setzt sich der Stopfen leicht fest) kann der Flaschenhals kurzzeitig mit dem Föhn oder auch sehr vorsichtig mit fächelnder Bunsenbrennerflamme (natürlich nicht


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bei brennbarem Flascheninhalt) erhitzt werden. Dabei dehnt sich die Hülse eher aus als der Stopfen, so dass sich dann die Verbindung lösen lässt. Häufig hilft auch ein leichtes Klopfen von unten gegen die Stopfenkante unter leichtem Drehen der Flasche gegen eine hölzerne Tischkante, um den Stopfen wirksam zu lockern. Zum Umgang mit Schnappdeckelgläsern: Beim Schließen das Glas auf eine feste Unterlage stellen! Bei stärkerem Druck kann der Boden des Glases eingedrückt werden, was zu heftigen Schnittverletzungen führt.

1.5 Maßnahmen zur Unfallverhütung beim Umgang mit Chemikalien: Eine wichtige Information zur Beurteilung des Gefahrenpotentials einer Substanz stellt bei Gasen der MAK-Wert dar, und manchmal ist die Farbe und/oder der Geruch des Gases eine erste Warnung; Flüssigkeiten lassen sich über das Gefahrensymbol, den MAK-Wert, den Siedepunkt; Feststoffe über das Gefahrensymbol, die Reaktionsfähigkeit beurteilen, bei allen chemischen Verbindungen sind die Angaben des R-Satzes zu berücksichtigen. Beim Umgang mit Chemikalien: Hautkontakt meiden, kleine Mengen nehmen, Vorschriften und Hinweise beachten; vorsichtig erhitzen, Reagenzglasöffnung nicht direkt auf Personen im Nahbereich richten. Schutzbrille tragen. Für Brillenträger stehen Überbrillen zur Verfügung, die beim Experimentieren getragen werden sollen. Versuche ohne Hast durchführen! Bei Umsetzungen mit einer Gasentwicklung ist besondere Vorsicht geboten. Nicht das Reagenzglas verschließen und zum Mischen umschütteln, wenn eine Gasentwicklung oder eine stark exotherme Reaktion zu erwarten ist. Siedeverzüge vermeiden (alkalische Lösungen "stoßen" beim Erhitzen besonders leicht). Zum Rühren einen stark abgeplatteten Glasstab benutzen. Brenner von der Tischkante zurückstellen und bei Nichtbenutzen die leuchtende Flamme einstellen (Gaszufuhr drosseln, Luftzufuhr schließen) bzw. den Brenner auch abstellen. Der Abzug zieht umso besser, je weiter er geschlossen ist. 1.6 Weitere Maßnahmen für ein sauberes Experimentieren: Flaschen nach Entnahme von Substanz sofort wieder verschließen. Den Stopfen mit der Außenfläche ablegen. Es ist kein Zurückfüllen erlaubt! Deshalb nur die Mindestmenge entnehmen. Nicht mit der Tropfpipette in die Vorratsflaschen gehen. Die Reinigung von Glasgefäßen kann in drei Stufen geschehen: a) nur ausspülen, b) mechanisch mit passender Bürste und Spülmittel reinigen, c) "chemisch" reinigen (nur in Sonderfällen). Das gesäuberte Gefäß mit Leitungswasser klar spülen, danach mit dest. Wasser aus der Spritzflasche ab- bzw. ausspritzen.


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1.7 Vom richtigen Spülen Praxis der Naturwiss.-Chemie 40 (1991) Heft 6, Seite 40 Beispiel: In einem 250 ml Becherglas bleiben nach dem Ausleeren 20 Tropfen = 0,5 ml zurück; Ausgangskonzentration = a0 mol/l. Die Konzentration einer verbleibenden Lösung nach den Spülvorgängen beträgt a1, a2, a3, .... a) Einmal mit 200 ml Wasser spülen

a a moll1 0

30 5200 5

2 5 10= ⋅ = ⋅ −,,

,

b) Dreimal mit je 20 ml = 60 ml Wasser spülen

a a1 00 5

20 5= ⋅

,,

a a2 10 5

20 5= ⋅

,,

a a a a moll3 2 0

3

36

00 5

20 50 5

20 51 5 10= ⋅ = ⋅ = ⋅ ⋅−,

,,,

,

Mehrfaches Spülen mit kleinen Mengen ist also viel wirksamer! 1.8 Entsorgungen Silberhaltige Lösungen Alle silberhaltigen Lösungen werden in einem separaten Behälter neben den Schwermetallen gesammelt. Schwermetalle Lösungen, die toxische Schwermetalle enthalten, werden gesondert gesammelt: Barium, Blei, Chrom (III), Kobalt, Kupfer, Nickel, Quecksilber. Lösungen, die Chromat (Chrom (VI)) enthalten, werden angesäuert, mit Sulfit reduziert und als Chrom(III) in die Sammelflasche gegeben. Zur Aufarbeitung wird die gesammelte Probe in einem 1-Liter-Kunststoff-Becher mit technischem KOH oder NaOH neutralisiert (pH 6-8). Danach werden mehrere Spatelspitzen NaHCO3 hinzugefügt; eine pH-Kontrolle soll Werte von 6-8 ergeben. Nach dem Absetzen wird der Hauptteil der Lösung vom Niederschlag abdekantiert und verworfen. Der in der Restlösung aufgeschlämmte Niederschlag wird in den Sammelbehälter gegeben.


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Organische Lösungsmittelabfälle Im Behälter für organische Lösungsmittelabfälle werden gesammelt: Amylalkohol, Methylenchlorid, evtl. Chloroform und andere wasserunlösliche Lösungsmittel. Wässrige Lösungen mit Ethanol, Aceton, Essigsäureethylester, Propanol, Butanol oder Methanol werden nicht gesondert gesammelt, da es sich um leicht abbaubare Substanzen handelt.


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2. Organisatorisches 2.1 Die Protokolle Die Abgabe der Protokolle einer Woche erfolgt in einer Klarsichtfolie am darauf folgenden Montag. Beurteilungsmaßstab sind Fehlerfreiheit und Übersichtlichkeit, das Protokoll soll ohne Schwierigkeiten nachvollzogen werden können. Auf korrekte Reaktions–gleichungen wird besonderer Wert gelegt. Protokolle müssen von jedem Praktikant handschriftlich oder mit einem Text–verarbeitungsprogramm mit eigenen Worten formuliert werden. Abge–schriebene Protokolle sind nicht akzeptabel und müssen wiederholt werden! Die Protokollführung beginnt mit der Versuchsnummer und macht Angaben zu: - Aufgabenstellung (Kurzfassung der Versuchsanleitung) - Ergebnissen, Beobachtungen - Auswertungen (Zwischenergebnisse und Rechenweg bei Berechnungen) - den Zahlenwert eines Ergebnisses klar herausstellen und sinnvoll runden - Reaktionsgleichungen (nicht nur, wenn sie explizit verlangt werden!), eventuell mit kurzer Interpretation zum Ablauf der Reaktion - Bei testatpflichtigen Versuchen sind die vom Assistenten unterzeichneten Messwerte mit Angabe des Versuchspartners dem Protokoll beizulegen 2.2 Die qualitativen Analysen Die qualitativen Analysen werden in Schnappdeckelgläsern ausgegeben, die mit Name und Analysennummer auf einem Etikett gut leserlich zu beschriften sind. Analysenbestellungen werden nur bis 11 Uhr angenommen. Nachsubstanz wird nur in Ausnahmefällen nach Rücksprache mit dem Assistenten ausgegeben. Die Analysenergebnisse sind in ein Analysenheft vom Format DIN A 5 nach folgendem Schema einzutragen: Analysennummer: Datum:

1) Aussehen der Analysensubstanz. 2) Löslichkeit der Analysensubstanz (mit auffälligen Beobachtungen). 3) Beobachtungen bei den Trennungen und Nachweisen der einzelnen Kationen

und Anionen. 4) Ergebnis der Analyse:

- Aufzählung der nachgewiesenen Kationen - Aufzählung der nachgewiesenen Anionen

Zu korrigierende Analysenhefte sind in einem bezeichneten Korb im Praktikum abzulegen.


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Die Bewertung der Ergebnisse erfolgt nach folgender Abstufung: - bei richtiger Angabe volle Punktezahl, - bei falscher Angabe für einen Fehler ein Punkt Abzug, - bei mehr als einen Fehler wird die Analyse mit der Bewertung "falsch" zurückgegeben. Nach einer Überprüfung kann eine zweite Abgabe erfolgen. 2.3 Die quantitativen Analysen Es werden ausgewählte titrimetrische Verfahren exemplarisch behandelt. Die quantitativen Analysen werden in 100 ml-Messkolben ausgegeben, die mit Namen und Analysennummer leserlich auf einem Etikett zu kennzeichnen sind. Nachsubstanz wird nur in Ausnahmefällen nach Rücksprache mit einem Assistenten ausgegeben. Mit entmineralisiertem Wasser wird exakt bis zur Marke aufgefüllt. Der Titer der eingesetzten Titrierlösung ist als Mittelwert von drei Einzelbestimmungen (angeben) abzugeben. Die Analysenergebnisse sind in ein Analysenheft (Schreibheft DIN A 5) einzutragen. Das Protokoll der Analysen orientiert sich in der Regel an folgendem Schema:

a) Analysennummer: Datum: b) Reaktionsgleichung zum Verfahren, c) Titer der eingesetzten Titrierlösung d) Verwendete Menge der Analysenlösung, e) Titrationsverbrauch mit Einzelwerten und Mittelwert, f) Ansatz für die Berechnung, g) Angabe des Ergebnisses; in der Regel ist das Ergebnis auf die gesamte

Probe (100 ml) zu beziehen. Zu korrigierende Analysenhefte sind an einer bezeichneten Stelle im Praktikum abzulegen. Bewertung der Einstellung des Titers: Der Einstellung wird als richtig angenommen:

2 Punkte bei einem sehr guten Wert (bis 0,5 % Abweichung kleinster zu größtem Wert)

1,5 Punkte bei einem guten Wert (>0,5-1 % Abweichung) 1 Punkt bei einem befriedigenden Wert (>1-1,5 % Abweichung) 0,5 Punkte bei einem ausreichenden Wert (>1,5-2 % Abweichung) Auch falsche Rechnungen werden als Fehler gewertet!

Bewertung der Analysen:

Die Analyse wird als richtig angenommen: 6 Punkte bei einem sehr guten Wert (bis 0,5 % Abweichung kleinster zu

größtem Wert) 5 Punkte bei einem guten Wert (>0,5-1 % Abweichung) 4 Punkte bei einem befriedigenden Wert (>1-1,5 % Abweichung)


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3 Punkte bei einem ausreichenden Wert (>1,5-2 % Abweichung) Auch falsche Rechnungen werden als Fehler gewertet.

Wird die Analyse nicht angenommen, so ist die Bestimmung zu wiederholen und es gilt eine um einen Punkt niedrigere Bewertung:

5 Punkte bei einem sehr guten Wert 4 Punkte bei einem guten Wert 3 Punkte bei einem befriedigenden Wert 2 Punkte bei einem ausreichenden Wert

Es sind alle Analysen zu bearbeiten. Praktikanten, die mit ihren Analysen insgesamt kein ausreichendes Ergebnis erzielt haben, wiederholen gegen Ende des Praktikums die Analysen, für die sie die wenigsten Punkte erhalten haben.

Die Einstellungen der Titrierlösungen zu den Titrationsverfahren werden ebenfalls im Analysenheft protokolliert. Sie werden mit maximal 2 Punkten bewertet. 2.4 Kolloquien In den 6 Kolloquien wird der theoretische Hintergrund der Analysen und der Handversuche behandelt. Das Bestehen des jeweiligen ca. 30 min. Kolloquiums ist Voraussetzung für die Durchführung der nachfolgenden Analysen. Die Praktikanten werden in Zweiergruppen von einem Assistenten geprüft. Die Termine werden mit dem jeweiligen Assistenten direkt verabredet. Die Kolloquien sollten möglichst frühzeitig vor den zugehörigen Analysen stattfinden. -Kenntnis der Handversuche (z.B. Durchführung, verwendete Substanzen, Zielsetzung) -Analysenmethoden, Durchführung, Auswertung -Allgemeine Kenntnisse der zugehörigen Theorie


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Die untenstehende Tabelle zeigt die im jeweiligen Kolloquium abgefragten Themen.

2.5 Chemikalienflaschen Leere und fast leere Flaschen werden zum Auffüllen bereitgestellt. Wichtig: Bei Flaschen, in denen sich ein Bodensatz gebildet hat (vor allem bei alkalischen Lösungen), ist vor dem Ausstellen zum Füllen der Restinhalt zu entleeren und die Flasche gut mit dest. H2O auszuspülen. 2.6 Waagen Die Waagen sind nur nach Einweisung durch einen Assistenten zu benutzen. Verunreinigungen der Waagen sofort entfernen. Schäden sofort melden. 2.7 Voraussetzungen für das Bestehen des Praktikums Durchführung und Protokollierung aller Handversuche und Analysen. Mit allen qualitativen und quantitativen Analysen muß die Bewertung „ausreichend“ erreicht werden; ist das nicht der Fall, müssen Analysen wiederholt werden.

Kolloq Zeit Analysen Themen Handversuche

1 vor der 2. Woche

1: Erdalkalimetalle 2: Anionennachweis

Säure-Base-Theorien pH-Wert von starken und schwachen Protolyten Puffersysteme Handversuche, Analysen 1 und 2

Versuche 2-1 bis 2-7

2 vor der 3. Woche

3: NaOH-Maßlösung 4: H2SO4-Titration 5: Borsäure-Titration 6: Natrium mit Ionenaustauscher

Herstellung von Maßlösungen Neutralisationstitrationen Ionenaustauscher Handversuche, Analysen 3-6


3 vor der 4. Woche

7: PO43– gravimetr.

8: Cl– nach Mohr 9: Zn2+ komplexometrisch

Löslichkeitsprodukt, Löslichkeit, Komplexe und Komplexbildung, Chelateffekt, Analysen 7-9


4 vor der 5. Woche

10: Cu2+ elektrogravimetr.

Grundlagen der Redoxchemie (Definitionen, Bestimmung von Oxidationszahlen und Formal-ladungen, Komproportionierung, Disproportionierung, Aufstellen von Redoxgleichungen), Analyse 10


5 vor der 6. Woche

11: Fe, Cr, Al, Co, Ni, Mn

Redoxpotentiale, Nernstsche Gl., EMK, Elektrolyse, Batterien, Akkus


6 vor der 7. Woche

Darstellung und Verwendung technisch bedeutsamer Elemente und Verbindungen (z. B. Metalle, Schwefelsäure, Ammoniak, Soda, Chlor)



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1. Woche Arbeitstechniken und Chemisches Gleichgewicht Gefahrenhinweise Ätznatron (NaOH) führt bei Hautkontakt je nach Konzentration, Temperatur und Einwirkzeit zu Reizungen bis zu sehr starken, tiefgreifenden Verätzungen, die sehr schmerzhaft sind und schlecht heilen. Besonders gefährdet sind die Schleimhäute; ein betroffenes Auge ist 10 Minuten zu spülen; danach sofort zum Augenarzt. Wenige Spritzer starker Lauge können zum Erblinden führen. KOH ätzt noch stärker als NaOH. Alkalische Verätzungen sind gefährlicher als saure. Sehr wenige ml konz. Lauge, oral eingenommen, sind tödlich. Säuren und ihre Dämpfe reizen bis ätzen abhängig von ihrer Konzentration, der Temperatur und der Einwirkzeit sehr stark. Gefährdet sind vor allem die Schleimhäute (Auge). Besonders gefährlich ist konz. H2SO4. Die Halogenwasserstoffe ätzen auch als Gase stark (Augen, Lunge). Oft besitzen Säuren noch weitere gesundheitsgefährdende Eigenschaften. Schutzmaßnahmen: Schutzbrille, Vorsicht beim Experimentieren, besonders beim Erhitzen alkalischer Lösungen. Kaliumperchlorat: Gesundheitsschädlich beim Verschlucken. Explosionsgefahr bei Mischung mit brennbaren Stoffen. Kaliumpermanganat ist als starkes Oxidationsmittel hautreizend bis ätzend. In Gegenwart oxidierbarer Stoffe besteht bei größeren Mengen Explosionsgefahr; das gilt auch für festes KMnO4 mit konz. H2SO4. Versuch 1-1: Flammenfärbungen (J.B. S. 185-187) Verwendete Reagenzien: Einige Kriställchen der Chloride der Elemente Li, Na, K, Mg, Ca, Sr und Ba; verdünnte Salzsäure. Durchführung: Man gibt auf ein Uhrglas 1 ml verdünnte HCl und auf Objektträger jeweils einige Kristalle der zu untersuchenden Chloride. Das Ende eines Magnesiastäbchens wird in die verd. HCl eingetaucht und in der entleuchteten Flamme des Bunsenbrenners ausgeglüht. Diesen Vorgang wiederholt man so lange, bis die Flamme beim Einführen des Stabes farblos bleibt. Dann erst bringt man an den wiederum mit HCl befeuchteten Stab ein Körnchen des zu untersuchenden Chlorids und führt ihn in die entleuchtete Flamme. Dabei stellen


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sich für die verschiedenen Elemente charakteristische Färbungen der Flamme ein, die außer beim Natrium nur kurz andauern. Vor einem Versuch mit einem neuen Element kann der vordere Teil des Magnesiastäbchens abgebrochen werden, so dass der Rest noch für weitere Versuche relativ sauber zur Verfügung steht. Es empfiehlt sich, den Brenner durch Unterlegen einer Reagenzglasklammer schräg zu stellen, so dass keine Substanz hineinfallen kann. Ergänzung: Bei gleichzeitiger Anwesenheit von Natrium werden besonders die Färbungen von Lithium und Kalium überdeckt. Ein Kobaltglas absorbiert das gelbe Licht des Natriums, lässt aber die Wellenlängen des Lithium- bzw. Kaliumlichtes hindurch. So kann man, wenn man die Flamme durch ein Kobaltglas betrachtet, Lithium und Kalium neben Natrium an der fahlvioletten Färbung durch das Kobaltglas erkennen, die sehr viel kürzer erscheint als das gelbe Natriumlicht. Zur Verdampfung und Anregung von Bariumchlorid kann die Energie des Bunsenbrenners zu gering sein. Es ist außerdem zu beachten, dass die Nachweisgrenze für Barium in der Flamme recht hoch bei 15 mg/ml liegt; der Nachweis über die Flammenfarbe ist also weniger empfindlich als der chemische Nachweis als Sulfat. Alternative Ausführung: Neben den geöffneten Luftzutritt des Brenners wird ein Uhrglas mit einigen Tropfen der zu untersuchenden Salzlösung etwas schräg gehalten, so dass sich die Flüssigkeit am Rand des Uhrglases nahe am Luftzutritt befindet. Jetzt taucht man das glühende Ende des Magnesiastäbchens in die Flüssigkeit, die verdampft, versprüht und vom Luftstrom mitgezogen in die Flamme gerät und dort zur Färbung führt. (J. Chem. Educ. 75, 1998, 453) Protokoll: Ergebnisse der Untersuchungen und eine Beurteilung der beiden Ausführungsformen, Erfahrungen mit dem Kobaltglas. Versuch 1-2: Spektralanalyse Farbtafel im Anhang des Jander/Blasius (S. 597) Für die Beobachtung der Flammenfärbung mit einem Handspektroskop befestigt man dieses an einem Stativ und sucht die richtige Stellung des Brenners, bzw. die richtige Ausrichtung des Spektroskops mit Hilfe der Flammenfärbung des Natriums. Man achte darauf, dass beim Anvisieren der Flamme weder das Licht des inneren blauen Flammenkegels noch das des glühenden Magnesiastäbchens in das Spektroskop fällt. Zur Identifizierung können folgende Linien dienen: Li 671 nm (rot); Na 589 nm (gelb); K 767 nm (rot); Ca 622 nm (rot) und 553 nm (grün); Sr 650-600 nm (rot).


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Die Beobachtungen mit dem Handspektroskop sind leichter zu zweit auszuführen. Ein Praktikant beobachtet und der zweite führt die Substanzprobe in die Flamme ein. Flammenfärbung und Spektralanalyse können als Vorprobe zum Nachweis der betreffenden Elemente benutzt werden. Protokoll: Beurteilung der Ergebnisse. Versuch 1-3: Warum es sinnvoll ist, im Labor immer eine Schutzbrille zu tragen Geräte und Chemikalien: 3 50-mL-Bechergläser, falls vorhanden 3 Glasmurmeln, Pipetten, gemahlene Gelatine (1 Päckchen = 9 g, reicht für ca. 10 Becher), gesättigte Kochsalzlösung, konzentrierte Natronlauge, konzentrierte Salzsäure Durchführung: Herstellung der „Augenmodelle“: Je eine Glasmurmel wird auf den Boden der drei Bechergläser gelegt (die Murmel soll die Pupille simulieren, es geht auch ohne). Anschließend werden die Gläser bis ca. 5 mm unter den Rand mit warmer Gelatine-Lösung aufgefüllt. Für die Herstellung dieser Lösung wird nur die Hälfte der angegebenen Flüssigkeitsmenge benutzt, um eine möglichst feste Gelatine zu erhalten. Die so gefüllten Bechergläser lässt man mindestens 12 Stunden erkalten und. Vor dem eigentlichen Versuchsbeginn werden die Beschaffenheit und die Oberfläche der Substanz in den Bechergläsern beschrieben. Anschließend wird die Gelatineoberfläche im ersten Becherglas mit drei Tropfen Kochsalz-Lösung, im zweiten Becherglas mit drei Tropfen konzentrierter Salzsäure und im dritten Becherglas mit drei Tropfen konzentrierter Natronlauge befeuchtet. Anstelle der Natronlauge kann man auch ein NaOH-Plätzchen auf die Gelatine legen. Zur Steigerung des Effekts kann bei der Bereitung der Gelatinelösungen etwas Farbstoff (z.B. Säure-Base-Indikator) zugegeben werden. Protokoll: Beobachtungen, Beurteilung der Ergebnisse. Versuch 1-4: Wärmeeffekt beim Verdünnen konzentrierter

Schwefelsäure In drei 100 ml Bechergläser 25 ml dest. H2O geben und die Temperatur des Wassers messen. Dann in drei getrennten Versuchen 1, 2 bzw. 3 Pipettenfüllungen (vorher eine Markierung anbringen) konz. H2SO4 unter Rühren in das Wasser fließen lassen; dabei die maximale Temperaturveränderung bestimmen. Merke: Der umgekehrte Vorgang, Wasser in konz. H2SO4, gibt eine explosionsartige Umsetzung!


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Protokoll: Angabe der Temperaturdifferenzen und eine Erklärung für die Messwerte und das Phänomen der explosionsartigen Umsetzung. Versuch 1-5: Schwerlösliche Calciumsalze Mit der ausstehenden Ca2+-Lösung sind ausgehend von den ausstehenden Lösungen der Anionen Fällungsreaktionen zu untersuchen mit Fluorid, 1M Schwefelsäure, Dihydrogenphosphat, Hydrogenphosphat, Phosphorsäure, Carbonat, Hydrogencarbonat, Oxalat, Borat (Borax) und Hexacyanoferrat(II). Zu 2 ml der Lösung des Kations werden 2 ml der Lösung des Anions gegeben; einige Minuten stehen lassen, bevor das Ergebnis beurteilt wird. Protokoll: Ergebnisse schildern und qualitativ mit den Werten der Tabelle 2.3 (J.B. S. 197). Versuch 1-6: Reinigung durch Umkristallisieren - Trennung von Mischkristallen aus Kaliumperchlorat und Kaliumpermanganat durch fraktionierte Kristallisation Geräte und Chemikalien: 8 g KClO4/KMnO4-Mischung (enthält 1g KMnO4 in 100 g der Mischung), Eis, 2 100 mL Erlenmeyerkolben, Nutsche mit passendem Gummiring und Filterpapier, Saugflasche, Faltenfilter, Trichter. Einleitung: Beim Umkristallisieren wird die unterschiedliche Löslichkeit verschiedener Stoffe ausgenutzt um die Stoffe zu trennen, sowie der Sachverhalt, daß die Löslichkeit der Stoffe meist von der Temperatur abhängig ist. Sättigt man ein geeignetes Lösungsmittel am Siedepunkt mit dem zutrennenden Stoff und läßt die Lösung abkühlen, kristallisiert die schlechter lösliche Substanz zuerst aus, während die gut lösliche sich im Lösungsmittel anreichert. Durch Filtration erhält man eine reine oder zumindest eine reinere Form der Substanz. Allerdings ist es unmöglich die Substanz wieder vollständig auszukristallisieren, da ein Teil in der Lösung (genannt Mutterlauge) verbleibt, was die Ausbeute verringert. Das farblose Kaliumperchlorat (KClO4) und das tiefviolette Kaliumpermanganat (KMnO4) können auf Grund ihrer ähnlichen Größe und räumlichen Anordnung in derselben Salzstruktur kristallisieren. Da Kaliumperchlorat schlechter in Wasser löslich ist als Kaliumpermanganat, stellt das Umkristallisieren eine geeignete Trennmethode dar. Zum Erzielen einer guten Ausbeute sollten die Kristalle jeweils in möglichst wenig siedendem Wasser gelöst werden. Durchführung: Das verunreinigte Kaliumperchlorat wird in einem 100 ml Erlenmeyerkolben mit ca. 40 ml Wasser versetzt. Man erhitzt über dem Bunsenbrenner bis zum Sieden, wartet, bis sich das Kaliumperchlorat vollständig gelöst hat (eventuell nochmals wenig Wasser zugeben), und filtriert die noch heisse Lösung durch einen Faltenfilter in einen anderen Erlenmeyerkolben (Die Heißfiltration dient zur Abtrennung von


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unlöslichem Braunstein (MnO2) welches eventuell in Spuren vorhanden ist). Anschliessend stellt man den Kolben in ein Eisbad. Nach dem Abkühlen wird das auskristallisierte Salz durch Filtration mit einer Nutsche von der violetten Lösung abgetrennt. Man wiederholt die Umkristallisation (ohne die anfängliche Heissfiltration) insgesamt ca. 5-mal bis das auskristallisierte Salz völlig farblos wird. Um den zunehmenden Reinigungseffekt zu verfolgen, wird jeweils eine Spatelspitze der Kristalle aufgehoben (Kristallisationsschale oder Uhrglas). Protokoll: Beobachtungen, Beurteilung der Ergebnisse. Versuch 1-7: Die hohe Reaktivität der Alkalimetalle Man nehme ein linsengroßes Stück Natrium mit einer Pinzette aus der Vorratsflasche und trockne es mit Filterpapier schnell ab. Ist das Stück größer, so wird es mit einem Messer halbiert oder geviertelt. Dieses Metallstück wird in ein Reagenzglas mit 3 ml Ethanol gegeben. Wenn das Natriumstückchen verschwunden ist, wird die Lösung anschließend mit etwas Wasser verdünnt und mit pH-Papier überprüft. Protokoll: Die Reaktionsgleichungen für den Versuch sind anzugeben. Versuch 1-8: Die abgestufte Reaktivität der Erdalkalimetalle 1 Ein kleines Stück Calcium in ein Reagenzglas geben, das halb mit dest. Wasser gefüllt ist. Beobachtungen? Lösung anschließend mit pH-Papier prüfen. Wie lässt sich ein Niederschlag in Lösung bringen? 2 Etwas Magnesiumpulver in dest. Wasser geben und allmählich erhitzen. Genau beobachten! Anschließend die Lösung auch mit pH-Papier überprüfen. Zum Vergleich den pH des dest. H2O bestimmen. Protokoll: Beobachtungen und Reaktionsgleichungen für beide Versuche. Ist das Verhalten nach den Standardpotentialen zu erwarten (Ca/Ca2+ -2,87 V, Mg/Mg2+ -2,36 V)? Versuch 1-9: Die thermische Zersetzung von Carbonaten Auf einer Magnesiarinne eine Spatelspitze Magnesiumcarbonat längere Zeit bis zur Rotglut erhitzen und nach dem Erkalten in ein Reagenzglas geben. In ein zweites Reagenzglas eine Spatelspitze Magnesiumcarbonat geben. Danach in beide Reagenzgläser 2 M HCl hinzufügen und bezüglich einer Gasentwicklung und des Lösungsvorganges beobachten und vergleichen. Protokoll:


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Was ist aus dem Magnesiumcarbonat beim Erhitzen entstanden? Reaktionsgleichung. Wie ist die Zersetzungstendenz der Erdalkalicarbonate abgestuft? Welche Kenngröße wird dazu angegeben? Versuch 1-10: Gleichgewicht Carbonat-Hydrogencarbonat Zu 1 ml gesättigter, Calciumhydroxid-Lösung tropfenweise kaltes, kohlensäure–reiches Mineralwasser geben, bis der zuerst ausfallende Niederschlag sich gerade wieder aufgelöst hat. Anschließend erhitzen bis wieder eine Trübung auftritt. Protokoll: Reaktionsgleichungen für die Niederschlagsbildung und die Auflösung des Niederschlags im überschüssigen Mineralwasser. Reaktionsgleichung für die Bildung einer Ausfällung beim Erhitzen. (J.B. S. 112 Vers. 1) Versuch 1-11: Ein Löslichkeitsgleichgewicht 1 5 ml einer gesättigten KCl-Lösung mit 5 ml konz. HCl (10 M) versetzen. Beobachtungen? 2 5 ml einer gesättigten KCl-Lösung mit 5 ml halbkonz. HCl (5 M) versetzen. Protokoll: Schilderung der Beobachtungen und qualitative Begründung. 2. Woche Säure-Base-Reaktionen I Gefahrenhinweise Kohlenstoffmonooxid komplexiert 300 mal stärker als O2 mit dem Hämoglobin; wahrscheinlich tritt auch eine Bindung an die Cytochromoxidase auf mit einer Hemmung der O2-Verwertung. Bei einer CO2-Anreicherung wird die Atmungsintensität erhöht und damit auch die CO-Inhalation (z.B. beim Rauchen). Bei längerer Einwirkung von mehr als 0,01% CO kann es bereits zu Kopfschmerzen kommen. Entscheidend für die toxischen Effekte des CO ist die Bildung und Anwesenheit von [CO-Hämoglobin]; bis zu 10% [CO-Hämoglobin], d.h. bei mehr als 90% CO-freiem Hämoglobin, treten keine akuten Erscheinungen auf; ab 60% CO-Hämoglobin sind tödlich. Bei 20 % Sauerstoffgehalt der Luft reichen 0,066 Volumenprozent CO aus, um nach Einstellung des Gleichgewichts 50% des Häm zu [CO-Hämoglobin] umzusetzen! Diese CO-Konzentration ist z.B. im Zigarettenrauch immer überschritten. (Die Gleichgewichtseinstellung ist langsam, sonst gäbe es keine Raucher mehr!)


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Fortdauernde Einwirkung von CO in geringer Konzentration führt zu: Gedächtnisschwäche, Reizbarkeit, Appetitlosigkeit, Unlust, Potenzverlust, Hörschäden, Polycythämie (vermehrte Bildung roter Blutkörperchen). Fluorwasserstoff ist sehr giftig (T+) und stark ätzend (C). Auch beim Umgang mit sehr kleinen Mengen sollten die Versuche deshalb im Abzug ausgeführt werden. Der MAK-Wert beträgt 2 mg/m3. Verätzungen sind auf den betroffenen Hautpartien zunächst nicht zu erkennen, obwohl sie bereits in der Initialphase sehr starke Schmerzen auslösen können. HF hat eine hohe Lipidlöslichkeit. Ionisches Fluorid ist chronisch toxisch ab 1,5 mg/l; bei Dauerbelastung entstehen Knochenschäden (Osteoporose). Fluorid ist aber auch ein essentielles Element, benötigt werden 1,5 mg/Tag. Eine wünschenswerte Konzentration im Trinkwasser liegt damit bei 0,6-1,2 mg/l. Eine orale Aufnahme von 5-15 g NaF ist tödlich. SO2 ist ein toxisches Reizgas; MAK-Wert 2 ppm, Geruchsschwelle 0,5-1 ppm, ab 10 ppm kaum noch zu ertragen wegen heftiger Reizung der Schleimhäute. SO3 mit einer Reizschwelle von 0,1 ppm. Versuch 2-1: Die Salze der Phosphorsäure Welche pH-Effekte sind für Lösungen von Na3PO4, Na2HPO4 bzw. NaH2PO4 zu erwarten? Überprüfung mit Universalindikatorpapier. Protokoll: Begründung der pH-Werte mit Reaktionsgleichungen. Versuch 2-2: Schwefelsäure aus Schwefel und Salpetersäure

(Bleikammerverfahren) In einen Erlenmeyerkolben wird ein mit konz. Salpetersäure benetzter Glasstab gestellt. Auf einem Verbrennungslöffel wird Schwefel entzündet und im Erlenmeyerkolben verbrannt. Nach ca. 20 s wird mit einer Pumpflasche ein Sprühnebel aus Wasser in den Erlenmeyerkolben geblasen. Die gebildete Schwefelsäure wird mit Bariumchloridlösung nachgewiesen. Protokoll: Reaktionsgleichung für die Verbrennung des Schwefels, die Umsetzung des Verbrennungsprodukts mit Stickstoffdioxid und die Reaktion mit Wasser. Wie wird Schwefelsäure heutzutage technisch dargestellt?


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Versuch 2-3: Die hygroskopische Wirkung von Schwefelsäure 1 Einige Kriställchen CuSO4 5H2O auf ein Uhrglas geben und mit konz. H2SO4 anfeuchten. Abwarten, bis ein Farbeffekt zu beobachten ist. 2 Im Reagenzglas eine Spatelfüllung Zucker mit wenigen Tropfen Wasser anfeuchten und danach eine Pipettenfüllung konz. H2SO4 zugeben. Es dauert etwas bis der Effekt sich zeigt. (Sonst leicht erwärmen) Protokoll: Beobachtete Effekte und ihre Interpretation. Versuch 2-4: Darstellung, Verbrennung und Nachweis von CO 1 3 ml Ameisensäure und ein Siedestein werden in einem Reagenzglas im Abzug tropfenweise unter Durchschütteln mit ca. 3 ml konz. H2SO4 versetzt. Warten bis die Gasentwicklung kräftig in Gang kommt (in der Regel muss nur zu Beginn schwach erwärmt werden), dann einen Gummistopfen mit Glaskapillare aufsetzen (eine Tropfpipette, die nicht zu eng ausgezogen ist) und das entweichende Gas entzünden. Welche Flammenfarbe tritt auf? 2 Mit dem Ansatz von Versuch 1 oder einer neuen Probe wird ein schwächerer Strom von CO erzeugt und über ein Gasableitungsrohr in ein Reagenzglas mit einer Lösung von [Ag(NH3)2]+ geleitet. Nach einiger Zeit erscheint eine Dunkelfärbung oder sogar ein dunkler Niederschlag. Die Reaktion setzt nur sehr langsam ein, weil CO schlecht wasserlöslich ist. (Empfindliche Nachweisreaktion für Kohlenstoffmonooxid) Protokoll: Reaktionsgleichung für die Darstellung von CO. Welche Funktion hat die Schwefel-säure? CO reduziert das Ag+ und wird zu Carbonat oxidiert. Reaktionsgleichung. Versuch 2-5: Verdrängung der Kieselsäure aus ihrem Alkalisalz Den pH-Wert einer verdünnten Natriumsilikat-Lösung (Wasserglas) bestimmen. In einem Teil der Lösung halbkonz. Salzsäure bis zur neutralen Reaktion eintropfen. Das Ergebnis nach ca. 15 Minuten beurteilen (J.B. S. 122 Vers. 4). Protokoll: Versuchsbeobachtungen. Wie ist der pH-Wert einer Wasserglaslösung zu begründen?


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Versuch 2-6: Messung von pH-Werten Mithilfe eines pH-Meters werden die pH-Werte folgender Lösungen bestimmt: Salzsäure (c = 0,1 mol/l), verdünnte Essigsäure (c = 0,1 mol/l), Natriumacetat-Lösung (c = 0,1 mol/l). Vor, zwischen und nach den Messungen ist die pH-empfindliche Elektrode gut mit destilliertem Wasser zu spülen. Protokoll: Vergleichen Sie die Meßwerte mit den berechneten pH-Werten und begründen Sie die beobachteten Abweichungen. Versuch 2-7: Pufferwirkung einer Lösung von Essigsäure und Natriumacetat In vier Reagenzgläsern werden folgende Lösungen bereitet:

RG1: 4 ml dest. Wasser RG2: 2 ml Essigsäure und 2 ml Natriumacetat-Lösung (jeweils c = 2 mol/l) RG3: 4 ml dest. Wasser RG4: 2 ml Essigsäure und 2 ml Natriumacetat-Lösung (jeweils c = 2 mol/l)

Dann gibt man zu allen Reagenzgläsern jeweils 2 Tropfen Thymolblau-Lösung. Nun tropft man aus einer Meßpipette solange verd. Salzsäure (c = 1 mol/l) in das erste Reagenzglas, bis der Indikator von gelb nach rot umschlägt und notiert die benötigte Menge Säure. Anschließend führt man die Säurezugabe beim zweiten Reagenzglas durch. Nun wird das Verhalten der Lösungen im dritten und vierten Reagenzglas bei der Zugabe von verd. Natronlauge (c = 1 mol/l) beobachtet. Umschlagsbereiche von Thymolblau in wäßriger Lösung pH 1,2-2,8 rot/gelb und pH 8,0-9,6 gelb/blau.

Protokoll: Beobachtungen und Begründung für den unterschiedlichen Verbrauch an Säure und Base (mit Formeln).


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Wichtig: Vor der Durchführung der Analysen muss die Analysensubstanz gründlich gemörsert werden, um eine gleichmäßige Durchmischung zu gewährleisten. Dies gilt auch für alle folgenden Analysen. Analyse 1: Nachweis der Erdalkalimetalle Mg2+,Ca2+, Sr2+, Ba2+. Bewertung: 3 Punkte Nachweis von Barium 1) Abtrennung und Nachweis von Ba als BaCrO4 nach der Vorschrift J.B. S. 337

durch Fällung aus essigsaurer gepufferter Lösung (s. auch J.B. S. 204 Vers. 3). 2) Nachweis als BaSO4 (J.B. S. 204 Vers. 4). Diese Fällung ist weniger spezifisch

als die Chromatfällung; sie dient deshalb nur als Vorprobe. Nachweis von Ca Nachweis von Calcium als CaSO4 2H2O (J.B. S. 201 Vers. 9 mit Kristallaufnahme S. 593) Nachweis von Strontium 1) Nachweis von Strontium mit Gipslösung (J.B. S. 202 Vers. 2). 2) Nachweis von Strontium mit Chromat-Ionen (J.B. S. 202 Vers. 3 mit einer

Kristallaufnahme auf S. 595) 3) Nachweis von Strontium als Iodat:

Ein Tropfen der Probelösung wird auf dem Objektträger zur Trockene eingedampft. Der Rückstand wird in einem Tropfen Wasser gelöst und mit einem Tropfen kalt gesättigter KIO3-Lösung versetzt. Bei Anwesenheit von Sr2+-Ionen bilden sich feine, an den Enden etwas gebogene ("integralförmige") Nadeln, die öfters zu Büscheln zusammenwachsen. Aus konzentrierteren Lösungen bilden sich dickere, kürzere und stärker gebogene Formen, die weniger charakteristisch sind. Den Nachweis deshalb in mehreren Verdünnun-gen üben!

Ba2+-Ionen, bilden ähnliche Iodatkristalle, während Ca2+-Ionen einen gallertartigen Niederschlag geben und nur bei großem Überschuß den Sr-Nachweis unmöglich machen. Nachweis von Magnesium 1) Vorprobe auf Magnesium durch Fällung als Hydroxid (J.B. Seite 193, Vers. 1) 2) Nachweis als Magnesium-Ammonium-Phosphat

Fällung mit Hydrogenphosphat Zu knapp 1 ml der Lösung gibt man eine kleine Spatelspitze festes NH4Cl, das sich völlig auflösen muss und anschließend einige Tropfen einer etwas konzentrierteren Hydrogenphosphat-Lösung (Na2HPO4 benutzen). Es wird einige Minuten im Wasserbad erwärmt, wobei das Magnesium-Ammonium-Phosphat ausfällt. Ein Tropfen der Mischung wird auf einem Objektträger un-ter dem Mikroskop untersucht.


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Die pH-Einstellung ist für diesen Nachweis kritisch. In saurer Lösung liegen praktisch keine PO4

3--Ionen vor und in zu alkalischer Lösung geht die Konzentration an NH4

+-Ionen stark zurück. Ist kein Niederschlag ausgefallen, so fügt man wenige Tropfen verd. Ammoniak hinzu (ausstehende 2 M Lösung 1:2 verdünnen) und wartet eine Minute, bevor man noch einmal NH3 zugibt. Ist eine geringe Fällung aufgetreten, so wird sie unter dem Mikroskop betrachtet.

(Siehe auch J.B. S. 195 Vers. 6 mit einer Kristallaufnahme S. 591) Analyse 2: Nachweis der Anionen Nitrat, Phosphat, Sulfat, Fluorid, Chlorid, Bromid und Iodid Bewertung: 6 Punkte Nachweise von Nitrat, Phosphat, Sulfat, Fluorid, Chlorid, Bromid und Iodid Nitrat (J.B. S. 135 Vers. 3, 4) Die Mengen gegenüber den Angaben im J. B. etwas erhöhen. a) Ringprobe: Die Eisen(II)sulfatlösung sollte stark konzentriert sein. Zum

Unterschichten reichen 2-3 ml konz. H2SO4 aus. Der Ring bildet sich aus einer verdünnteren Probe erst allmählich innerhalb einer Minute. Den Nachweis in mehreren Verdünnungen ausprobieren!

Unbedingt auch einen Blindversuch ausführen, denn die konz. H2SO4 kann

Spuren Nitrat enthalten. Einen positiven Befund sofort dem Assistenten melden! Störungen: Vor allem Iodid stört diesen Nachweis, ihn deshalb unbedingt

ausprobieren mit 2 ml Wasser, dem zwei Tropfen Iodidlösung zugesetzt worden sind. (Nach dem Unterschichten entsteht ein violetter Ring.)

Iodid muss deshalb vor dem Nitratnachweis durch Fällung mit Silbersulfatlösung

vollständig beseitigt werden. b) Reduktion zu Ammoniak: Für eine Reduktion von NO3

– zu NH4+ wird neben

Zinkpulver auch Eisenpulver in verdünnt saurer Lösung empfohlen. Die NH4

+-Ionen sind anschließend aus alkalischem Milieu in der Gasphase als NH3 mit pH-Papier nachweisbar. Phosphat (J.B. S. 138 Vers. 5, 6a) a) Phosphatnachweis mit „Magnesiamischung“: Der Niederschlag muss kristallin sein; eine Überprüfung unter dem Mikroskop ist erforderlich.


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b) Nachweis mit Ammoniummolybdat: Falls das Molybdat nicht in saurer Lösung vorliegt (überprüfen!), muss die Molybdatlösung angesäuert werden (mit halbkonz. HNO3 aber tropfenweise!). Es tritt intermediär ein farbloser Niederschlag von MoO3 auf, der sich bei weiterer Zugabe von Säure (ebenfalls tropfenweise) auflösen muss, bis eine leicht gelbliche Lösung vorliegt. Der vorbereiteten Molybdatlösung noch eine kleine Spatelspitze NH4Cl zusetzen.

Diesen Phosphatnachweis unbedingt in mehreren Verdünnungen ausführen. Silikat stört, weil es ebenfalls eine gelbe Heteropolysäure gibt, aber keinen gelben Niederschlag.

Störung: Iodid stört nur den Nachweis mit Molybdat. Die Störung kann auf die folgende Weise ausgeschaltet werden: Nach dem Ansäuern der Analysenprobe mit halbkonz. HNO3 wird entstandenes Iod mit Methylenchlorid im Reagenzglas ausgeschüttelt. Die obere wässrige Phase kann mit einer Tropfpipette abgezogen werden. Sie wird erneut mit einigen Tropfen halbkonz. HNO3 versetzt und mit Methylenchlorid ausgeschüttelt und die wässrige Phase abgetrennt. Der Vorgang muss wiederholt werden, bis kein Iod mehr extrahiert wird; danach erst wird Ammoniummolybdat zugesetzt.

Methylenchlorid kommt in die Abfallflasche für organische Lösungsmittel!

Sulfat (J.B. S. 151 Vers. 3) Verwendet wird die ausstehende Lösung mit Sulfationen oder eine Analysenlösung und als Reagenz die ausstehende Lösung mit Bariumionen. Die schwerlöslichen Silberhalogenide (J.B. S. 172-173 Vers. 2-5)) Wichtig: Die drei Halogenidnachweise und die Lösungsversuche nebeneinander ausführen, damit direkt verglichen werden kann. Die Nachweise auch mit Sammelproben von 2 bzw. 3 Halogeniden untersuchen. Chlorid und Bromid Die Analysenprobe wird in Wasser gelöst und mit verd. HNO3 angesäuert bzw. eine wässrige Probelösung wird mit verd. HNO3 angesäuert. Die Probelösung wird mit einigen Tropfen einer verd. Lösung von AgNO3 versetzt. Bei Gegenwart von Chlorid entsteht in HNO3-saurer Lösung ein weißer Niederschlag, der sich im Sonnenlicht grau-violett verfärbt. Vergleichsversuch mit Bromidlösung ausführen. Ag-Halogenidniederschläge erscheinen trüb und sind schlecht filtrierbar, solange noch nicht alles Halogenid ausgefällt worden ist. Bei leichtem Überschuss von Ag+ ballt sich der Niederschlag gut filtrierbar zusammen.


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Beiden Niederschlägen tropfenweise eine verd. NH3-Lösung bis zu einem pH ca. 8 zusetzen und vergleichen. Löst sich der Niederschlag unter Bildung des Ions [Ag(NH3)2]+ wieder auf? Beim Ansäuern mit HNO3 soll das Silberhalogenid wieder ausfallen. Chlorid neben Bromid und Iodid Liegt Chlorid neben den beiden anderen Halogeniden vor, so ist unbedingt auf Vollständigkeit der Fällung zu achten weil das AgCl als letztes fällt. Dazu kann die Lösung nach einer Fällung mit AgNO3 erhitzt werden, um den Niederschlag zusammen zu ballen, um so bei weiterer AgNO3 - Zugabe besser beurteilen zu können, ob noch etwas fällt. Zur Identifizierung und Unterscheidung von AgBr bzw. AgI ist es günstiger, den Niederschlag bis zur neutralen Reaktion mit (NH4)2CO3-Lösung zu versetzen, weil sich dabei nur AgCl löst und die beiden anderen schwerer löslichen Silberhalogenide nicht. Wenn diese vorliegen, wird filtriert und das Filtrat mit Bromidlösung versetzt; bei Anwesenheit von [Ag(NH3)2]+ muss dann AgBr ausfallen (J.B. 173 Vers. 5). Bromid Silberbromid fällt als leicht gelblicher Niederschlag aus. Bei Zusatz von verd. NH3 löst sich dieser Niederschlag nur zum geringeren Teil auf. Der Niederschlag löst sich jedoch glatt in einer Lösung von Natriumthiosulfat auf, die vorher mit verd. NH3 schwach alkalisch eingestellt wurde (Thiosulfat zersetzt sich im Sauren). Die Stabilitätskonstante der Ag+-Komplexe mit NH3 (pK = 7,1), mit Thiocyanat (9,8) und mit Thiosulfat (13,5) sind deutlich abgestuft. Es ist zu überprüfen, ob AgBr sich auch in Gegenwart von Thiocyanat in Lösung bringen lässt. Iodid Analog zu dem Chlorid- und Bromidnachweis entsteht mit Iodid (einige Tropfen der ausstehenden Iodid-Lösung verdünnen und mit HNO3 ansäuern) ein gelblicher Niederschlag, der sich im Sonnenlicht nur sehr allmählich verfärbt. Bei Zusatz von verd. NH3 löst sich der Niederschlag nicht und bei Zusatz einer verd. Na2S2O3-Lösung auch nur zu einem geringen Anteil auf. (Er würde sich in einer Lösung von Cyanid glatt auflösen pK = 20,8). Vorprobe bzw. Bestätigung für Iodid oder Bromid Beim Erhitzen einer festen Analysenprobe, die Iodid oder Bromid enthält (die Ursubstanz oder der vermutete getrocknete AgI-Niederschlag), mit einigen Tropfen konz. H2SO4 können violette Dämpfe von Iod entstehen, im Falle von Bromid entstehen braune Dämpfe, die aber leicht mit NO2 aus Nitrat verwechselt werden können. Fluorid Versuche im Abzug ausführen. Der Nachweis von Fluorid beruht darauf, dass aus Fluoriden (Festsubstanzen) mit konz. H2SO4 flüchtiges HF freigesetzt wird, welches Glas angreift. Diese "Ätzprobe" kann auf verschiedene Weise ausgeführt werden:


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Ätzprobe (J.B. S. 157 Vers. 2) Zur Ausführung der Ätzprobe in einem Bleitiegel (für eine Gruppe von Praktikanten leiht sich einer einen Bleitiegel aus) ist zu raten, das Erhitzen in einem Wasserbad vorzunehmen (dazu kann eine Porzellanschale mit Wasser dienen, aber nicht der Mörser). Beim Erhitzen mit freier Flamme ist sehr schnell der Schmelzpunkt des Bleis von 327oC erreicht, und der Tiegel ist dann hinüber! Vorprobe auf Fluorid Zu einer essigsauren, acetatgepufferten Lösung, die auf Fluorid geprüft werden soll (zum Ausprobieren mit KF eine klare Lösung ansetzen), eine Lösung von Ca2+ geben. Bei Anwesenheit von Fluorid fällt ein feiner Niederschlag aus, der sich unter dem Mikroskop leicht vom kristallinen CaSO4 unterscheiden lässt (J.B. S. 156 Vers. 1). 3. Woche Säure-Base-Reaktionen II Photometrie (J.B. Kap. 3.7, S. 487ff) Optische Methoden. Hinweise zur Bedienung des Photometers beachten! Weiter ist zu beachten: Die Küvetten müssen außen sauber sein! Sie sollen mindestens zu 2/3 und höchstens zu ¾ gefüllt sein und dürfen keine Luftblasen enthalten. Bei jeder Messung mit veränderter Wellenlänge den Nullpunkt mit der Lösungsmittelküvette und Wasser erneut korrigieren.

Einige Extinktionswerte sind zusammen mit den relativen Fehlern für eine Konzentrationsangabe (jeweils 0,5% Transmission als Ablesefehler) aufgeführt, um den günstigsten Messbereich zu verdeutlichen: Extinktion 0,05 0,125 0,460 1,00 2,0 rel. Fehler 5,2% 2,3% 1,36% 2,17% 10,8%

Daraus folgt, dass im Bereich der Extinktionswerte von 0,15-0,8 die genaueste Bestimmung erfolgt.


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Versuch 3-1: Die Bestimmung der Säurekonstante eines Indikators (Zwei Praktikanten gemeinsam, testatpflichtig) Es wird die Absorption des Indikators in Abhängigkeit vom pH-Wertes gemessen. Pufferlösungen mit pH-Werten, die den Umschlagsbereich des jeweiligen Indikators abdecken, stehen zur Verfügung. Es wir nur ein Indikator untersucht. In einer Messreihe, die den vorgesehenen Bereich der pH-Werte (siehe Tabelle) in Abständen von 0,5 abdeckt, werden genau 10 ml Pufferlösung und eine geeignete Menge der Indikatorlösung (Kolbenpipette ausleihen) zusammengegeben; die Verdünnung der Indikatorlösungen ist so gewählt, dass sich bei der angegebenen Wellenlänge brauchbare Messwerte ergeben. Indikatorbeispiele mit den pH-Wert-Bereichen, der einzusetzenden Menge Indikatorlösung und der geeigneten Wellenlänge: Indikator pH-Bereich Menge [ml] Wellenlänge

[nm] Methylorange 2-6 0,5 535 Methylrot 3-7 0,2 520 Bromthymolblau 4,5-9 0,5 600 Lackmus 4-9,5 1,0 600 Kongorot 2-6 1,0 600 p-Nitrophenol 5-9 0,5 390 Phenolphthalein 8-11 0,2 550 Bromkresolgrün 3-7 1,0 600 Thymolblau 7-11 1,0 600 Bromphenolblau 2-6 1,0 590 Phenolrot 6-10 0,2 560 Thymolphthalein 7-10 0,1 590

Protokoll: Die Messwerte werden tabelliert. Aufgetragen (Millimeterpapier) werden die gemessenen Extinktionen gegen die pH-Werte der eingesetzten Pufferlösungen.

Mit dem Zusammenhang pK pHHInIna = +

−lg ist der pH-Wert gesucht, bei dem

HIn In= − ist. Der damit ermittelte pKa-Wert ist anzugeben und mit dem entsprechenden Literaturwert zu vergleichen. Literatur: pH-Abhängigkeit der Farben eines Indikators, PdN-Chemie 46 (1997) 4 , 42.


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Vorbereitungen für die Titrationen Reinigung der Büretten, Pipette und Messkolben (J.B. Kap. 3.2.2, S. 351ff) a) Büretten

Die Büretten werden mit destilliertem Wasser gefüllt und dieses wie bei einer Titration langsam ablaufen gelassen. Bleiben dabei größere Tropfen hängen, so ist die Bürette zu reinigen. Das kann mit Spülmittel und einer passenden Bürste geschehen; danach ist die Bürette gut mit Leitungswasser und anschließend mit destilliertem Wasser zu spülen. Der „Ablauftest“ ist zu wiederholen.

b) Pipetten Die Pipetten, bei deren „Ablauftest“ mehrere Tropfen hängen bleiben, werden mit Spülmittellösung gefüllt, mit einem Pipettenhütchen verschlossen und längere Zeit stehen gelassen. Sie werden danach erst gut mit Leitungswasser und anschließend mit destilliertem Wasser gespült. Ein „Auslauftest“ ist zu wiederholen.

c) Messkolben

Messkolben, die sichtbar verschmutzt sind, können mit Spülmittel und kochendem Wasser durch kräftiges Schütteln gereinigt werden. Danach ist gut mit Leitungswasser und anschließend mit destilliertem Wasser zu spülen.

d) Bürettenhähne

Bürettenhähne oder das „Hahn-Ende“ der Bürette, die stark verfettet sind, können mit einer alkoholischen NaOH-Lösung gereinigt werden (J. Chem. Educ. 74, 1997, 841). NaOH-Plätzchen werden dazu in 95%igem Ethanol gelöst; die Lösung wird in einer Polyethylenflasche aufbewahrt. Die Bürette wird so eingespannt, dass sie mit ihrem unteren Ende in ein geeignet hohes Becherglas passt, welches auf einer Heizplatte steht. Das Becherglas wird bis zur vorgesehenen Höhe mit der ethanolischen NaOH gefüllt und mit kleiner Heizstufe unter Rühren erwärmt, ohne dass die Lösung zum Sieden kommt. Ein verfetteter Hahn wird in die Lösung gelegt. Danach die Bürette bzw. den Hahn gut mit Wasser abspülen. Die NaOH-Lösung kann auch weiter verwendet werden, wenn sie etwas dunkler geworden ist.

Maßanalytische Geräte Ihr Arbeitsplatz ist mit vier Arten von Messgefäßen ausgerüstet:

• Messzylindern (Abbildung 1) • Messkolben (Abbildung 3) • Pipetten (Abbildung 2) • Büretten. (Abbildung 4)

Während die beiden Erstgenannten zu den auf „Einguß“ geeichten Gefäßen (erkenntlich an der Kennzeichnung „In“ auf dem Glas) zählen, sind die letzten auf „Auslauf“ („Ex“) graduiert.


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Man versteht darunter Folgendes: Bei den auf Einguß geeichten Gefäßen begrenzt die Eichmarke genau das zu messende Volumen. Pipetten und Büretten müssen dagegen auf Auslauf graduiert sein, weil eine geringe Flüssigkeitsmenge durch Adhäsion an der Glaswand haften bleibt, was jedoch für die genaue Messung von Bedeutung ist und deshalb nicht vernachlässigt werden darf. Die Messgeräte sollten vor Gebrauch sauber und trocken sein, andernfalls muss man sie reinigen und kurz mit einigen ml der abzumessenden Lösung durchspülen. Dieses Durchspülen erspart den zeitaufwendigen Trockenvorgang. Die Spüllösung ist zu verwerfen. Zu den Gefäßen ist im Einzelnen folgendes zu sagen: Messzylinder Obwohl auf „In“ justiert wird er hauptsächlich als Ausgussgefäß verwendet. Dadurch entstehen Messfehler bis zu 3%, die im praktischen Einsatz zumeist vernachlässigt werden können. Messkolben Messkolben werden in der Analytik zum Einstellen von Lösungen mit genauem Gehalt, den so genannten Normallösungen, sowie zum Verdünnen der Analysenlösung verwendet. Messkolben sind deshalb auf „In“ justiert. Die Messgenauigkeit liegt je nach Größe des Messkolbens bei 0,1 - 0,2%. Arbeitstechnik: 1. Gefäß auf Sauberkeit kontrollieren, ggf. durchspülen 2. mit Wasser bis ca. 1 cm unter die Marke auffüllen 3. mit Wasser tropfenweise bis zur Marke auffüllen 4. Lösung gut durchmischen

Abbildung 1: Messzylinder

Abbildung 2: Pipetten Abbildung 3:

Messkolben


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Pipetten Man unterscheidet zwischen Mess- und Vollpipetten. Mit Messpipetten lassen sich verschiedene Flüssigkeitsmengen abmessen. Sie sind auf „Ex“ justiert. Die Messgenauigkeit beträgt je nach Größe der Pipette 0,5-1,5%. Mit einer Vollpipette lässt sich eine genau bestimmte Flüssigkeitsmenge abmessen. Auch Vollpipetten sind auf „Ex“ geeicht, d.h. in der Pipettenspitze befindliche Flüssigkeitsreste dürfen nicht ausgeblasen werden, sie sind bei der Eichung berücksichtigt. Die Messgenauigkeit der Vollpipette liegt je nach Größe bei 0,1 – 0,6%. Arbeitstechnik: 1. Pipetten auf Sauberkeit überprüfen, eventuell durchspülen 2. Pipette auf intakte Spitze überprüfen 3. Flüssigkeit bis ca. 1 cm über die Markierung aufsaugen

(Peleusball!) 4. aus der senkrecht gehaltenen Pipette Flüssigkeit

tropfenweise bis zur Marke auslaufen lassen, Spitze abstreifen

5. Flüssigkeit entlang der Gefäßwand auslaufen lassen, Spitze am Glas

6. ca. 20 Sekunden warten 7. Pipettenspitze unter leichtem Drehen an der Gefäßwand

abstreifen Bürette Büretten gelangen dort zur Anwendung, wo die Menge der abzumessenden Reagenzlösung nicht im voraus genau bekannt ist (Dosiergefäß). Die Bürette unterscheidet sich von der Messpipette nur dadurch, dass die Bürette einen regelbaren Auslauf besitzt. Das oben offene Glasrohr ist bei z.B. einem Gesamtvolumen von 25 ml in Zehntelmilliliter unterteilt. Arbeitstechnik: 1. Bürette auf Sauberkeit und intakte Hahnspitze überprüfen.

Hahnküken, sofern aus Glas, leicht einfetten (Loch muss frei sein!) 2. Bürette am Stativ senkrecht einspannen 3. Reagenzglaslösung gut durchmischen und die Bürette damit 1-2 mal in kleinen

Portionen spülen; die Flüssigkeit muss die Innenwand gleichmäßig benetzen 4. Bürette mit Hilfe des Bürettentrichters auffüllen, auf evtl. vorhandene Luftblasen

kontrollieren (speziell den Hahn) 5. Reagenzlösung auf eine Marke ablaufen lassen und Tropfen an der Hahnspitze

abstreifen. Da man Differenzmessungen durchführt, muss die Marke nicht auf Null gestellt werden, jeder beliebige Wert eignet sich.

6. Inhalt der Bürette notieren 7. Reagenzlösung ablaufen lassen Bei völlig geöffnetem Ablaufhahn die Flüssigkeit bis kurz vor Erreichen des Umschlagspunkts (falls bekannt) ablaufen lassen. Dann unterbricht man, wartet etwa 30 Sekunden, und tropft nun langsam bis zum Farbumschlag zu und stellt nach Abstreifen der Hahnspitze an der Bürettenskala das abgelaufenen Volumen fest. Als Ablesehilfe dient ein so genannter Schellbachstreifen:

Abbildung 4: Bürette


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Messfehler Je kleiner das abzumessende Volumen, desto größer der unvermeidbare, prozentuale Messfehler. Durch die richtige Wahl und Handhabung der Bürette können Messfehler aber auf ein Minimum reduziert werden. Meniskusfehler: Flüssigkeitsoberflächen sind entweder nach unten (konkav) oder nach oben (konvex) gewölbt. Dies bezeichnet man als Meniskus. Der Meniskusfehler wird vermieden, wenn beim konkaven Meniskus an der tiefsten und beim konvexen Meniskus an der höchsten Stelle der Flüssigkeitsoberfläche abgelesen wird. Bei stark gefärbten Flüssigkeiten wird am oberen Rand des Meniskuswulstes abgelesen. Parallaxenfehler: Der Parallaxenfehler kann vermieden werden, wenn genau auf Augenhöhe abgelesen wird. Schräghaltefehler: Messgeräte müssen zum Ablesen senkrecht gehalten oder eingespannt werden.

Abbildung 5: Ablesen mit Hilfe des Schellbachstreifens

Abbildung 6: Meniskusfehler

Abbildung 7: Parallaxenfehler


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Querschnittfehler: Das Messgerät muss zur Einhaltung der Messgenauigkeit dem abzumessenden Volumen angepasst werden.

Säure-Base-Titrationen (J.B. Kap. 3.4.1, S. 381ff: Titrimetrische Verfahren - Allgemeine Grundlagen) Die Herstellung und Einstellung von Maßlösungen (J.B. S. 384), die Grundlagen der Neutralisationsverfahren (J.B. Kap. 3.4.2, S. 387ff), Indikatoren (J.B. S. 392-395) und verschiedene Säure-Base-Titrationen (J.B. Kap. 3.4.2.3, S. 398ff). Die Maßanalyse ist die älteste quantitative Analysenmethode. Sie hat sich ab 1800 zusammen mit einer technischen Chemie entwickelt, weil die Produkte analysiert und kontrolliert werden mussten. Grundlage der Säure-Base-Titrationen ist die Neutralisationsreaktion hydratisierter Protonen und Hydroxidionen zu Wasser. Als Maßlösungen für Säure-Base-Titrationen werden in der Regel verdünntes HCl und verdünntes NaOH verwendet. Eine direkte Herstellung von Maßlösungen mit genauem Titer ist für HCl und NaOH aber nicht möglich. Weiterhin ist zu beachten, dass zwar saure Maßlösungen über längere Zeit titerkonstant sind, alkalische Lösungen dagegen über eine CO2-Aufnahme aus der Luft ihren Titer ganz allmählich ändern können. Als Urtiter verwenden wir Oxalsäure-Dihydrat (C2O4H2 2 H2O; Molmasse 126,066 g/Mol), mit der wir eine verdünnte Natronlauge einstellen, und damit deren genauen Titer ermitteln (J.B. Kap. 3.4.2.2, S. 395ff, Maßlösung und Titerstellung). Analyse 3: Herstellung und Einstellung einer 0,1 M NaOH Ca. 4 g NaOH-Plätzchen werden auf der oberschaligen Waage abgewogen und sofort anschließend in destilliertem Wasser gelöst. Die Lösung wird in einer 1 Liter-Plastikflasche mit destilliertem Wasser aufgefüllt und gut umgeschüttelt. Die Benutzung eines Messgefäßes erübrigt sich. (Im J.B. S. 397 wird vorgeschlagen 6 g NaOH zu nehmen und die Plätzchen einmal rasch mit Wasser „abzuspülen“, um eine „Carbonatschicht“ an der Oberfläche der Plätzchen zu entfernen.)

Abbildung 8: Schräghaltefehler

Abbildung 9: Querschnittfehler


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Aus einer Überschlagsrechnung ergibt sich: wenn 63,033 g Oxalsäure-Dihydrat 39,997 g NaOH äquivalent sind, dann ergeben 63 mg Oxalsäure einen Verbrauch von etwa 10 ml einer ca. 0,1 M NaOH. Bei Benutzung einer 50 ml-Bürette ist ein Verbrauch von 20-30 ml anzustreben. Die Einstellung der NaOH wird deshalb wie folgt vorgenommen: Die Einstellung wird mit gesondertem Oxalsäuredihydrat vorgenommen, das bei den Assistenten auszuleihen ist. Mindestens drei Einwaagen von 120-150 mg Oxalsäure-dihydrat z.B. auf sauberen Uhrgläsern sind auf der Analysenwaage vorzunehmen. Jede der Urtiterproben wird in einen sauberen 300 ml-Erlenmeyerkolben gespült (sauber heißt in diesem Fall nicht, dass der Kolben auch trocken sein muss) und in ca. 50-70 ml destilliertem H2O gelöst. Als Indikator werden 4 Tropfen Bromthymolblau hinzugegeben. Die Bürette wird mit der ca. 0,1 M NaOH gefüllt. Die Bürette muss vorher sauber und trocken sein oder sie muss zweimal mit ca. 5 ml der ca. 0,1 M NaOH gespült werden. Der Bürettenstand wird vor Beginn der Titration abgelesen, dazu wird jeweils der untere Meniskus der Flüssigkeit herangezogen. Während der Titration ein weißes Blatt Papier unter den Erlenmeyerkolben legen, dann kann der Farbumschlag besser beobachtet werden. Tropfen, die an die Innenwand des Erlenmeyerkolbens spritzen, werden mit Wasser heruntergespült. Der Farbumschlag von gelb nach blau erfolgt im pH-Bereich 6,0-7,6. Die genaue Normalität der NaOH ist ausgehend von den unterschiedlichen Einwaagen der Oxalsäure zu berechnen. Drei Werte dürfen nicht mehr als 1% differieren! Messwerte, Rechengang und Ergebnis der Einstellung im Analysenheft. Bewertung: 2 Punkte Analyse 4: Der Gehalt einer Schwefelsäure ist zu bestimmen Der 100 ml-Messkolben mit der Probelösung wird mit destilliertem Wasser auf genau 100 ml aufgefüllt. Gut durchschütteln und je 25 ml für drei Titrationen in je einen sauberen 300 ml-Erlenmeyerkolben abpipettieren. 4 Tropfen Bromthymolblau als Indikator verwenden. Die Angabe ist in mg H2SO4 auf die gesamte Probe zu beziehen. Bewertung: 6 Punkte Analyse 5: Maßanalytische Borsäurebestimmung (J.B. S.399) Die Probelösung wird auf 100 ml aufgefüllt und davon werden drei 25 ml-Proben für die Titrationen abpipettiert. Nach Zusatz von 3 Tropfen Phenolphthalein und ca. 1 g Mannitpulver wird mit 0,1 M NaOH auf Rosafärbung titriert. Dann wird erneut 1 g Mannit zugeben und titriert (maximal 3-4 mal), bis auf weiteren Mannitzusatz keine Entfärbung mehr eintritt (Entfärbung nach frühestens 60 s). Der Gesamtverbrauch an Lauge wird der Berechnung zugrunde gelegt.


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Die Angabe erfolgt in mg B(OH)3 für die Gesamtprobe. Bewertung: 6 Punkte Versuch 3-2: Beladungsvorgang eines Kationenaustauschers Eine fingerbreite Schicht Kationenaustauscher wird in ein kleines Becherglas gegeben, zweimal mit deionisiertem Wasser versetzt, welches nach mehrmaligem Umschwenken abdekantiert wird. Danach wird der Austauscher mit 2 M HCl überschichtet und einige Minuten stehen gelassen. Die HCl-Lösung wird dekantiert und der Ionenaustauscher so oft mit deionisiertem Wasser gewaschen, bis das Waschwasser seinen pH-Wert nicht mehr verändert. (Deionisiertes Wasser hat einen pH-Wert von ca. 6). Anschließend wird der Austauscher mit einer verdünnten CuSO4-Lösung gerade bedeckt. Nach einigen Minuten wird abdekantiert und der pH dieser Lösung gemessen und mit dem der CuSO4-Ausgangslösung verglichen. Welche Farbe hat diese Lösung nach dem Abdekantieren im Vergleich zur Ausgangslösung? Der Ionenaustauscher wird danach mit deionisiertem Wasser gewaschen und nach dem Abdekantieren mit soviel halbkonz. Salzsäure versetzt, dass er gerade bedeckt ist. Einige Minuten stehen lassen; welche Veränderung ist an der salzsauren Lösung nach dem Abdekantieren zu beobachten? Den Ionentauscher nach Beendigung des Versuchs in die Vorratsflasche zurückgeben! Protokoll: Die Vorgänge sind in der ausgeführten Reihenfolge zu schildern und zu begründen (Reaktionsgleichungen). Analyse 6: Bestimmung des Natriumgehaltes einer Lösung Der Austauscher wird mit Salzsäure regeneriert und sehr ausgiebig gewaschen. Dann wird aus dem 100 ml-Messkolben (vorher auffüllen nicht vergessen!) eine 25 ml Probelösung abpipettiert und auf die Säule gegeben; langsam durchtropfen lassen und mit fünf 25 ml- Portionen deionisiertem Wasser nachwaschen, dabei darf die Säule nie trockenlaufen d.h. die Harzschicht muss immer mit Wasser bedeckt sein. Das gesamte Eluat wird mit der eingestellten NaOH unter Benutzung einer 50 ml Bürette titriert. Die Bestimmung wird zweimal wiederholt; dazu braucht das Harz nicht regeneriert zu werden. Die Angabe erfolgt in mg Natrium bezogen auf die gesamte Probe. Bewertung: 6 Punkte


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4. Woche Löslichkeit und Komplexbildung Analyse 7: Phosphat gravimetrisch als NH4MgPO4 6 H2O

(J.B. Kap. 3.3: S. 355ff ) Gravimetrische Verfahren, (J.B. Kap. 3.3.1: S. 355-360 ) Allgemeine Grundlagen.

Wichtig! Die benutzten Porzellanfiltertiegel (ein schlanker Tiegel mit einer porösen Bodenplatte, hier mit Porösität A1 (wichtig!)) müssen ausgeliehen werden. Sie müssen vor dem Einsatz analog vorbehandelt werden wie bei der Analyse, d.h. sie werden mit wenig Wasser, Aceton und etwas Ether gewaschen; mindestens eine Stunde im Vakuum des Exsikkators getrocknet und danach auf der Analysenwaage genau ausgewogen (Leermasse). Falls sie sichtbar verunreinigt sind, werden sie einige Stunden (über Nacht) in halbkonz. Salpetersäure gestellt und danach sehr gründlich mit Wasser durchgespült. Drei 25-ml Proben sind zu analysieren. Die schwach saure Probelösung (25 ml) wird in der Hitze (ca. 80-90°C) mit 5 g NH4Cl, 1,2-1,5 g MgCl2-Hexahydrat und wenigen Tropfen Phenolphthaleinlösung versetzt. In die heiße Lösung wird verdünnte NH3-Lösung bis zum Farbumschlag des Phenolphthaleins zugetropft (nicht zu langsam arbeiten, am besten eine 10 ml Messpipette benutzen). Dabei soll der Niederschlag kristallin ausfallen. (Bei Raumtemperatur und bei zu rascher Zugabe des NH3 fällt er sehr fein aus.) Wenn sich danach beim Abkühlen der Indikator entfärbt, muss etwas NH3 hinzugegeben werden. Nach mehreren Stunden wird die Ausfällung gröber kristallin. Sie wird mit einem Porzellanfiltertiegel auf der Saugflasche filtriert (ähnliche Abbildung 3.4 auf Seite 325; Wittscher Saugtopf ersetzt durch Saugflasche) und mit wenig NH4Cl-Lösung (5g/100ml) gewaschen. (Die Waschlösung wird mit Phenolphthalein und NH3 auf schwach rosa eingestellt.) Reste der Ausfällung, die an der Wand haften, werden mit dem Gummiwischer abgestreift. Danach wird einmal mit etwas eiskaltem deionisiertem Wasser (dem ein oder zwei Tropfen verdünnter NH3 zugesetzt worden sind), dreimal mit wenig Aceton und einmal mit wenig Ether gewaschen. (Vor jedem Waschvorgang die Pumpe abstellen, den Niederschlag mit der Waschflüssigkeit bedecken und dann die Pumpe wieder anstellen.) Der Niederschlag wird mindestens 3 Stunden im Vakuum des Exsikkators getrocknet, bis zur konstanten Wägung. Die Filtertiegel mit der Analysensubstanz werden nach dem Trocknen auf der Analysenwaage ausgewogen. Wägeform ist NH4MgPO4 6 H2O. Analysenangabe in mg NH4MgPO4 6 H2O bezogen auf die gesamte Analysenprobe. Bewertung: 6 Punkte Literatur: J. Chem. Educ. 1993, 70, 410.


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Analyse 8: Chloridbestimmung nach Mohr 8a: Einstellen der 0,1 M AgNO3-Lösung Es genügt, wenn je 4 Studenten 1 l AgNO3-Lösung ansetzen. Die Einstellung wird vorgenommen nach dem Verfahren zur Bestimmung von Chlorid nach Mohr (J.B. S. 424). Da nur neutrale Lösungen verwendet werden sollen, ist eine pH-Einstellung nicht erforderlich. Drei Proben von ca. 150 mg KCl werden genau eingewogen, in ca. 100 ml deionisiertem H2O gelöst, Chromatlösung (z.B. J.B. 2 ml 0,3M; 6 ml einer 0,1 M Lösung sind ebenfalls geeignet, auf jeden Fall sparsam mit Chromat umgehen!) zugesetzt und nach der Vorschrift im Praktikumsbuch mit der 0,1 M AgNO3-Lösung titriert und damit deren genauer Titer bestimmt. Einwaagen für die angesetzten Lösungen. Das Titrationsergebnis und der Titer der AgNO3-Lösung. Bewertung: 2 Punkte 8b: Analyse Analytisches Verfahren ausgehend von 25 ml Probelösung wie bei der Einstellung der 0,1 M AgNO3-Lösung. Abgabe der Ergebnisses in mg Chlorid. Entsorgung: Die Titrationslösungen der 8. Analyse sollen wegen des Silbergehaltes gesammelt werden. Sie sind wegen des enthaltenen Chromats vorzubehandeln: Nach dem Absetzen des Silberhalogenids wird die gelbe Lösung mit etwas verd. HCl angesäuert, der Niederschlag mehrfach gut aufgewirbelt und nach dem Absetzen wird möglichst weitgehend abdekantiert. Der Niederschlag, von dem abdekantiert worden ist, wird aufgeschlämmt und in die Sammelflasche für Silberrückstände gegeben. Mit einer Spatelspitze Natriumsulfit wird das Chromat in der abdekantierten Lösung reduziert und die Lösung dann zu den Schwermetallabfällen gegeben. Bewertung: 6 Punkte Versuch 4-1: Komplexierungen mit EDTA 1 Mit einer sehr verdünnten Eisen(III)salz-Lösung (ausstehende Lösung stark verdünnen) und Thiocyanat stellt man sich eine verdünnte Lösung des roten Komplexes her und verteilt sie auf 2 Reagenzgläser. In eine Probe wird 0,1 M EDTA-Lösung zugetropft, bis zu einem deutlichen Farbsprung. In die zweite Probe wird zum Vergleich die gleichen Tropfenzahl Wasser gegeben. 2 Mit einer verdünnten Kupfersulfat-Lösung (ausstehende Lösung 1:10 verdünnen) und verdünnter NH3-Lösung stellt man sich eine Lösung des tiefblauen Kupfertetraaminkomplexes mit brauchbarer Farbtiefe her (keinen großen NH3-Überschuss verwenden) und verteilt auf zwei Reagenzgläser.


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Es wird wie unter 1 EDTA zugetropft bis zu einer deutlichen Farbveränderung und mit der zweiten Probe verglichen. 3 In einem Reagenzglas wird eine verdünnte Kobalt(II)lösung mit Thiocyanat bis zu einer tiefen Blaufärbung versetzt. Nach der Verteilung auf zwei Reagenzgläser wird einer Lösung EDTA zugetropft und verglichen. Protokoll: Die Effekte von 1 bis 3 sind anzugeben und zu begründen. Komplexometrie (J.B. Kap. 3.4.5: S. 427ff) Als gute Komplexbildner kommen für ein titrimetrisches Verfahren mehrzähnige Liganden in Betracht, die aufgrund ihres hohen Chelateffektes besonders stabile Komplexe bilden. Das bekannteste Komplexreagenz für die Titration von Metallionen ist die Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) in Form ihres Di-Natriumsalzes (Na2-EDTA, Titriplex III). Die Komplexe werden vom Anion der Säure gebildet, so dass die kom-plexometrische Titration im Alkalischen durchgeführt werden muss. Zur Endpunktsbestimmung dienen Metallindikatoren; das sind farbige kom-plexierende Moleküle, die mit den zu bestimmenden Metallionen andersfarbige Chelatkomplexe bilden, die etwas schwächer sind als die Metall-EDTA-Komplexe. Analyse 9: Komplexometrische Bestimmung von Zink 9a: Herstellung einer 0,01 M Titriplex III-Lösung (J.B. S. 433) Ca. 0,930 g Titriplex III, das Dinatriumsalz der Ethylendiamintetraessigsäure als Dihydrat (Molare Masse 372,24 g/mol), werden genau eingewogen, in einem geeichten 250 ml-Messkolben gelöst, genau aufgefüllt und in dem Messkolben oder in einer vorher trockenen Polyethylenflasche aufbewahrt. Der genaue Titer ergibt sich aus der exakten Einwaagemenge. 9b: Analyse Zu 25 ml der Probelösung wird eine Indikatorpuffertablette und 2 ml konzentrierte NH3 zugefügt. (Rotfärbung muss gegeben sein!) Es wird mit 0,01 M Titriplex III bis zum deutlichen Umschlag von rot nach grün titriert. Angabe in mg des Kations in der Gesamtprobe. Bewertung: 6 Punkte


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Versuch 4-2: Die Löslichkeit von Gips mit Salzeffekten (In aushängender Liste eintragen, jeder Praktikant übernimmt drei Bestimmungen) Gips gesättigt in deionisiertem H2O und in Lösungen mit unterschiedlichem Salzgehalt (0,2; 0,1; 0,075; 0,05; 0,02; 0,01 M NaCl bzw. 1,0; 0,5, 0,2; 0,1; 0,05; 0,02 und 0,01 M Na2SO4) stehen aus. Von drei der ausstehenden Lösungen und der gesättigten Gipslösung (also insgesamt 4 Messungen) wird jeweils von der überstehenden klaren Lösung eine Probe von 10 ml entnommen, mit 40 ml deionisiertem H2O verdünnt, mit 1 ml 2 M NaOH versetzt und eine kleine Spatelspitze einer Verreibung von Calconcarbonsäure hinzugegeben. Danach wird mit 0,01 M EDTA-Lösung von rotviolett nach blau titriert. Die EDTA-Lösung von Analyse 9 kann hierbei verwendet werden. (Wenn der Titer der benutzten EDTA-Lösung nicht genau 0,01 M beträgt, wird der Verbrauch auf eine 0,01 M Lösung umgerechnet). Die Versuchsergebnisse werden im Seminar zusammengetragen und erörtert. Protokoll: Aus dem Titrationsergebnis für gesättigtes Gipswasser in deionisiertem H2O ist die Löslichkeit in mg/100 ml zu berechnen. Das Löslichkeitsprodukt ist angegeben zu pKL = 4,62; welche Löslichkeit ergibt sich daraus in mg/100ml? Das Messergebnis in deionisiertem Wasser sollte mit der in der Literatur ange-gebenen Löslichkeit von CaSO4.2 H2O (241 mg/100 ml) besser übereinstimmen als mit dem Wert aus dem Löslichkeitsprodukt. Aus den gesammelten Werten des Titrationsverbrauchs werden direkt ohne Umrechnung Löslichkeitskurven in Abhängigkeit vom Gehalt an Fremdsalz aufgetragen (Millimeterpapier), wenn jeweils 10 ml „Gipswasser“ und 0,01 M EDTA-Lösungen verwendet worden sind. Die tatsächliche Löslichkeit ist in reinem Wasser und erst recht in Salzlösungen deutlich höher, als aus dem Löslichkeitsprodukt folgt. Es gibt verschiedene Effekte, die die Löslichkeit erhöhen können, z.B. eine Komplexbildung (J.B. S. 357 für die AgCl-Fällung) oder ein allgemeiner Salzeffekt. Aufschlussreich sind die Werte von Tab. 3.6 (S. 311) im Riedel mit den Äquivalenzleitfähigkeiten in sehr verdünnten Salzlösungen, aus denen sich eine messbare Ionenwechselwirkung ergibt. Die Titrationsergebnisse sind tabellarisch und graphisch darzustellen und kurz zu kommentieren. Literatur: Zur Löslichkeit von Gips und zu Salzeffekten: 1.) J. Chem. Educ. 1986, 63, 471. 2.) J. Chem. Educ. 1998, 75, 1179; Löslichkeit und Löslichkeitsprodukt. 3.) J. Chem. Educ. 2000, 77, 1121; Zur Löslichkeit von Bleichlorid.


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5. Woche Redoxreaktionen I Gefahrenhinweise Nitrite sind giftig (Methämoglobinbildner). Nitrose Gase (NO+NO2) sind Reizgase, deren Auswirkung auf die Lunge nach mehrstündiger Latenzzeit auftritt; MAK-Wert für NO2 5 ppm. Chlor mit einem MAK-Wert von 0,5 ppm, das sind 1,5 mg/m³ und entspricht der Geruchsschwelle, ätzt stark die Atemwege und die Lunge (Latenzzeit). Chlor ist ab 2-3 mg/m3 stark belästigend; 10-20 ppm Chlor üben sofort starke Effekte im Atemtrakt aus; toxisch ist es auch über die Hypochlorit-Bildung. Bei einer Vergiftung (50-60 mg/m3 bei > 30 Min.) entstehen Lungenentzündung, Lungenödem und/oder Leukozytose. Blei gehört zu den bereits in geringen Konzentrationen toxischen Schwermetallen, die schlecht ausgeschieden werden. Eine tägliche Aufnahme von > 1 mg Blei führt zu einer chronischen Vergiftung. Blei stört die Blutbildung und schädigt Nervenfunktionen. Es blockiert die essentiellen Funktionen des Selens. Abgelagert wird es in den Knochen, in Haaren, Leber, Niere und im Zentralnervensystem. Versuch 5-1: Oxide des Stickstoffs Man versetze im Abzug in drei Reagenzgläsern je etwas Zinkgries mit 1 verd. HNO3 2 konz. HNO3 3 einer Mischung von konz. HNO3 mit 2 Teilen Wasser. Es entwickelt sich jeweils ein anderes Gas (J.B. S. 134 Vers. 2). (Die Zinkteilchen auf keinen Fall in den Abguss geben sondern in den Müll!) Protokoll: Reaktionsgleichungen für 1 bis 3 aufstellen und dazu Begründungen geben. Versuch 5-2: Zersetzung von Ammoniumnitrat J.B. S.129 Vers. 1 gut durchlesen! Größere Mengen NH4NO3 können sich nach dem Starten der Reaktion heftig bis explosionsartig zersetzen. Für das Erhitzen ca. 0,5 g nehmen, damit die Glimmspanprobe aussagekräftig wird. Auch den Versuchsteil mit dem auf Rotglut erhitzten Reagenzglas oder Tiegelboden ausführen. Protokoll: Wiedergabe der Ergebnisse; Reaktionsgleichungen übernehmen.


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Versuch 5-3: Zersetzung eines Alkalinitrates In einem trockenen Reagenzglas eine Spatelspitze Alkalinitrat schmelzen und stärker erhitzten, bis eine Gasentwicklung einsetzt. Die Gasentwicklung einige Zeit in Gang halten. Den abgekühlten Rückstand in dest. H2O lösen und versuchen, entstandenes Nitrit, nach dem Ansäuern mit verd. Essigsäure, durch Zusatz (tropfenweise) von verd. Iodidlösung nachzuweisen (J.B. S. 131 Vers. 2). Einen Vergleichsversuch mit einer Nitratlösung ausführen. Protokoll: Versuchsergebnisse und Reaktionsgleichungen für die Zersetzung des Alkalinitrats zu Nitrit und die Nachweisreaktion mit Iodid. Versuch 5-4: Die Zersetzung von Bleinitrat Wenig Bleinitrat in einem trockenen Reagenzglas im Abzug kräftig erhitzen. Auf Gasentwicklung und Farbänderungen achten! (J.B. S. 130 Vers. 1) Protokoll: Welche Farbe hat das Gasgemisch und welche der Rückstand? Reaktionsgleichung für die Zersetzung und für den Lösungsvorgang des NO2 in alkalischer Lösung zu Nitrit und Nitrat. Versuch 5-5: Nitrit als Reduktions- und als Oxidationsmittel (J.B. S.131 Vers. 2 , Vers. 3) 1 (J.B. Vers. 2) Reduktion von Nitrit durch Iodid in saurer Lösung.

Ammoniumnitrat-Explosion

in Oppau bei Ludwigshafen, 1921


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2 (J.B. Vers. 3) Oxidation von Nitrit mit Permanganat in saurer Lösung. 3 In eine NaNO2-Lösung Bromwasser eintropfen. Beobachtungen? Protokoll: Reaktionsgleichung zu Teil 1 mit den Potentialen diskutieren, I2/2 I– +0,54 V und HNO2 + H3O+ / NO + 2 H2O +0,99 V Die Reaktionsgleichung für Versuch 2 übernehmen. Reaktionsgleichung für Teil 3 aufstellen und einen Kommentar zum Ablauf mit den Standardpotentialen: NO3

– + H+ / HNO2 +0,94 V und Br2(aq) / 2 Br– +1,07 V. Versuch 5-6: Die Herstellung von Chlorwasser (Entspricht im J.B. dem Weldon-Prozess auf S. 161 Vers. 1c) Wir vereinfachen die vorgegebene Apparatur (J.B. S. 162 Abb. 2.6) stark, weil sie nur für größere Mengen sinnvoll ist. Eine Gasentwicklungsapparatur aus einem 100 ml Erlenmeyerkolben, Gummistopfen und Gasableitungsrohr wird im Abzug an einem Stativ befestigt. 0,7-1,0 g Braunstein und 10 ml halbkonz. HCl werden in den Erlenmeyerkolben gegeben; danach wird die Apparatur zusammengesetzt. Das Gasableitungsrohr taucht möglichst tief in ein Rea-genzglas, das zu 2/3 mit dest. H2O gefüllt ist. Das Reagenzglas steht möglichst tief in einem Becherglas mit Eiswasser. Dann wird mit fächelnder Flamme leicht erwärmt. Das entweichende Gas wird in dem Wasser der Vorlage aufgefangen. Die Löslichkeit von Chlor in Wasser beträgt bei 20°C 0,09 mol/l. Nach Beendigung der Gasentwicklung wird zuerst die Vorlage und danach der Brenner entfernt! Die Lösung des Gases in der Vorlage wird für weitere Versuche ge-braucht. Protokoll: Reaktionsgleichung für die Umsetzung von Braunstein mit Salzsäure übernehmen. Wie viel ml Chlorgas lösen sich bei 20°C in 10 ml Wasser? Wie viel ml Chlorgas entstehen bei Einsatz von 0,8 g MnO2 und HCl im Überschuss? Was lässt sich über den Ablauf dieser Reaktion anhand der Standardpotentiale sagen? (Cl2 / 2 Cl– 1,36 V und MnO2 + 4 H+ / Mn2+ 1,35 V). Wie ist die Chlorentwicklung zu begründen? Ein Literaturzitat: A teacher prepared chlorine gas in a hood, took the gas jars out and handed them round to the pupils to smell. This led to 17 pupils needing hospital treatment. (hood = Abzug)


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Versuch 5-7: Chlor als Oxidationsmittel (In Anlehnung an J.B. S. 162 Vers. 3 bzw. S. 172 Vers. 3) 1 Eine Pipettenfüllung der ausstehenden Bromidlösung wird mit 1 ml Methylenchlorid unterschichtet und tropfenweise mit dem selbst erzeugten Chlorwasser versetzt und nach jedem Tropfen durchgeschüttelt, bis eine deutliche Farbänderung im CH2Cl2 auftritt; (Tritt keine Färbung auf, so ist das Chlorwasser nicht konzentriert genug, z.B. weil es beim Einleiten in der Vorlage zu warm geworden ist.) Die Darstellung ist zu wiederholen. 2 Eine Pipettenfüllung dest. Wasser wird mit 2 Tropfen der ausstehenden Iodidlösung versetzt, mit Methylenchlorid unterschichtet und danach tropfenweise mit Chlorwasser versetzt und dabei jedes Mal geschüttelt. Es sollte eine Farbänderung im CH2Cl2 auftreten, die bei mehr Chlorwasser wieder zurückgeht. (weiter nächste Seite) 3 Eine Pipettenfüllung Bromidlösung und zwei Tropfen der Iodidlösung werden mit 1 ml CH2Cl2 unterschichtet. Bei tropfenweißer Zugabe von Chlorwasser sind zuerst die Erscheinungen des Iodids und danach die des Bromids zu erwarten. Protokoll: Schilderung der Beobachtungen für die Versuche 1 - 3. Reaktionsgleichungen der Umsetzung von Chlorwasser mit Bromid und Iodid übernehmen. Redoxgleichung für die Weiteroxidation von Iod mit Chlor zu Iodtrichlorid aufstellen. In der Wärme stellt Iodat das Endprodukt der Oxidation dar. Dazu eine Reaktionsgleichung von Iodid zu Iodat(V) aufstellen. Was ist zu erwarten, wenn eine Iodidlösung tropfenweise mit Bromwasser versetzt wird? Versuch 5-8: Die Oxide des Bleis Etwas PbO2 wird auf einer Magnesiarinne zuerst vorsichtig und dann stärker erwärmt. PbO2 gibt dabei Sauerstoff ab, und es entstehen nacheinander bzw. nebeneinander zwei andere Oxide des Bleis. Protokoll: Welche Farbeffekte sind zu beobachten? Reaktionsgleichungen und Reaktionstyp. Versuch 5-9: Blei(IV) als starkes Oxidationsmittel PbO2 und SnO2 sollen als Oxidationsmittel für Bromid in schwefelsaurer Lösung verglichen werden. Hierzu etwas PbO2 bzw. SnO2 mit verd. H2SO4 und einer kleinen Spatelspitze Alkalibromid versetzen und leicht erwärmen. Eine braune Gasphase zeigt die Bildung von elementarem Brom an.


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Analyse 10: Kupfer elektrogravimetrisch J.B. Kapitel 3.6.3, Elektrogravimetrie mit theoretischen Grundlagen (S. 466ff), Versuchsanordnung (3.6.3.2, S. 471) und Bestimmung von Kupfer (J.B. S. 473). Vorbereitung der Platinnetzkathode (J.B. S. 472). Die Elektrode wird vor Versuchsbeginn mit verdünnter HNO3, Wasser und abschließend mit Ethanol abgespült, durch Stehen lassen an der Luft getrocknet und auf der Analysenwaage genau gewogen. Man pipettiert drei 25 ml Proben in drei 250 ml Bechergläser, verdünnt mit deionisiertem Wasser auf etwa 70–80 ml und fügt etwa 20-30 ml 1 M Schwefelsäure hinzu. Die Platin-Drahtnetz-Kathode soll zu Beginn der Elektrolyse zu ca. 2/3 eintauchen. Die Elektrolysetemperatur soll 40-60°C und die Betriebsspannung 2,5-3 Volt betragen. Ist die Lösung farblos geworden, so fügt man einen knappen Finger breit deionisiertes Wasser hinzu und beobachtet, ob sich an den blanken Stellen der Elektrode noch Kupfer abscheidet. Ist das nicht der Fall, so entnimmt man mit einer Pipette einige Tropfen der Lösung und prüft mit konzentriertem NH3 bis zur alkalischen Reaktion auf Vollständigkeit der Abscheidung. Bei noch eingeschaltetem Strom wird das Becherglas mit der Lösung gegen ein Becherglas mit deionisiertem H2O ausgetauscht und noch eine Minute bei eingeschaltetem Strom gerührt. Nach dem Ausschalten des Stromes wird die Elektrode zunächst mehrfach in ein Becherglas mit deionisiertem H2O und dann in ein Becherglas mit Ethanol getaucht. Nach dem Trocknen an der Luft kann die Elektrode gewogen werden. Zur Ablösung des Kupfers stellt man die Elektrode in ein Becherglas mit halbkonzentrierter HNO3 (Abzug!) (so wenig wie möglich, am besten mehrmals zusammen mit Kollegen verwenden!) und gibt die Lösung anschließend in die Sammelflasche für Kupferabfälle. Wichtig: auf keinen Fall eine Mischung aus Salpetersäure und Salzsäure (Königswasser) verwenden, die Elektrode würde sich auflösen (Schaden > 1000 €). Zur Behandlung von Platingeräten unbedingt die Hinweise im J.B. (S.88 u. S.472) beachten. Angabe in mg Kupfer bezogen auf die gesamte Probe. Bewertung: 6 Punkte


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6. Woche Redoxreaktionen II Gefahrenhinweise Kupfer(II) gehört zu den starken Fischgiften (> 0,1 mg/l), es wird deshalb im Praktikum mit den Schwermetallen entsorgt. Für den Menschen ist es ein essentielles Element mit einem Tagesbedarf von 2-3 mg. Kupfermangel soll auch zu erhöhten Cholesteringehalten im Blut führen. Permanganat ist als starkes Oxidationsmittel hautreizend bis ätzend. In Gegenwart oxidierbarer Stoffe besteht bei größeren Mengen Explosionsgefahr; das gilt auch für festes KMnO4 mit konz. H2SO4. Mangan ist ein essentielles Element, der Tagesbedarf liegt bei 2-9 mg. Chromat ist toxisch; wasserlösliche Chromate oral eingenommen haben einen LD50-Wert von > 0,5 g (die SH-Gruppen von Zellenzymen werden oxidiert). Chromat soll nicht ins Abwasser gegeben werden. Ein cancerogenes Risiko beim Umgang mit Chromverbindungen ist gegeben, wenn lungengängige Stäube oder Aerosole von Chromaten eingeatmet werden (seit 1956 keine Fälle mehr beobachtet). Entsorgung: Chromat wird mit Sulfit in saurer Lösung zu Chrom (III) reduziert und dann in der Flasche für Schwermetalle gesammelt. Chrom(III) ist essentiell für den Stoffwechsel von Glucose und Lipoproteinen. Nickelverbindungen stellen in Staubform und als Aerosol eine Gefährdung dar, sie greifen die Atemorgane an und können Krebs hervorrufen. Nickel(II) in Lösung ist kaum toxisch, für manche Organismen sogar essentiell. Amylalkohol ist auch Bestandteil der "Fuselöle"; dieser Alkohol ist eine der Ursachen für die "Katersymptome", d.h. er hat eine toxische Wirkung. Versuch 6-1: Kupfer(II) als schwaches Oxidationsmittel

(J.B. S. 282 Vers. 3) 1 10 Tropfen der ausstehenden Kupfer(II)salzlösung in 3 ml H2O geben und von der ausstehenden Iodidlösung hinzutropfen. Beobachtung? Das entstandene Iod durch Zugabe einiger Tropfen einer Thiosulfatlösung entfernen. Welches Aussehen hat das zurückbleibende CuI? Danach die trübe Lösung teilen. Einmal einen Überschuss Thiosulfatlösung und zu der zweiten Probe einen Überschuss festes Kaliumiodid hinzufügen. Ergeben sich Veränderungen? 2 Zu 10 Tropfen der ausstehenden Kupfer(II)salzlösung in 3 ml H2O eine Spatelspitze Na2-EDTA geben und auflösen. Danach eine Iodidlösung hinzutropfen. Tritt ein Unterschied zu Teil 1 auf?


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Protokoll: Reaktionsgleichungen für die Umsetzung von Kupfer(II) mit Iodid und von Iod mit Thiosulfat zu Tetrathionat. Was bewirkt der Thiosulfat bzw. Iodidüberschuss? Kommentieren Sie den Reaktionsablauf mit den Potentialen: I2 / 2 I– = + 0,54 V Cu2+ + I– / CuI = + 0,86 V Wie ist das abweichende Verhalten in Versuch 2 zu begründen? Versuch 6-2: Chrom(III) und Chrom(VI) 1 In die ausstehende Lösung von Chrom(III) tropfenweise verd. NaOH bis zu stark alkalischer Reaktion geben (pH>10). Beobachtungen zum amphoteren Verhalten? 2 In die stark alkalische Lösung von Teil 1 mehrere ml 6%ige H2O2-Lösung geben, etwas stehen lassen und bei verzögerter Reaktion etwas erwärmen. Protokoll: Beobachtungen und Reaktionsgleichungen für 1 und 2. Wie wird sich eine Chrom(II)salzlösung bei Versuch 1 verhalten? Versuch 6-3: Oxidation von Mangan(II) zu Mangan(IV) (J.B. S. 216 Vers. 1, S. 217 Vers. 5) In eine Lösung von Mn(II)salz wird verd. NaOH bis zum Erreichen des pH 8-9 eingetropft. Der Niederschlag wird zur Belüftung durchgeschüttelt und beobachtet. Danach wird 1 ml H2O2-Lösung zugesetzt. Tritt eine weitere Veränderung auf? Protokoll: Lassen sich die erwarteten Beobachtungen bestätigen? Reaktionsgleichungen können übernommen werden. Wie ist die Oxidierbarkeit von Mangan (II) gegenüber Eisen (II) abgestuft? Welche höhere Oxidationsstufe kann die niedrigere oxidieren? (In saurer Lösung: MnO2/Mn2+ +1,35V; Fe3+/Fe2+ +0,75V; in alkalischer Lösung: Mn(OH)2 / Mn(OH)3 +0,10V ; Fe(OH)2 / Fe(OH)3 –0,75V Versuch 6-4: Permanganat als Oxidationsmittel

(J.B. S. 218 Vers. 8a-g) Zu einer neutralen (nur 4) oder angesäuerten (1–3, 5–7) verd. KMnO4-Lösung hinzufügen: 1 mehrere ml 6% H2O2 2 eine Spatelspitze Oxalsäure 3 eine Pipettenfüllung Ethanol 4 eine Spatelspitze Mangan(II)salz


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5 eine kleine Spatelspitze NaCl 6 eine kleine Spatelspitze Alkalibromid 7 eine kleine Spatelspitze Alkalijodid (das Produkt durch Ausschütteln mit

CH2Cl2 nachweisen.) Die Mischung mit dem NaCl auch bis zum Sieden erhitzen und das Produkt in der Gasphase nachweisen. Protokoll: Ergebnisse mit den Beobachtungen. Welche Halogenidionen werden von Permanganat in saurer Lösung glatt oxidiert? Reaktionsgleichungen. Welches Halogenidion wird auf keinen Fall oxidiert? Versuch 6-5: Eisen(III) als Oxidationsmittel Etwas Kupferpulver in eine Lösung von FeCl3 geben und erwärmen; einige Zeit stehen lassen und gelegentlich schütteln. Nach ca. einer halben Stunde vom Kupferpulver dekantieren, die Lösung mit einem deutlichen Überschuss von 2 M Ammoniak stark alkalisch einstellen. Erwärmen und dann filtrieren; welche Farbe hat das Filtrat? Protokoll: Beobachtungen und Reaktionsgleichungen. Technische Bedeutung? Versuch 6-6: Eisen(II) als Reduktionsmittel 1 Man gibt eine Spatelspitze Eisen(II)sulfat und einige Tropfen Nitrat-Lösung in eine Porzellanschale, dazu 3 ml dest. H2O und 4 NaOH-Plätzchen. Man bedeckt die Porzellanschale mit einem Uhrglas, unter das man einen feuchten Streifen Indikatorpapier geklebt hat und erhitzt vorsichtig (nicht kochen!). Beobachtung? (J.B. S. 226 Vers. 7) 2 Lässt sich Sulfat zu Sulfid reduzieren? Einen analogen Versuch (Zusatz von Sulfat) ohne das Uhrglas ausführen. Entstandenes Sulfid sollte sich durch die Bildung von schwarzem FeS anzeigen. Protokoll: Eine Reaktionsgleichung für Teil 1. Beobachtungen zu Teil 2 Versuch 6-7: Vorprobe Cr/Mn: Oxidationsschmelze (J.B. S. 244 Vers. 12 und S. 219 Vers. 12) Als Chrom(III)salz nehmen Sie sehr wenig Cr2O3 und führen den Versuch auf einer Magnesiarinne aus. Es wird reichlich (je eine Spatelspitze) Soda und Salpeter hinzugegeben, die vorher im Mörser gut gemischt werden. Beim Erhitzen soll die Mischung kräftig aufschäumen.


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Dieselbe Reaktion führt man mit Mn2+-Salzen oder MnO2 durch. Die erkaltete Schmelze (mit abgebrochener Rinne) wird danach in etwas verdünnte Essigsäure (im Reagenzglas) gegeben und die Farbveränderung beobachtet. Protokoll: Reaktionsgleichungen. Bei einem verwandten technischen Aufschlußverfahren von Chromeisenstein (FeIICrIII

2O4; wichtigstes Chromerz) wird das KNO3 durch den Sauerstoff der Luft ersetzt. Formulieren Sie dazu eine Reaktionsgleichung. Worauf beruht die Abtrennung des Eisenoxids? Versuch 6-8: Vorprobe Phosphorsalz/Boraxperle (Durchführung J.B. S. 211 und Tab. 2.5 auf S. 314) Schmilzt man Phosphorsalz (NaNH4HPO4) oder Borax (Na2B4O7) und gibt ein Schwermetallsalz hinzu, so können sehr charakteristische Färbungen durch Bildung von Schwermetallphosphaten oder -boraten auftreten. Probesubstanzen: Co- (wenig Substanz verwenden), Fe-, Mn-, Cu- und Cr-Salze. Die Spitze eines Magnesiastäbchens wird zum Glühen erhitzt und heiß in Phosphorsalz oder Borax hereingedrückt (Uhrglas!). Dabei schmilzt ein wenig Salz an, das beim Erhitzen unter Gasentwicklung in eine glasartige Perle verwandelt wird. Diese wird nach dem Erkalten ein wenig angefeuchtet und damit die feingepulverte Probesubstanz berührt. Gearbeitet wird in der Oxidations- und Reduktionsflamme, weil durch verschiedene Oxidationsstufen unterschiedliche Färbungen hervorgerufen werden. Für die Oxidationsperle erhitzt man in der Oxidationszone des Bunsenbrenners (äußerer Saum der Flamme). Die Reduktionsperle erschmilzt man an der Grenze zwischen innerem und äußerem Flammenkegel oder in der leuchtenden Flamme, kühlt, damit keine Oxidation eintritt, im kälteren inneren Flammenkegel bzw. im Innern des Brennerrohres ab und zieht dann die Perle schnell heraus. Von der Probesubstanz gibt man zunächst nur sehr wenig zu der Perle und steigert die Menge erst, wenn die Farbe schwach ist, weil ansonsten durch überschüssiges Oxid manche Farben nicht deutlich zu erkennen sind. Protokoll: Beobachtete Farben und Reaktionsgleichungen für die Bildung der Phosphat oder Boratschmelze und die Bildung der Übergangsmetallphosphate bzw. -borate. Der Kationentrennungsgang (J.B. Kap. 2.4.2: S. 317ff) Kationen können häufig nicht nebeneinander nachgewiesen werden. Ein Konzept zu ihrer Auftrennung in Gruppen und Einzelionen ist der Kationentrennungsgang. Wir behandeln mit einer praktischen Ausführung nur eine Gruppe aus diesem


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Trennungsgang (Ammoniumsulfidgruppe). Das gesamte Schema lässt sich wie folgt darstellen: Aus einer salpetersauren Lösung der Analysensubstanz lassen sich bei Gegenwart der entsprechenden Kationen durch Zugabe von HCl schwerlösliche Chloride ausfällen (HCl-Gruppe: Ag+, Hg+, Pb2+). Die schwerlöslichen Sulfide einiger Kationen lassen sich anschließend in zwei Gruppen fällen: einige Elemente, deren Sulfide besonders kleine Löslich-keitsprodukte haben, fallen bereits in saurer Lösung aus (H2S-Gruppe: Hg2+, Cu2+, Bi3+, Cd2+, Pb2+). Die zweite Gruppe bildet erst in ammoniakalischer Lösung, in der die Sulfidionenkonzentration sehr viel höher ist, schwerlösliche Sulfide. Hydroxide, die durch NH3 fällbar sind, fallen dabei mit aus ((NH4)2S-Gruppe). Erdalkali- und Alkaliionen bilden weder schwerlösliche Chloride noch Sulfide. Erdal-kaliionen lassen sich bis auf das Mg durch Fällung in Form schwerlöslicher Carbonate von den Alkaliionen trennen ((NH4)2CO3-Gruppe: Ca2+, Sr2+, Ba2+). Zurück bleibt die lösliche Gruppe: Mg2+, K+, Na+, Li+. Durch spezifische Lösungs- und Fällungsreaktionen können die einzelnen Gruppen weiter in kleinere Kationengruppen unterteilt werden, bis ein störungsfreier Nachweis der einzelnen Kationensorten möglich ist. Ein häufiger Fehler bei der Analyse ist, dass zu viel Analysenprobe aufgelöst wird. Dies führt im harmlosesten Fall zu unnötigem Zeitaufwand und unnötigem Reagenzverbrauch, da die Handhabung größerer Lösungsvolumina selbstverständlich mehr Zeit erfordert (z.B. beim Filtrieren). Es führt in der Regel aber auch zu unvollständigen und unscharfen Trennungen. Hierdurch können Ionen an falsche Stellen des Trennungsganges gelangen, dort die Nachweise bestimmter Ionen stören oder gar deren Anwesenheit vortäuschen. Das Resultat ist dann ein falsches Analysenergebnis. Der Trennungsgang basiert auf Gesetzmäßigkeiten, die für verdünnte wässrige Lösungen gelten (z.B. Löslichkeitsprodukte). In konzentrierten Lösungen kann die Löslichkeit eines schwerlöslichen Salzes durch die Anwesenheit anderer Ionen erhöht sein. Bei Fällungen aus konzentrierten Lösungen können andererseits durch Adsorption Ionen, die in Lösung bleiben sollen, mitgefällt werden. Auch das Herauslösen von Bestandteilen eines abfiltrierten Niederschlags kann unvollständig ablaufen, wenn wegen der großen Niederschlagsmenge das Extraktionsmittel gar nicht alle löslichen Bestandteile erfassen kann. In der Regel genügen 0,1 g Analysensubstanz zur Herstellung der Lösung für den Kationentrennungsgang.


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Einzelnachweise der Mangan-, Eisen-, Cobalt- und Nickel-Ionen Mangan Zum Nachweis von Mangan(II)ionen ist die Oxidation mit PbO2 in saurer Lösung oder mit Brom in alkalischer Lösung geeignet (J.B. S. 220 Vers. 13). Die violette Färbung beobachtet man am besten direkt nach dem Erhitzen und Absitzen lassen in der überstehenden Lösung. (Die Oxidation in saurer Lösung wird durch Cl--Ionen gestört, da diese in stark saurer Lösung MnO4

– zu Mn2+ reduzieren. Ist Chlorid anwesend, so muss vorher mit konz. HNO3 fast bis zur Trockene abgeraucht werden.) Eisen Zum Nachweis von Eisen-(III)-ionen wird mit gelbem Blutlaugensalz (J.B. S. 232 Vers. 24b), bzw. mit Thiocyanat (J.B.S. 232 Vers. 25) versetzt. Eisen(II) kann vorher mit einigen Tropfen konz. HNO3 oxidiert werden. Cobalt (J.B. S. 215 Vers. 11) Es wird nur mit Amylalkohol (ohne Ether) überschichtet. Bei Anwesenheit von H2O2 ergibt sich in der Regel nur eine Grünfärbung; anwesendes H2O2 ist deshalb durch ausgiebiges Erhitzen zu „verkochen“. Sehr gut funktioniert auch die Boraxperle als Vorprobe. Nickel (J.B. S. 212 Vers. 9) Neben Eisen(II) stören auch Kobaltionen diesen Nachweis, die eine rotbraune Färbung verursachen, aber keine rote Fällung ergeben; diese ergibt sich aber auch bei Vorliegen von Eisen (III), welches deshalb abgetrennt sein muss. Die Ammoniumsulfid-Gruppe (J.B. Kap. 2.4.2.4: S. 327ff) Beginnt die Analyse mit der (NH4)2S-Gruppe, so erhält man eine geeignete Ausgangslösung mit verdünnter HCl. Sind MnO4

–-Ionen (violett) und/oder CrO42–-

Ionen (gelb) vorhanden, so müssen diese zu Mn2+- bzw. Cr3+-Ionen reduziert werden. Zu diesem Zweck gibt man einige Tropfen Ethanol hinzu und erhitzt die Lösung solange, bis der überschüssige Alkohol verdampft ist. (Eine Eisen(III)salzlösung ist auch gelb; diese Färbung lässt sich mit Ethanol nicht beseitigen.) Darstellung von H2S Für die Fällung benutzen wir selbst entwickeltes H2S. Es wird ein Reagenzglas mit Gasableitung eingesetzt, vergleichbar mit der Darstellung von Chlor (Abzug!). In den Erlenmeyerkolben werden drei kleine Stückchen Eisensulfid vorgelegt und mit halbkonz. HCl gerade bedeckt. Zur etwas verstärkten Entwicklung von H2S wird fächelnd leicht erwärmt. Nach Ende der Einleitung von H2S erst die Probe, in die eingeleitet worden ist, entfernen, dann mit Leitungswasser die Säure im Erlenmeyerkolben stark verdünnen


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und vom restlichen Eisensulfid abdekantieren, welches dann wiederbenutzt werden kann. Die Fällung Für die Übungsanalyse stellt man sich eine Mischung der Kationen Ni, Co, Fe, Al, Cr3+ und Mn2+ aus den ausstehenden Lösungen her. Zur Gruppenfällung versetzt man die Lösung in einem Becherglas mit etwas festem NH4Cl, fügt 2 M Ammoniaklösung bis zur deutlich alkalischen Reaktion hinzu und erwärmt. Dabei wird in der Regel bereits ein Niederschlag von schwer löslichen Hydroxiden auftreten. Sodann wird in langsamem Gasstrom H2S eingeleitet. Wenn die entsprechenden Kationen vorhanden sind, fallen die schwarzen Sulfide Co2S3, Ni2S3 und FeS sowie rosafarbenes MnS aus. Aluminium- und Chromsulfid sind in wässriger Lösung nicht stabil. Unter den gegebenen Fällungsbedingungen fallen jedoch die Hydroxide aus, grünes Cr(OH)3 und farbloses Al(OH)3. Nach ca. 5 Minuten filtriert man ab und prüft in einer Probe des Filtrats auf Vollständigkeit der Fällung. Entsteht ein weiterer Niederschlag, so muss die Fällung mit dem gesamten Filtrat fortgesetzt werden, bis sich kein Niederschlag mehr bildet. Der Niederschlag Der Sulfid-/Hydroxidniederschlag wird gewaschen, danach in eine Porzellanschale überführt; am besten gibt man dazu die vorgesehenen 5 ml 2 M HCl in die Porzellanschale und taucht das offene Filter umgekehrt mit dem Niederschlag in die Flüssigkeit. Durch leichtes Bewegen des Filters und Betupfen mit einem Glasstab lässt sich der Niederschlag fast vollständig in die Porzellanschale überführen. Im Abzug lässt man die Porzellanschale mit dem Niederschlag bei Zimmertemperatur unter gelegentlichem Rühren mindestens 30 Minuten stehen. Unter diesen Bedingungen bleiben nur Co2S3 und Ni2S3 ungelöst zurück. In Lösung gegangen sind Fe2+, Mn2+, Al3+ und Cr3+. Bleibt ein schwarzer Rückstand, so filtriert man, wäscht und löst ihn in einer Porzellanschale unter Zugabe von 2 ml verd. Essigsäure und ganz wenigen Tropfen 6%iger H2O2-Lösung auf. (Das H2O2 tropfenweise zugeben, und nach jedem Tropfen mehrere Minuten abwarten, ob die Menge zur Lösung bereits ausreicht, um einen Überschuss zu vermeiden.) Vom zurückbleibenden Schwefel, der auch dunkel bis schwarz aussehen kann, wird abfiltriert. Durch längeres Aufkochen muss im Filtrat das überschüssige H2O2 beseitigt werden. Erst danach lassen sich in dieser Lösung Cobalt und Nickel nebeneinander nachweisen (J.B. S. 215 Vers. 11, S. 212 Vers. 9). Die Lösung mit Fe, Mn, Cr und Al (J.B. S. 330) Das im Filtrat des Ni- und Co-Sulfidrückstandes noch gelöste H2S wird nach dem Ansäuern mit verd. HCl verkocht. Danach versetzt man mit wenigen Tropfen konz. HNO3 und erhitzt, um die durch H2S zu Fe2+ reduzierten Eisenionen zu Fe3+ zu oxidieren. Anschließend setzt man festes Na2CO3 zu, bis ein pH >4 erreicht ist. (Es beginnt bereits, Fe(OH)3 auszufallen.) Die Lösung wird in eine Porzellanschale gegeben, die eine Mischung aus 2 ml 30%iger NaOH (3 g NaOH + 7 g H2O) und 2 ml 6%igem H2O2 enthält.


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Eisen- und Manganionen werden bei dieser Arbeitsweise als rotbraunes Fe(OH)3 bzw. braunschwarzes MnO(OH)2 gefällt. In Lösung bleiben Aluminat- und Chromat-ionen. Der Niederschlag wird filtriert und mit heißem Wasser gründlich gewaschen. Er dient zum Nachweis von Eisen und Mangan. Das Filtrat mit den Ionen Chromat und Aluminat Im Filtrat des Eisen- und Manganhydroxid-Niederschlags, das die Ionen CrO4

2– (gelb) sowie Al(OH)4

– enthalten kann, verkocht man zunächst das von der Fällung noch vorhandene H2O2, neutralisiert mit HCl, puffert durch Zugabe einer Spatelspitze Ammoniumchlorid und macht mit verd. NH3 schwach ammoniakalisch (pH = 8). Wenn Aluminiumionen vorhanden sind, dann muss aus dieser Lösung weißes Al(OH)3 ausflocken. (Leichtes Erhitzen fördert das Ausflocken.) Man filtriert und wäscht den Niederschlag mit heißem Wasser. Aluminium a) Einen Teil des Niederschlags löst man in wenig verdünnter Essigsäure und führt

den Nachweis mit Alizarin-S-Lösung durch (J.B. S. 238 Vers. 13). b) Für den Nachweis als Thénards Blau (J.B. S. 238 Vers. 12) auf der Magnesiarinne

muss sehr wenig Co(II)-Lösung genommen werden, sonst entsteht nur eine bedeutungslose Schwarzfärbung von Co3O4.

c) Aluminiumnachweis durch Komplexierung

Etwas Aluminiumhydroxid wird in dem Filter gewaschen, bis das Waschwasser neutral reagiert. Dann einige Tropfen Phenolphthalein-Lösung auf das ausge-breitete Filter geben und direkt neben den Al(OH)3-Niederschlag etwas festes Alkalimetallfluorid. Durch die Komplexierung mit Fluorid werden OH–-Ionen freigesetzt.

Chrom Das Filtrat des Al(OH)3-Niederschlags muss bei Anwesenheit von Chromverbindungen in der zu analysierenden Substanz durch CrO4

2–-Ionen gelb gefärbt sein. Eine Bestätigung lässt sich über eine Fällungsreaktion (J.B. S. 243 Vers. 10) oder die Bildung von blauem Chrom(VI)oxid(diperoxid) erreichen (J.B. S. 244 Vers. 14). Analyse 11: Kationen: Fe, Mn, Co, Ni, Cr, Al Bewertung: 6 Punkte


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7. Woche Verschiedenes Gefahrenhinweise Chlor mit einem MAK-Wert von 0,5 ppm, das sind 1,5 mg/m³ und entspricht der Geruchsschwelle, ätzt stark die Atemwege und die Lunge (Latenzzeit). Chlor ist ab 2-3 mg/m3 stark belästigend; 10-20 ppm Chlor üben sofort starke Effekte im Atemtrakt aus; toxisch ist es auch über die Hypochlorit-Bildung. Bei einer Vergiftung (50-60 mg/m3 bei > 30 Min.) entstehen Lungenentzündung, Lungenödem und/oder Leukozytose. Brom mit dem MAK-Wert 0,1 ppm. Flüssiges Brom ätzt auch auf der Haut sehr stark (Handschuhe verwenden!); Brom ist stärker schädigend als Chlor und Iod, weil es besser wasserlöslich ist. Maßnahmen: Darstellung nur im Abzug; Reste Cl2 bzw. Br2 können über eine Umsetzung mit einem Reduktionsmittel z.B. Thiosulfat unschädlich gemacht werden. Versuch 7-1: Synproportionierung Wenig KClO3 mit einigen Tropfen konz. HCl versetzen (Abzug). Das gasförmige Produkt kann mit einem Streifen Filterpapier, auf den zwei Tropfen Iodid-Lösung gegeben worden sind, nachgewiesen werden. Das Gas ist schwerer als Luft, man kann es "auf das Papier gießen". Protokoll: Reaktionsgleichung für die Synproportionierung. Versuch 7-2: Disproportionierung von Brom Gesättigtes Bromwasser enthält bei 20 °C 3,2 g Br2/100 ml; der Dampfdruck des Broms ist deutlich niedriger als über flüssigem Brom bei gleicher Temperatur. 1 ml Bromwasser wird tropfenweise bis zur Entfärbung mit verd. Natronlauge versetzt. Danach wird mit verd. Schwefelsäure ebenfalls über tropfenweise Zugabe wieder angesäuert. Beobachtung? Protokoll: Die Beobachtungen angeben, sie können in einer Reaktionsgleichung zusammengefasst werden, mit der sich auch die pH-Abhängigkeit begründen lässt.


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Versuch 7-3: Komplexierung, Fällung und Oxidationspotential 1 Zu einem ml Fe(III)-Lösung, der verdünnt wird, wenige Tropfen Iodidlösung zugeben. Tritt eine Reaktion auf? (Iod kann durch Zugabe von Stärke sichtbar gemacht werden) 2 Zu einem ml Fe(III)salzlösung, reichlich Trinatriumphosphat und danach Phosphorsäure geben, bis ein aufgetretener Niederschlag sich vollständig gelöst hat. Einige Tropfen Iodidlösung zugeben. Tritt die erwartete Redoxreaktion auf? Protokoll: Beobachtungen und Interpretationen. Versuch 7-4: Chemische Eigenschaften des Aluminiums Jeweils wenig Aluminiumgries oder -späne (kein Pulver) versetzen mit 1 verd. HCl 2 verd. NaOH 3 verd. HNO3 4 konz. HNO3 5 konz. HNO3 mit einer Spatelspitze NaCl Nebeneinander stehen lassen, ohne zu erwärmen und nach kurzer Zeit sowie nach einigen Minuten genau beobachten. Protokoll: Beobachtungen, Reaktionsgleichungen, Folgerungen. Versuch 7-5: Potentiometrische Verfolgung einer Redox-Reaktion (2 Praktikanten gemeinsam; testatpflichtig) Die Versuchsanordnung besteht aus einem 250 ml Becherglas mit Magnetrührer, einem Spannungsmessgerät [mV] sowie einer Platin- und einer Kalomelelektrode. In dem Becherglas werden 100 ml ca. 0,01 M Fe(II)-Lösung vorgelegt (frisch angesetzt mit Mohrschem Salz – (NH4)2Fe(SO4)2 . 6 H2O). Es werden 30 ml 1 M H2SO4 zugesetzt. Die Elektroden werden installiert. Als Oxidationsmittel dient eine ca. 0,02 M KMnO4-Lösung, die in 1 ml Portionen aus einer Bürette zugegeben wird. Nach jedem Reagenzzusatz wird die Potential-differenz gemessen. Die Zugabe ist über einen größeren Potentialsprung hinaus mit einer ausreichenden Zahl an Werten fortzusetzen, d.h. es muss übertitriert werden. Es wird außerdem festgehalten, bei welchem Wert zum ersten Mal eine bleibende Rosafärbung zu beobachten ist. Protokoll:


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Die Ergebnisse werden graphisch dargestellt (Millimeterpapier). Wie ist die beginnende Rosafärbung dem Potentialdiagramm zuzuordnen? Versuch 7-6: Versuche mit Thiosulfat (J.B. S. 153) Chemikalien Lösung I: 10 ml verdünnte Salzsäure und 90 ml dest. Wasser. Lösung II: 2 g Na2S2O3 · 5 H2O in 100 ml dest. Wasser. Lösung III: 0.4 g AgNO3 in 10 ml Wasser 1 (Zerfall der Thioschwefligen Säure) Einige ml von Lösung II mit einigen Tropfen von Lösung I versetzen. Das entweichende Gas soll mit einer geeigneten Reaktion nachgewiesen werden. Eine Geruchsprobe (Vorsicht: nur kleine Menge einatmen) ist vorzunehmen. 2 (Ein chemischer Sonnenuntergang: Version 1) Es werden 20 ml von Lösung I in einer Petrischale vorgelegt. Auf einem Overhead-Projektor wird die Oberfläche mit Papier zugedeckt und nur ein ausgeschnittenes Loch, in Größe der Petrischale freigelassen. Die Petrischale mit Lösung I wird auf dieses Loch gestellt (Projektor anschalten!) und es werden 20 ml der Lösung II hinzugefügt. 3 (Ein chemischer Sonnenuntergang, Version 2) Es werden 20 ml von Lösung II in einer Petrischale vorgelegt. Auf einem Overhead-Projektor wird die Oberfläche mit Papier zugedeckt und nur ein ausgeschnittenes Loch, in Größe der Petrischale freigelassen. Die Petrischale mit Lösung II wird auf dieses Loch gestellt und anschließend Lösung III hinzugefügt. Protokoll: Beobachtungen, Angabe der Reaktionsgleichungen. Verwendung von Natriumthio-sulfat (Fixiersalz). Versuch 7-6: Das brummende Gummibärchen (2 Praktikanten gemeinsam) Geräte: Chemikalien: 1 Stativ 10 g Kaliumchlorat 1 Klammer 1 Gummibärchen 1 Muffe 1 großes Reagenzglas 1 Topf oder Blechbüchse mit Löschsand 1 Bunsenbrenner 1 Pinzette Versuchsdurchführung:


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Versuchsskizze:

Der Versuch muss im Abzug durchgeführt werden. Während des Versuchs das Licht im Abzug ausschalten, um die heftige Reaktion besser beobachten zu können. Das große Reagenzglas wird am Stativ befestigt. Unter das Reagenzglas wird eine mit Löschsand halb gefüllte Blechbüchse als Auffanggefäß gestellt, für den Fall, dass das Reagenzglas bei der Reaktion durchschmelzen sollte. Nun gibt man 10 g Kaliumchlorat in das Reagenzglas und erhitzt dieses vorsichtig mit der Bunsenbrennerflamme. Ist das Kaliumchlorat vollständig geschmolzen entfernt man den Brenner und lässt mit Hilfe der Pinzette ein Gummibärchen in die Kaliumchloratschmelze fallen. Protokoll: Beobachtungen und Angabe von Reaktionsgleichungen.


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Anhang: Tabellen Säurekonstanten Definition: HA + H2O A– + H3O+

OHHA

OHA

cc

ccK

2

3

⋅

⋅=

+−

, mit lmolconstc OH 5,55.

2== folgt:

HA

OHAS c

ccK

+− ⋅= 3 , SS KpK log−=

Säure konjugierte Base pKS HCl + H2O Cl– + H3O+ –6,00 H2SO4 + H2O HSO4

– + H3O+ –3,00 H3O+ + H2O H2O + H3O+ –1,74 HNO3 + H2O NO3

– + H3O+ –1,32 HSO4

– + H2O SO42– + H3O+ 1,92

H3PO4 + H2O H2PO4– + H3O+ 1,96

[Fe(H2O)6]3+ + H2O [Fe(H2O)5(OH)]2+ + H3O+ 2,22 HF + H2O F– + H3O+ 3,14 CH3COOH + H2O CH3COO– + H3O+ 4,76 [Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(H2O)5(OH)]2+ + H3O+ 4,90 H2CO3 + H2O HCO3

– + H3O+ 6,46 H2S + H2O HS– + H3O+ 7,06 H2PO4

– + H2O HPO42– + H3O+ 7,21

NH4+ + H2O NH3 + H3O+ 9,21

HCO3– + H2O CO3

2– + H3O+ 10,40 HPO4

2– + H2O PO43– + H3O+ 12,32

HS– + H2O S2– + H3O+ 12,90 H2O + H2O OH– + H3O+ 15,74


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Redoxpotentiale

Oxidierte Form + e– Reduzierte Form E0 Li+ + 1 e– Li –3,04 V K+ + 1 e– K –2,92 V Ca2+ + 2 e– Ca –2,87 V Na+ + 1 e– Na –2,71 V Mg2+ + 2 e– Mg –2,36 V Al3+ + 3 e– Al –1,66 V Zn2+ + 2 e– Zn –0,76 V Cr3+ + 3 e– Cr –0,74 V S4O6

2– + 2 e– 2 S2O32– –0,58 V

Fe2+ + 2 e– Fe –0,40 V Sn2+ + 2 e– Sn –0,14 V Pb2+ + 2 e– Pb –0,13 V 2 H+ + 2 e– H2 ±0,00 V Cu2+ + 1 e– Cu+ +0,17 V Cu2+ + 2 e– Cu +0,34 V I2 + 2 e– 2 I– +0,54 V Fe3+ + 1 e– Fe2+ +0,77 V Ag+ + 1 e– Ag +0,80 V Hg2+ + 2 e– Hg +0,85 V NO3

– + 4 H+ + 3 e– NO + 2 H2O +0,96 V Pd2+ + 2 e– Pd +0,99 V Br2 + 2 e– 2 Br– +1,07 V Pt2+ + 2 e– Pt +1,20 V O2 + 4 H+ + 4 e– 2 H2O +1,23 V Cl2 + 2 e– 2 Cl– +1,36 V Cr2O7

2– + 14 H+ + 6 e– 2 Cr3+ + 7 H2O +1,36 V Au3+ + 3 e– Au +1,50 V MnO4

– + 8 H+ + 5 e– Mn2+ + 4 H2O +1,51 V F2 + 2 e– 2 F– +2,85 V


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Löslichkeitsprodukte, Komplexdissoziationskonstanten Definitionen: AxBy(s) AxBy(aq) x A(aq) + y B(aq)

)(

)()(

aqyx

aqaq

BA

yB

xA

ccc

K⋅

= , mit .)(constc

aqyxBA= folgt: y

BxAL aqaq

ccK)()(

⋅= , LL KpK log−=

[Z(L)n] Z + n L

])([ nLZ

nLZ

cccK ⋅

= , DD KpK log−=

Löslichkeitsprodukte Komplexdissoziationkonstanten Substanz pKL Substanz pKD AgBr 12,30 [Ag(NH3)2]+ 7,10 AgCl 10,00 [Co(NH3)6]2+ 4,70 Ag2CrO4 11,70 [Co(NH3)6]3+ 35,10 AgI 16,00 [Cu(NH3)4]2+ 13,30 Al(OH)3 33,00 [CuCl4]2– 6,50 BaSO4 10,00 [AgCl2]– 5,40 CaSO4 4,32 [Ag(S2O3)2]3– 13,50 CoS 22,00 [Ag(CN)2]– 20,80 Cu(OH)2 19,75 [MgEDTA]2– 8,69 CuS 40,00 [CaEDTA]2– 10,70 Fe(OH)2 15,00 [NiEDTA]2– 18,62 Fe(OH)3 38,00 [FeEDTA]– 25,10 FeS 21,00 HgS 54,00 KClO4 2,05 MgNH4PO4 12,60 MnS 15,00 NiS 21,00 PbCl2 4,77 PbI2 7,86 SnS 28,00 SrSO4 6,56 ZnS 23,00

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JOHANNES GUTENBERG NIVERSITÄT AINZ ABTEILUNG FÜR ... · Ethanol 1900 mg/m³ Pentanol (Amylalkohol) 360 mg/m³ Trichlormethan (Chloroform) 50 mg/m³ Methylenchlorid Dichlormethan