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Skriptum der Qualitativen Analyse Für Studierende der Studienrichtung Chemie (Bachelor und Lehramt) Version SS 2019

Skriptum der Qualitativen Analyse - TU Graz · 2019. 3. 13. · Skriptum der Qualitativen Analyse Für Studierende der Studienrichtung Chemie (Bachelor und Lehramt) Version SS 2019

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  • Skriptum der Qualitativen Analyse

    Für Studierende der Studienrichtung Chemie

    (Bachelor und Lehramt)

    Version SS 2019

  • Inhaltsverzeichnis

    Seite | 1

    Inhaltsverzeichnis

    1 Sicherheitsrichtlinien sowie Informationen zur Protokollführung und Beurteilung 2

    1.1 Sicherheitsrichtlinien ....................................................................................... 2

    1.2 Protokolle ........................................................................................................ 3

    2 Qualitative Analyse ............................................................................................. 6

    2.1 Arbeitsprogramm ............................................................................................ 6

    2.2 Platzausstattung .............................................................................................. 6

    2.3 Einleitung ...................................................................................................... 10

    2.4 Lösen des Salzes ............................................................................................ 12

    2.5 Vorproben ..................................................................................................... 13

    2.6 Sodaauszug und Anionennachweise ............................................................... 14

    2.7 Kationentrennungsgang ................................................................................. 17

    2.8 HCl-Gruppe .................................................................................................... 21

    2.9 H2S-Gruppe .................................................................................................... 23

    2.10 (NH4)2S-Gruppe .......................................................................................... 27

    2.11 (NH4)2CO3-Gruppe ...................................................................................... 33

    2.12 Lösliche Gruppe .......................................................................................... 37

  • Allgemeines

    Seite | 2

    1 Sicherheitsrichtlinien sowie Informationen zur

    Protokollführung und Beurteilung

    1.1 Sicherheitsrichtlinien

    Das Arbeiten im chemischen Labor birgt zahlreiche Gefahren. Im Interesse Ihrer eigenen

    Sicherheit und der Sicherheit Ihrer KollegInnen müssen folgende Sicherheitsrichtlinien

    unbedingt befolgt werden:

    ! Im Labor ist Essen, Trinken und Rauchen verboten.

    ! Im Labor muss Schutzkleidung (weißer Mantel) getragen werden.

    ! Vom Betreten des Labors an ist das Tragen einer Schutzbrille verpflichtend. Diese

    darf erst bei Verlassen des Labors abgenommen werden und muss auch bei

    Schreibarbeiten im Labor getragen werden.

    ! Bei Unfällen jeglicher Art muss sofort die Saalassistentin/der Saalassistent

    verständigt werden.

    ! Ein Erste-Hilfe-Kasten befindet sich beim Vordereingang des Hörerlabors, ein

    weiterer im Hörerlabor.

    ! Der Standort der Feuerlöscher und Löschdecken für den Brandfall wird in der

    Vorbesprechung bekannt gegeben. Die Labordusche befindet sich am Vordereingang

    des Hörerlabors.

    ! Chemikalien dürfen nicht gekostet oder verschluckt werden. Falls Chemikalien in den

    Mund gelangt sind (z.B. durch unsachgemäßes Pipettieren), müssen diese sofort

    ausgespuckt werden. Dann wird der Mund mit viel Wasser gespült.

    ! Aufbewahrungsorte von Magnesiastäbchen und pH-Papier werden bei der

    Vorbesprechung bekannt gegeben.

    ! Bei Verätzungen der Haut muss mit reichlich Wasser gespült werden.

    ! Bei Verätzungen der Augen muss zuerst mit reichlich Wasser und danach mit der

    Augendusche gespült werden. Augenduschen befinden sich an den jeweiligen

    Waschbecken.

    ! Beim Kochen von Lösungen darf die Öffnung der Eprouvette niemals in Richtung

    anderer Personen gehalten werden (Gefahr eines Siedeverzuges!).

    ! Mit gesundheitsschädlichen (z.B. H2S) und aggressiven Chemikalien (z.B.

    konzentrierte Säuren) muss in den Abzügen gearbeitet werden.

    ! Campingbrenner müssen nach der Verwendung sofort abgedreht werden (Gashahn

    schließen).

    ! Schwermetalle (Hg, Pb, Cd) müssen in die dafür vorgesehenen Abfallflaschen entsorgt

    werden und dürfen nicht in den Abfluss geschüttet werden.

  • Allgemeines

    Seite | 3

    ! Aus Sicherheitsgründen ist die Verwendung von Radiogeräten/Walkman/Discman

    und Handys im Labor nicht gestattet.

    ! Selbstverständlich muss KollegInnen im Falle eines Unfalles geholfen werden!

    ! Grobe Verstöße gegen die Sicherheitsrichtlinien können zum Verlust des

    Laborplatzes führen!

    1.2 Protokolle

    Alle Protokolle der qualitativen Analyse müssen die folgenden Angaben enthalten, um jene

    Information zu geben, die notwendig ist um Ergebnisse nachvollziehbar zu machen und

    mögliche Fehlerquellen aufzudecken:

    Beschreibung der Probe

    Vorproben (im Telegrammstil), z.B.:

    - Flammenfärbung: keine

    - Ammonium-Vorprobe: negativ

    Löslichkeiten, Herstellung der Probelösung (Telegrammstil), z.B.:

    - löslich: HCl verdünnt nach Erhitzen

    durchgeführte Gruppenfällungen (im Telegrammstil), z.B.:

    Probelösung + HCl (HCl-Gruppe): negativ

    Filtrat HCl-Gruppe + H2S: gelber Niederschlag

    Trenngänge innerhalb der Gruppen (falls durchgeführt; im Telegrammstil), z.B.:

    - Trenngang (NH4)2S-Gruppe:

    schwarzer Nd. auflösen

    + H2O2 + NaOH: brauner Niederschlag

    spezifische Ionennachweise (Telegrammstil), z.B.:

    - brauner Nd aus (NH4)2S Gruppe

    lösen in verd. HCl

    + (NH4)SCN roter Niederschlag

    Eisen(III) nachgewiesen

    Richtige Reaktionsgleichungen müssen für alle positiven Reaktionen angegeben

    werden → Im Falle, dass mehrmals ein und das selbe Kation/Anion gefunden wird,

    darf auf die bereits angeführte Reaktionsgleichung verwiesen werden.

    Die Resultate sind am Ende des Protokolls übersichtlich zusammenzufassen, z.B.:

    - gefundene Kationen: Ag+, Fe3+

    - gefundene Anionen: NO3-, Cl-

  • Allgemeines

    Seite | 4

    Folgende Punkte sind außerdem zu berücksichtigen:

    Protokolle müssen leserlich geschrieben sein (Computer-Ausdrucke bevorzugt)

    Protokolle sollen nicht ein Abschreiben von Lehrbüchern sein, sondern eigene

    Beobachtungen enthalten

    Während der praktischen Arbeiten müssen Aufzeichnungen gemacht werden

    (Laborjournal). Diese Laboraufzeichnungen stellen nicht das eigentliche Protokoll dar.

    Das Protokoll wird nach Beendigung der praktischen Arbeit aus den

    Laboraufzeichnungen erstellt.

    Jede Probe wird separat protokolliert.

    Falsche Ansagen von Analysen müssen protokolliert werden!

    - Wiederholungen werden separat protokolliert (z.B.: 1. Korrektur 2. Einzelsalz)

    - Fehler, die zur Falschansage führten, müssen diskutiert werden.

    Das Protokoll muss entweder in Form eines Heftes oder als Heftmappe geführt

    werden. Lose Zettel werden nicht als Protokoll akzeptiert.

    Protokolle sind integraler Bestandteil für die Beurteilung in den Übungen!!

  • Allgemeines

    Seite | 5

    1.2.1 Beurteilung der Protokolle und praktischen Arbeiten

    Nach Beendigung der praktischen Arbeiten werden die Ergebnisse mündlich

    bekanntgegeben. Die Beurteilung setzt sich aus der Vergabe von Punkten für die Ergebnisse

    der praktischen Arbeiten und für das Protokoll zusammen. Sind die Ergebnisse der

    praktischen Arbeiten falsch, ist das Beispiel zu wiederholen. Jede Wiederholung führt zu

    Punkteabzügen (siehe Muster-Ausgabeblatt). Ist das Protokoll unzureichend, das Ergebnis

    aber richtig, werden für das Protokoll Punkte abgezogen, die praktischen Arbeiten müssen

    jedoch nicht wiederholt werden. Die Punkte, die für das Protokoll und die praktischen

    Arbeiten erreicht wurden, werden vom Lehrpersonal am Ende des Protokolls vermerkt.

    Beispiel: Vermerk am Ende des Protokolls: 2/7 oder 2+7

    Für das Protokoll wurden 2 Punkte erreicht, für die praktischen Arbeiten 7 Punkte →die

    erreichte Gesamtpunktezahl für dieses Beispiel beträgt 9 Punkte.

    Die maximal erreichbaren Punkte für jedes Beispiel, sowie die Punkteabzüge für

    Wiederholungen sind in dem Muster-Ausgabeblatt (siehe Allgemeine Richtlinien und

    Arbeitsprogramm) zusammengefasst. Die angegebenen Punkte sind die maximal

    erreichbaren Punkte pro Abgabe.

    Für eine positive Bewertung des Praktikums müssen alle Beispiele bearbeitet und die

    entsprechenden Protokolle innerhalb der Abgabefrist abgegeben werden!

    Unvollständige oder fehlende Protokolle führen automatisch zu einer negativen

    Beurteilung der Laborübung.

    Bonuspunkte: In den folgenden Fällen wird je ein Bonuspunkt vergeben:

    Für ein außerordentlich gutes Protokoll

    Siehe Musterblatt für Punktegrenzen der einzelnen Beispiele

    Punkteabzüge: In den folgenden Fällen werden Punkte abgezogen:

    Fehlende oder falsche Reaktionsgleichungen im Protokoll: Minus 1 Punkt

    Unsachgemäße Handhabung von Proben, die eine neuerliche Probenausgabe

    erforderlich macht: Minus 2 Punkte

    Auch andere Mängel im Protokoll können zu Punkteabzügen führen.

  • Qualitative Analyse

    Seite | 6

    2 Qualitative Analyse

    2.1 Arbeitsprogramm

    Von Einzelsalzen und Mischsalzen sollen jeweils die Kationen und die Anionen mit Hilfe des

    Kationentrennungsganges und spezifischer Anionen- Nachweise ermittelt werden.

    Die Anzahl der zu bestimmenden Kationen und Anionen für die Mischsalzanalyse werden bei

    der Vorbesprechung bekannt gegeben.

    Folgende Kationen können enthalten sein: Ag+, Pb2+, As3+/As5+, Sb3+/Sb5+, Cd2+, Cu2+,

    Fe2+/Fe3+, Zn2+, Al3+, Cr3+, Mn2+, Ni2+, Co2+, Ca2+, Ba2+, Sr2+, Mg2+, Na+, Li+, K+, NH4+

    Folgende Anionen können enthalten sein: Cl-, NO3-, SO4

    2-, PO43-, CO3

    2-

    2.2 Platzausstattung

    Chemikalien pro 2 Plätze (100 mL Tropfflaschen)

    Ammoniak 2 M

    Ammoniak konz.

    Essigsäure 2 M

    Essigsäure konz.

    Natronlauge 2 M

    Natronlauge konz. (30 %)

    Salpetersäure 2 M

    Salpetersäure konz.

    Salzsäure 2 M

    Salzsäure konz.

    Schwefelsäure 1 M

    Schwefelsäure konz.

    Wasserstoffperoxid 3 %

    Schwefelwasserstoff in Aceton (Abzug!)

    Ammonpolysulfid (Abzug!)

    Campingbrenner(Abzug)

  • Qualitative Analyse

    Seite | 9

    Laborutensilien pro Laborplatz

    1 Abdampfschale

    4 Glasstäbe

    1 Magnetrührknochen

    1 Messzylinder

    1 Pasteurpipette

    1 Spatel

    2 Vollpipetten

    1 Wägeschiffchen

    1 Schutzbrille

    2 Uhrgläser

    1 Fingerschutz

    1 Dreifuß

    1 Drahtnetz asbestfrei

    3 Erlenmeyerkolben

    2 Analysentrichter

    2 Filterringe

    1 Klemme

    1 Maßkolben

    1 Muffe

    4 Bechergläser

    5 Zentrifugenröhrchen (l=10 cm)

    12 Eprouvetten (l=16 cm)

    1 Tondreieck

    1 Wasserflasche

    1 Tiegelzange

    Wägeschiffchen Abdampfschale Klemme und Muffe Pasteurpipette

    Filterringe Analysentrichter Vollpipetten Maßkolben Messzylinder

  • Qualitative Analyse

    Seite | 10

    2.3 Einleitung

    Die Durchführung qualitativer Analysen an einfachen Proben (anorganischen Salzen)

    ermöglicht ein schnelles und kostengünstiges Identifizieren von unbekannten Salzen.

    Darüber hinaus werden Kenntnisse in der Ausführung typischer Laborarbeiten (Filtrieren,

    Zentrifugieren etc.), chemischer Reaktionen (Salzbildung, Komplexbildung, Säure-Base

    Reaktionen etc.) sowie Stoffkenntnisse über gängige Kat- und Anionen vermittelt.

    2.3.1 Vorbemerkungen zum chemischen Arbeiten

    Allgemeines:

    Niederschlag: unter Niederschlag versteht man schwerlösliche

    Verbindungen.

    Abtrennen von Niederschlägen:

    Niederschläge können entweder durch filtrieren oder zentrifugieren

    von der restlichen Lösung abgetrennt werden. Diese Niederschläge

    müssen im nächsten Schritt (nach der Abtrennung von der

    restlichen Lösung) wieder gelöst werden, damit die entsprechenden

    nasschemischen Nachweise durchgeführt werden können.

    Filtrieren: Ein Filtrierring wird an eine Stativstange angeschraubt

    und der Glastrichter eingesetzt. Der runde Filter

    wird zweimal zu einen Viertelkreis gefaltet, eine

    Seite aufgeklappt, in den Trichter eingelegt, mit

    Wasser durchfeuchtet und an die Glaswand

    gedrückt. Arbeitsweise – siehe Bild rechts.

    Zentrifugieren: Ist oft vorteilhafter als Filtrieren, da eine

    leichtere und besser zu handhabende Trennung von

    Feststoff-Flüssigkeit möglich ist.

    Ausschließlich kleine Reagenzgläser zum Zentrifugieren

    verwenden! Zwei gleiche Gläser mit der zu

    zentrifugierenden Lösung gleich hoch anfüllen (oder ein

    Gläschen mit der Probelösung und ein zweites mit Wasser) und gegenüberliegend in die

    Zentrifuge einsetzen! Dadurch werden die Zentrifugalkräfte an der Achse kompensiert, und

    es kommt zu keiner Beschädigung der Zentrifuge.

    Dann wird für einige Minuten zentrifugiert, danach die Gläser herausgenommen. Das

    Zentrifugat (die überstehende Lösung) wird vorsichtig dekantiert (abgegossen) und kann

  • Qualitative Analyse

    Seite | 11

    weiter verwendet werden. Der Niederschlag wird üblicherweise gewaschen (mit Wasser

    aufgeschlämmt und nochmals zentrifugiert; das Waschwasser wird verworfen) und kann

    dann weiterverwendet werden.

    Üblicherweise: Niederschläge müssen zuerst aufgelöst werden, bevor Reaktionen mit den

    nachzuweisenden Ionen erfolgen können.

    Einzelsalze:

    Die Gruppenfällung bei Einzelsalzen dient dazu, die möglichen Kationen einzugrenzen. Aus

    der Gruppe, in der die Niederschläge auftreten und aus der Farbe der Niederschläge können

    die möglichen Kationen stark eingegrenzt werden. Die spezifischen Einzelnachweise können

    dann aber aus der ursprünglichen Probelösung erfolgen!

    Mischsalze:

    Für die Identifizierung der vorhandenen Kationen ist es besonders wichtig, dass die

    Gruppenfällungen VOLLSTÄNDIG (quantitativ) erfolgen! Die Vollständigkeit der Gruppenfällung muss überprüft werden, indem in das Filtrat der Gruppenfällung nochmals

    das Gruppenfällungsreagenz zugesetzt wird. Wenn dann nochmals ein Niederschlag auftritt,

    muss erneut filtriert werden! Die spezifischen Einzelnachweise dürfen NICHT aus der

    ursprünglichen Probelösung erfolgen!

    „Negative Nachweise“:

    Im Fall von einem negativen Nachweis (kein Niederschlag, keine Reaktion) stellt sich

    meistens die Frage, ob das gesuchte Ion wirklich nicht vorhanden ist, oder ob die

    Reaktionsbedingungen nicht korrekt sind. Diese Frage kann sehr leicht mittels

    „Gegenprobe“ geklärt werden.

    Nach einem negativen Nachweis wird zur selben Lösung das gesuchte Ion zugesetzt.

    Reaktion: die Reaktionsbedingungen waren korrekt, aber dieses Ion ist nicht in der

    Probe vorhanden

    Keine Reaktion: die Reaktionsbedingungen waren nicht korrekt, daher kein Rückschluss

    auf An- oder Abwesenheit des Ions möglich. Nachweis wiederholen.

  • Qualitative Analyse

    Seite | 12

    2.4 Lösen des Salzes

    WICHTIG: Nur in Lösung gebrachte Verbindungen sind einer Reaktion im Trennungsgang

    zugänglich!

    Kleine Probenmengen (Spatelspitze, ~50 mg) werden Lösungsversuchen (+ ca. 2 mL

    Flüssigkeit; 1 mL ist ca. 1 cm Flüssigkeitshöhe in einer großen Eprouvette) in folgenden

    Lösungsmitteln in der angegebenen Reihenfolge unterzogen, bis ein Lösen der Probe

    erreicht wird (wenn sich die Probe gelöst hat, brauchen die weiteren Lösungsmittel in der

    nachfolgende Liste nicht mehr eingesetzt werden):

    Wasser

    Wasser + Erhitzen

    Verdünnte Säuren (2 M HNO3 oder 2M HCl)

    Verdünnte Säuren + Erhitzen

    Konzentrierte Säuren (HNO3, HCl)

    Konzentrierte Säuren + Erhitzen

    Säuremischungen (Königswasser)

    Säuremischungen + Erhitzen

    Verdünnte Laugen (2 M NH3, NaOH)

    Verdünnte Laugen + Erhitzen

    Konzentrierte Laugen (NH3, NaOH)

    Konzentrierte Laugen + Erhitzen (ACHTUNG!!!)

    Schmelzaufschlüsse

    WICHTIG: Wurde eine Probe in entsprechender Säure (Salpetersäure, Salzsäure,

    Schwefelsäure) gelöst, so ist der Nachweis des zugehörigen Anions dieser Säure (Chlorid,

    Nitrat, Sulfat) aus dieser Lösung unsinnig, da es in jedem Fall in der Lösung vorhanden ist

    und somit einen positiven Nachweis liefert!

    Ebenso ist es notwendig, bei Verwendung von Säuren und Laugen zu beachten, dass das

    Medium nach dem Lösen bereits entsprechend sauer oder alkalisch ist! Es kann notwendig

    sein, die Lösungen zuvor zu neutralisieren.

    Insbesondere bei Verwendung von konzentrierten Säuren oder Laugen ist ein Verdünnen

    und Vorneutralisieren notwendig, da die meisten Reaktionen im stark sauren oder

    alkalischen Medium nicht in gewollter Weise ablaufen und Konzentrationsniederschläge

    auftreten können.

    Beim Lösen in Salzsäure ist es natürlich möglich, dass hier bereits ein weißer Niederschlag

    auftritt, wenn Silber oder Blei in der Probe vorhanden ist.

  • Qualitative Analyse

    Seite | 13

    Cu

    2.5 Vorproben

    Werden vor der eigentlichen Analyse durchgeführt und können bereits Hinweise auf

    vorhandene Ionen geben:

    Lösungsversuche (pH-Wert der Lösung): siehe oben

    Flammenfärbung: Etwas feste Probe wird auf einem Uhrglas mit einigen Tropfen

    konzentrierter HCl (Ba2+ lässt sich mit konzentrierter HNO3 besser anregen) versetzt.

    In der heißen (rauschenden) Campingbrennerflamme wird ein Magnesiastäbchen

    ausgeglüht bis keine Färbung mehr auftritt. Dann wird das Magnesiastäbchen

    glühend in die mit HCl versetzte Probe eingetaucht und wieder in die Flamme

    gehalten. Die Flammenfärbung wird beobachtet.

    WICHTIG: Magnesiastäbchen sind keine Einwegartikel, sie können für mehrere

    Flammenfärbungen verwendet werden!

    Charakteristische Flammenfärbungen:

    Rot: Ca2+ hellrot-orange; Li+ tiefrot; Sr2+ rot

    Gelb: Na+ intensiv gelb, sehr empfindlich, schon geringste Verunreinigungen

    (Schweiß) zeigen positive Reaktion; nur dann positiv, wenn die gelbe Flamme lange

    intensiv gelb leuchtet

    Grün: Ba2+ hellgrün, ist leicht zu übersehen, funktioniert mit HNO3 besser als mit

    HCl

    Cu2+ tiefgrün, erscheint nur in Gegenwart von Halogenidionen, Beilsteinprobe in der

    organischen Chemie!

    Violett: K+ Kobaltglas verwenden!

    Fahlblau: typisch für einige Schwermetalle; nicht charakteristisch!

    Charakteristische Flammenfärbungen der Alkali- und Erdalkalimetalle, sowie von Kupfer

  • Qualitative Analyse

    Seite | 14

    Vorprobe auf Ammonium (NH4+):

    Ammoniumsalze reagieren bei Behandlung mit starken Basen unter Abspaltung von

    Ammoniak-Gas (NH3).

    Beispiel: NH4Cl + NaOH NaCl + H2O + NH3

    Nettogleichung: NH4+ + OH- H2O + NH3 (Geruch, Färbung pH- Papier)

    2.6 Sodaauszug und Anionennachweise

    2.6.1 Durchführung Sodaauszug

    Der Sodaauszug wird für diejenigen Anionen durchgeführt, deren Nachweise durch

    Metallkationen gestört werden. Dabei wird die Urprobe (~0.2 g) mit der ~5-fachen Menge an

    Na2CO3 in ~20 mL H2O in einem kleinen Becherglas (100 mL) zirka 2-3 Minuten gekocht. Nach

    dem Erkalten wird filtriert und im Filtrat die entsprechenden Anionen nachgewiesen. Durch

    die Reaktion mit Na2CO3 werden die Kationen in Karbonate (zweiwertig) oder Hydroxide

    (dreiwertig) überführt.

    Folgende Kationen sind im Sodaauszug zu finden: Alle Kationen, die Oxoanionen bilden

    (Arsenit, Arsenat, Chromat…), eventuell auch etwas Cobalt (als Hexaqua- oder Hydroxo-

    Komplex) und Kupfer (als Tetrahydroxocuprat). Falls Kationen den Anionennachweis nicht

    stören oder falls Kationen keine schwerlöslichen Karbonate bilden, erübrigt sich der

    Sodaauszug.

    2.6.2 Anionennachweise

    Karbonat (CO32-)

    Nachweis

    mit Säure Versetzen der Festprobe mit 2 M HCl auf dem Uhrglas

    OHCO}CO{H2HCO 2232-2

    3 (Aufschäumen der Probe)

    WICHTIG: Einige wenige Karbonate (z.B. basisches Nickelkarbonat) reagieren langsam; hier

    ist es vorteilhafter, eine konzentrierte Säure zu verwenden.

    Uhrglas, feste Probe mit 2 M NaOH

    befeuchtetes Indikatorpapier auf Uhrglas

    (alkalische Reaktion)

  • Qualitative Analyse

    Seite | 15

    Chlorid (Cl-)

    Nachweis

    mit Ag+ Sodaauszug oder Probelösung mit HNO3 stark ansäuern (pH-Wert prüfen!!!!)

    und mit AgNO3-Lösung versetzen; weißer „käsiger“ (flockiger) Niederschlag fällt aus

    (weiß)AgClAgCl 3HNO

    Sulfat (SO42-)

    Nachweis

    mit Ba2+ Sodaauszug oder Probelösung mit HNO3 ansäuern (pH-Wert prüfen!!!!) und

    mit Ba(NO3)2-Lösung versetzen; weißer feinkristalliner Niederschlag fällt aus

    (weiß)BaSOBaSO 4HNO2-2

    43

    WICHTIG: Cr(III)salze bilden Komplexe mit Sulfat; daher muss die Lösung bei Anwesenheit

    von Cr(III) für den Sulfatnachweis nach Zusatz des Bariumsalzes gekocht werden (Hydrolyse

    des Komplexes).

    Phosphat (PO43-)

    Nachweise

    mit ZrO2+ Probelösung oder Sodaauszug mit HCl konz. und ZrOCl2-Lösung versetzen

    (Lösung muss 6 M HCl-sauer sein!) und erhitzen; Bildung eines weißen Niederschlages

    6HClO3Hflockig)(weiß,)(POZrH213ZrOCl4PO 2443THCl/

    2

    -3

    4

    nach Woy Probelösung oder Sodaauszug mit HNO3 konz. und (NH4)2MoO4-Lösung

    versetzen (Lösung muss halb-konzentriert salpetersauer sein) und erhitzen; intensiv gelb

    gefärbter Niederschlag wird gebildet (Störung: Arsenat gibt gleiche Reaktion)

    H2PO4- + 12 MoO42- + 3 NH4+ (NH4)3[P(Mo3O10)4].aq (gelb) + 12 H2O

  • Qualitative Analyse

    Seite | 16

    Nitrat (NO3-)

    Nachweise

    Ring-Probe

    Probelösung oder Sodaauszug mit 1 M H2SO4 ansäuern (damit sich die Lösung später

    weniger erhitzt), mit einer Spatelspitze festem FeSO4 versetzen und mit H2SO4 konz.

    unterschichten (Eprouvette schräg halten und konzentrierte Schwefelsäure an der Glaswand

    hinunter laufen lassen, sodass sich zwei Schichten bilden) brauner Ring an der

    Grenzfläche

    Komplexen(II)itrosyleisPentaaquan

    OHNO]O)[Fe(H]O)[Fe(HNO

    2NOO4H)(SO3FeSO3H6FeSO2HNO

    2

    2

    52

    2

    62

    2342

    verdünntSOH

    424342

    Gries-Lunge Reaktion

    Sodaauszug oder Probelösung mit 2 M CH3COOH ansäuern (pH-Wert prüfen!!!!), mit Lunge I-

    Lösung, Lunge II-Lösung und einer Zink-Granalie versetzen Bildung eines dunkelroten

    Azofarbstoffes:

    NO3- + Zn0 + 2 H+ NO2- + H2O + Zn2+

    -O3S NH2

    Anion der Sulfanilsäure(Lunge I)

    + HNO2

    + CH3COOH

    - 2 H2O

    -O3S N N

    ++ CH3COO

    -

    -O3S N N

    ++

    NH2

    alpha-Naphtylamin(Lunge II)

    -O3S N N NH2

    + H+

    Azofarbstoff

    WICHTIG: Falls das Medium mineralsauer ist, muss mit Natriumacetat abgepuffert werden,

    da die Reaktion nur im essigsauren Medium gut verläuft. Wasser- und säurelösliche Proben in

    Essigsäure lösen.

    Praktisch alle Nitrate sind wasserlöslich!

  • Qualitative Analyse

    Seite | 17

    2.7 Kationentrennungsgang

    Einzelsalze:

    Die Gruppenfällung bei Einzelsalzen dient dazu, die möglichen Kationen einzugrenzen. Aus

    der Gruppe, in der die Niederschläge auftreten und aus der Farbe der Niederschläge können

    die möglichen Kationen stark eingegrenzt werden. Die spezifischen Einzelnachweise können

    dann aber aus der ursprünglichen Probelösung erfolgen!

    Mischsalze

    Für die Identifizierung der vorhandenen Kationen ist es besonders wichtig, dass die

    Gruppenfällungen VOLLSTÄNDIG (quantitativ) erfolgen! Die Vollständigkeit der

    Gruppenfällung muss überprüft werden, indem in das Filtrat der Gruppenfällung nochmals

    das Gruppenfällungsreagenz zugesetzt wird. Wenn dann nochmals ein Niederschlag auftritt,

    muss erneut filtriert werden! Die spezifischen Einzelnachweise können meist nicht aus der

    ursprünglichen Probelösung erfolgen, sondern sollten aus dem Niederschlag der

    Gruppenfällung (nach dessen Auflösen) erfolgen!

    „Blindproben“

    Die Nachweisreaktionen werden mit einer Lösung des nachzuweisenden Ions durchgeführt;

    dadurch kann festgestellt werden, wie eine positive Reaktion aussehen sollte. Die

    Blindlösung kann auch der Probelösung zugesetzt werden, um zu überprüfen, ob die

    Reaktionsbedingungen korrekt sind. Starke Änderung des Aussehens der Probelösung bzw.

    Niederschlagsbildung weisen darauf hin, dass die Bedingungen korrekt sind und das

    nachzuweisende Ion nicht in der Probe vorhanden ist. Keine Änderungen lassen nur dann

    den Rückschluss auf Abwesenheit des gesuchten Ions zu, wenn die Reaktionsbedingungen

    absolut stimmen!

    „Negative Nachweise“:

    Im Fall von einem negativen Nachweis (kein Niederschlag, keine Reaktion) stellt sich

    meistens die Frage, ob das gesuchte Ion wirklich nicht vorhanden ist, oder ob die

    Reaktionsbedingungen nicht korrekt sind. Diese Frage kann sehr leicht mittels

    „Gegenprobe“ geklärt werden. Nach einem negativen Nachweis wird zur selben Lösung das gesuchte Ion zugesetzt (siehe

    Blindproben).

    Reaktion: die Reaktionsbedingungen waren korrekt, aber dieses Ion ist nicht in der

    Probe vorhanden

    Keine Reaktion: die Reaktionsbedingungen waren nicht korrekt, daher kein Rückschluss

    auf An- oder Abwesenheit des Ions möglich. Nachweis wiederholen.

  • Qualitative Analyse

    Seite | 18

    Nicht eindeutige Nachweisreaktionen können 3 Ursachen haben:

    1) die Reaktion wurde nicht korrekt ausgeführt. Wiederholen und auf

    Reaktionsbedingungen achten!

    2) durch Handhabungen bzw. durch Verwendung von zu wenig Probematerial ist die

    Konzentration des gesuchten Ions sehr gering, sodass keine eindeutigen Reaktionen

    mehr erfolgen. Wiederholen mit mehr Probemenge, große Verdünnungen

    vermeiden!

    3) die Reagenzien sind verunreinigt! Reaktionen mit Reagenzien alleine durchführen.

    Reagenzien austauschen und Verunreinigungen vermeiden!

    Verschleppungen

    Verschleppung ist der Effekt, dass durch unvollständige Abtrennung eines Kations dieses in

    die nachfolgende analytische Gruppe gelangt und dadurch unvorhergesehene Reaktionen

    verursacht und damit fehlerhafte Ergebnisse verursachen kann.

    Daher: vollständig fällen, d.h. genügend Reagenz zusetzen!

    Vollständigkeit der Fällung überprüfen: Niederschlag absetzen lassen (oder zentrifugieren),

    danach nochmals dasselbe Fällungsreagenz zusetzen und beobachten, ob weiterer

    Niederschlag auftritt. Solange wiederholen, bis kein weiterer Niederschlag mehr ausfällt, erst

    dann das nächste Gruppenfällungsreagenz zusetzen.

    Wichtig: Alle Gruppenfällungsreagenzien im Überschuss zusetzen!

    Bei H2S besonders wichtig – genügend Überschuss zugeben, da auch in der

    Ammonsulfidgruppe H2S (zur Bildung des Ammonsulfids in situ) benötigt wird!

  • Qualitative Analyse

    Seite | 19

    2.7.1 Durchführung des Kationentrennungsganges

    Auf den nachfolgenden Seiten sind für die Kationen neben den Gruppenfällungen auch

    die Einzelnachweise beschrieben. !!!

    Hydroxidzusätze (NaOH oder NH3) sind mit einer einzigen Ausnahme (Cu2+ mit NH3)

    KEINE spezifischen Einzelnachweise!!!

    Die spezifischen Nachweise sind als solche ausgewiesen!!!

    HCl-Gruppe:

    Zur Probe (neutral oder etwas sauer) gibt man HCl bis man eine Konzentration von 2 M

    erreicht. Falls in der Lösung vorhanden fallen die folgenden Ionen als unlösliche Chloride

    aus:

    AgCl (weiß)

    PbCl2 (weiß)

    Der Niederschlag wird gewaschen und der feste Rückstand auf die Elemente Ag+ und Pb2+

    untersucht (siehe Einzelnachweise). Das Filtrat wird für die weiteren Gruppenfällungen

    verwendet.

    H2S-Gruppe:

    Zum Filtrat der HCl-Gruppe gibt man H2S in Aceton (im Überschuss). Folgende in Säuren (2-3

    M) unlösliche Sulfide fallen aus:

    PbS (schwarz)

    CuS (schwarz)

    Sb2S3/5 (orange)

    As2S3/ As2S5 (gelb)

    Der Niederschlag wird gewaschen und der feste Rückstand auf Cu2+ und As3+/5+ untersucht

    (siehe Einzelnachweise). Die Probe wird nun auf das 5-fache Volumen mit H2O verdünnt

    (oder VORSICHTIG mit ein paar Tropfen NH3 2M versetzt, wobei nach dem Zusatz noch

    immer ein stark saurer pH vorliegen muss!) und

    CdS (gelb)

    beginnt auszufallen. Der Niederschlag wird gewaschen und der feste Rückstand auf das

    Element Cd2+ untersucht (siehe Einzelnachweise). Das Filtrat wird für die weiteren

    Gruppenfällungen verwendet.

  • Qualitative Analyse

    Seite | 20

    (NH4)2S-Gruppe:

    Zum Filtrat der H2S-Gruppe, das einen Überschuss an H2S enthält, gibt man NH3 bis zur

    alkalischen Reaktion (pH~9). Aus H2S und NH3 bildet sich (NH4)2S. Es fallen folgende im

    alkalischen Bereich unlösliche Sulfide und Hydroxide aus:

    FeS (schwarz)

    CoS (schwarz)

    NiS (schwarz)

    MnS (fleischfarben)

    ZnS(weiß)

    Al(OH)3 (gallertartig, farblos)

    Cr(OH)3 (grüngrau)

    Durch Erwärmen wird der Niederschlag besser filtrierbar; er wird gewaschen und der feste

    Rückstand auf Ni2+, Co2+, Fe2+/3+, Mn2+, Al3+, Zn2+ und Cr3+ untersucht (siehe Einzelnachweise).

    Das Filtrat wird für die weiteren Gruppenfällungen verwendet.

    (NH4)2CO3-Gruppe:

    Zum Filtrat der (NH4)2S-Gruppe gibt man (NH4)2CO3. Es fallen folgende unlösliche Karbonate

    aus:

    CaCO3 (weiß)

    BaCO3 (weiß)

    SrCO3 (weiß)

    Manchmal ist Erwärmen der Lösung zur vollständigen Fällung erforderlich. Der Niederschlag

    wird gewaschen und der feste Rückstand auf Ca2+, Ba2+ und Sr2+ untersucht (siehe

    Einzelnachweise). Im Filtrat verbleiben die Ionen der löslichen Gruppe.

    Lösliche Gruppe:

    Im Filtrat der (NH4)2CO3-Gruppe verbleiben Mg2+, Na+, Li+, NH4+ und K+.

  • Qualitative Analyse

    Seite | 21

    2.8 HCl-Gruppe

    2.8.1 Trennungsgang der HCl-Gruppe (1. Gruppe)

    Silber Ag+

    Silbersalze sind weiß, außer Silberbromid und Silberiodid (gelblich), Silberchromat

    (rotbraun), Silbersulfid (schwarz)

    Nachweisreaktionen:

    (rotbraun)CrOAgCrOAg2:CrO

    (gelblich)AgIIAg:I

    (gelblich)AgBrBrAg:Br

    aufr sich wiedelöst ]Cl)[Ag(NH (weiß)AgClClAg:HCl

    42

    -2

    4

    -2

    4

    HNO-

    HNO-

    23

    NHsauerHNO

    3

    3

    33

    neutral

    sauer

    sauer

  • Qualitative Analyse

    Seite | 22

    weitere chemische Reaktionen

    OH(schwarz)OAg2AgOH)weiß(AgOHOHAg:OH 22

    -

    schwarzSAgSAg2:S 22-2

    weißCOAgCOAg2:CO 32-2

    3

    -2

    3

    Blei Pb2+

    Bleisalze sind weiß, außer Bleiiodid (zitronengelb), Bleichromat (zitronengelb), Bleisulfid

    (schwarz)

    Nachweisreaktionen:

    weitere chemische Reaktionen

    weißPbCOCOPb:CO 3-2

    3

    2-2

    3

    COOHCHin lösl.nicht (gelb)PbCrOCrOPb:CrO

    ][PbI :s Überschusimlöslich (gelb)PbII2Pb:I

    (weiß)PbSOSOPb:SOH

    Abkühlen beim Wasser,heißemin löslich (weiß)PbCl2ClPb:HCl

    34

    neutral-2

    4

    2-2

    4

    2

    42

    2-

    4

    2

    4

    2

    42

    2

    2

    Nadeln

    2

    42

    2-

    SHmehr

    22

    HCl-22

    2

    22

    2

    ][Pb(OH) :s Überschusimlöslich (weiß)Pb(OH)2OHPb:OH

    (schwarz) PbS rot)-orange-(gelb SClPb (wenig) S Pb :SH wenig

    (schwarz)PbSSPb:SH

    2

  • Qualitative Analyse

    Seite | 23

    2.9 H2S-Gruppe

    2.9.1 Trennungsgang der H2S-Gruppe (2. Gruppe)

    Hinweise zum Arbeiten mit Ammonpolysulfid („gelbes Ammonsulfid“): Durch Ansäuern

    entstehen große Mengen an kolloidalem Schwefel, der schwer filtrierbar ist!

    Vermeidung von Ammonpolysulfid, wenn Verdacht auf Arsen und/oder Antimon besteht

    (aus vorangegangenen Analysen) und diese abgetrennt werden sollen:

  • Qualitative Analyse

    Seite | 24

    Fällung aus konzentriert saurem Medium mit H2S es fällt nur As2S3 (schnell) bzw. As2S5

    (langsam) aus.

    Einstellen auf ca. 2 M H+ es fallen Sb2S3, CuS und PbS; nach Lösen in HNO3 lässt sich

    Antimon leicht durch Hydrolyse, Blei mit Sulfat abtrennen

    weiteres Verdünnen auf ca. 0,5 M H+ es fällt CdS.

    Kupfer Cu2+

    Kupfersalze sind blau bis blaugrün (wenn sie wasserhältig sind; wasserfreie Salze können

    auch weiß sein), außer Kupfersulfid (schwarz)

    Nachweisreaktionen für Cu2+

    20sauer02

    2

    4332

    233

    ZnFilm) (rötlicherCuZnCu:Zn

    Lösung) (tiefblaue])[Cu(NH versetzens Überschusim NHmit Cu(OH)

    (blau)Cu(OH) versetzenNHmit :NH

    weitere Reaktionen

    Lösung) tiefblaue- (teilweise][Cu(OH)OH2Cu(OH)

    OH (schwarz) CuOCu(OH)

    (hellblau)Cu(OH)2OHCu:OH

    2

    4

    -

    2

    2

    ΔT

    2

    2

    2-

    Arsen AsIII/V

    Arsensalze sind weiß gefärbt außer Arsensulfide (gelb). Arsenoxid (Arsenik, As2O3) löst sich

    sehr schlecht in Wasser, langsam in verdünnten Säuren (unter Erwärmen), gut in Laugen.

    Arsen(III)salze bilden nur in sehr sauren Medien As3+-Kationen; ansonsten liegen sie in

    Lösung als arsenige Säure bzw. als Arsenite vor; As(V) bildet praktische keine Kationen mehr

    sondern ausschließlich Arsensäure bzw. Arsenate (je nach pH-Wert). Daher findet sich

    Arsen(III,V) im Filtrat des Sodaauszugs, wird also durch Karbonat nicht gefällt.

    Unterscheidung AsIII – AsV: beim Fällen mit H2S tritt die Fällung als gelbes Sulfid mit AsIII

    sofort, mit AsV erst nach einer Wartezeit von 1 oder mehr Minuten auf. Mit Silbernitrat im

    neutralen Medium lässt sich AsIII – AsV auch gut unterscheiden.

    Unterscheidung der As-Sulfide von CdS: CdS löst sich in konz. Salzsäure, As2S3/5 nicht; mit

    Ammoniak löst sich CdS nicht, As2S3/5 ist löslich.

  • Qualitative Analyse

    Seite | 25

    Nachweisreaktionen für As3+/5+

    CdS)zu ed(Unterschi NHin löslich SAs

    at)(Thioarsen][AsS versetzenS)(NHmit SAs

    CdS)zu ed(Unterschi conc. HClin unlöslich (gelb)SAs3S2As:S

    33/52

    3

    4x243/52

    3/52

    -25/3-2

    (braun)AsOAgAg3AsO

    (gelb)AsOAgAg3AsO:Ag

    43

    neutral-3

    4

    33

    neutral-3

    3

    als Ringprobe gestalten:

    mit HNO3 angesäuerte Probe mit AgNO3 versetzen,

    mit NH3 überschichten – an Grenzfläche Ag-Arsenit oder –Arsenat

    33333

    2

    2

    332

    3HNO(gelb)3AgNOAsAg6AgNOAsH

    O3H6Zn2AsH12H6ZnOAs:Gutzeit

    Gutzeit Probe

    Cadmium Cd2+

    Cadmiumsalze sind durchwegs weiß gefärbt außer Cadmiumsulfid (gelb)

    Cadmium kann durch genaues Einstellen des pH-Wertes ([H+] < 0,5 M) leicht von den

    anderen Ionen der H2S-Gruppe getrennt werden.

    Nachweisreaktionen

    agNiederschlvioletter ReagenzCd:rbazidDiphenylca

    Säuren konz.in löslich (gelb),CdSSCd:S

    32

    H0,5M222

    NH

    Weitere chemische Reaktionen

    2

    63

    NH

    32

    233

    2

    -2

    ])[Cd(NH versetzens Überschusim NHmit Cd(OH)

    (weiß)Cd(OH) versetzenNHmit :NH

    amphoter)nicht(weiß,Cd(OH)OH2Cd:OH

    3

    festes AgNO3 (zuerst gelb, dann allmählich schwarz (Luftfeuchtigkeit)

    Zn

    Probe + HCl conc.

    Filter AsH3

  • Qualitative Analyse

    Seite | 26

    Antimon Sb3+

    Antimonsalze sind im Allgemeinen weiß und fest; SbCl5 ist eine Flüssigkeit.

    Sb3+ existiert im stark sauren Medium, hydrolysiert bei pH-Anhebung zu SbO+

    (Antimonylion). In salzsauren Lösungen [SbCl4]-; im alkalischen Medium [Sb(OH)4]-.

    Sb(V) auch in stark sauren Lösungen Sb5+! In stark salzsaurer Lösung [SbCl6]- , im stark

    alkalischen Medium [Sb(OH)6]-

    Nachweisreaktionen

    H2S Sb2S3 orangerot + (NH4)2Sx Thioantimonat [SbS2]-

    (Sb(V) Sb2S5 orangerot)

    Fe0 2 Sb3+ + 3 Fe0 H+; mäßig 2 Sb0 + 3 Fe 2+

    Fe-Nagel wie Rußflocken

    Weitere chemische Reaktionen

    H2O starke Hydrolyse (ähnlich Bi!)

    Cl- + Sb3+ + H2O SbOCl weiß + 2 H+

    SbOCl ist löslich in Tartrat!

    NaOH SbOOH + OH- [Sb(OH)4]-

  • Qualitative Analyse

    Seite | 27

    2.10 (NH4)2S-Gruppe

    2.10.1 Trennungsgang der (NH4)2S-Gruppe (3. Gruppe)

  • Umweltanalytik

    Seite | 28

    NOH

    C

    C

    NOH

    H3C

    H3C

    Dado

    C

    CH3C

    H3C N

    N

    O

    O H

    H

    C

    C CH3

    CH3N

    N

    O

    O

    Ni

    Nickel Ni2+

    Nickelsalze sind durchwegs grün gefärbt außer Nickelsulfid (schwarz)

    Spezifischer Einzelnachweis für Ni2+ (funktioniert eventuell mit der Urprobe) H 2 (rot)NiDado2DadoNi:Dado 2

    NH2 3

    Dado = Diacetyldioxim

    weitere chemische Reaktionen

    FeS)zu hied M Untersc2 HClin unlösl. Mod.,-(β NiS )Mod.(α NiS S Ni :S

    (blau)])[Ni(NH versetzens Überschusim NHmit

    )])[Ni(NH s Überschusim löslich (hellgrün,Ni(OH) versetzenNHmit :NH

    -22-2

    2

    633

    2

    63233

    Kobalt Co2+

    Wasserhältige Kobaltsalze sind rot, rotviolett bis rotbraun gefärbt außer Kobaltsulfid

    (schwarz) und basische Kobaltkarbonate (grau, grauschwarz oder pink). Wasserfreie

    Kobaltsalze sind blau gefärbt (Blaufärbung entsteht auch, wenn nur wenig bzw. kein Wasser

    im Lösungsmittel vorhanden ist, z.B. konzentrierte Säuren, Azeton, etc.)

    Spezifische Nachweise für Co2+ (funktionieren eventuell mit der Urprobe)

    Glas)-(Co ng Blaufärbueine spezifischgibt CoS, auch Co(II), :Boraxperle

    !maskierbar mit Faber stört, Fe(blau),][Co(SCN)

    (rosa)][Co(SCN)4SCNCo:SCN

    --2

    4

    olEther/Amyl

    -2

    4

    HAc2-

    weitere chemische Reaktionen

    FeS) ed Unterschi2M, HClin unlösl. Mod.,-(β CoS )Mod.(α CoS S Co :S

    )])[Co(NH s Überschusimlöslich (blau,Co(OH) versetzenNHmit :NH

    -22-2

    2

    63233

  • Umweltanalytik

    Seite | 29

    Mangan Mn2+

    Mangan(II)salze sind weiß über leicht rosa (Farbstich) bis deutlich rosa gefärbt. MnS ist hell

    lachsfarben („fleischfarben). MnO2 (mit MnIV) ist braunschwarz („Braunstein“).

    Mn(II)salze werden leicht zu MnO(OH)2 bzw. MnO2 oxidiert (Luftsauerstoff, H2O2), was sich

    durch eine Dunkelfärbung äußert. Permanganat mit Mn(VII) ist tiefviolett gefärbt.

    Spezifische Nachweise

    eder Urprob aus eventuellrt funktionie

    )!!! verkochenmit HNO (Cl sein ichloridfre muss Lösungdie

    LösungvioletteO2H 5Pb2MnO4H5PbO2Mn:PbO

    arz)(braunschw MnO rben)(fleischfaMnSSMn:S

    3

    -

    2

    2-

    4

    Hitze

    2

    2

    2

    2

    Ooder H O222 222

    weitere chemische Reaktionen

    arz)(braunschw MnO (weiß) MnCOCOMn:CO

    arz)(braunschw MnO (weiß) Mn(OH) versetzenNHmit :NH

    2

    Ooder H O

    3

    2-

    3

    22-

    3

    2

    Ooder H O

    233

    222

    222

    Eisen, Fe2+/3+

    Eisen(II)salze sind leicht grünlich gefärbt, Fe(III)salze von weißlich (mit Gelbstich) bis braun.

    FeS ist schwarz, Fe2O3 tief rotbraun, Fe3O4 schwarz. Eisen fällt in der Ammonsulfidgruppe

    immer als schwarzes FeS, da bei Fe(III) bereits in der H2S-Gruppe Reduktion zu Fe(II) unter

    Ausscheidung von S0 (weiß) erfolgt. Lösungen von Eisen(II)salzen werden von Luftsauerstoff

    rasch zu Fe3+ oxidiert. In komplexierter Form sind auch Eisen(II)-Ionen stabil; Fe(III)-

    Komplexe mit Chlorid sind tief gelb gefärbt. Fe2+ und Fe3+ zeigen unterschiedliche chemische

    Reaktionen.

    Spezifische Nachweise für Fe2+ (funktionieren eventuell mit der Urprobe)

    2

    3

    2

    3

    36

    IIIII

    463

    ][Fe(oph) bzw. ][Fe(dp)Komplex er rotviolett lin Phenanthro-ooder Dipyridyl-,

    Complex" transfer charge" Fe(III) und Fe(II)zwischen tausch Ladungsaus

    ](CN)[FeFeauBerlinerbl Blau Turnbulls:salz)Blutlaugen (rotes ][Fe(CN)K

  • Umweltanalytik

    Seite | 30

    Co!zu ed Unterschi- oferrat)(Hexafluor][FeFentfärbt Fmit dwir

    olEther/Amyloder Ether in ar extrahierb h)empfindlicsehr rot, (intensiv][Fe(SCN):SCN

    ](CN)[FeFeBlauBerliner :salz)Blutlaugen (gelbes ][Fe(CN)K

    -3

    6

    -

    -3

    6

    sauer-

    36

    IIIII

    4

    /neutralH

    64

    2HS2FeSH2FeMedium)sauren im(schon Ssich bildet dabei

    (schwarz)FeSFe(II)zu Fe(III)reduziert:SH

    (braun)Fe(OH) von Bildung:CO ,NH ,OH

    2

    2

    30

    NH

    2

    3

    -2

    33

    -

    3

    Morin

    weitere chemische Reaktionen für Fe2+

    NiS) CoS,zu ed Unterschi,Fe als v.HClin löslich (schwarz,FeSSFe:S

    (braun)Fe(OH) (weiß)FeCO CO Fe :CO

    (braun)Fe(OH) (weiß)Fe(OH)OH2Fe NH ,OH

    2222

    3

    O

    3

    -2

    3

    2-2

    3

    3

    O

    2

    -2

    3

    -

    2

    2

    Spezifische Nachweise für Fe3+ (funktionieren eventuell mit der Urprobe)

    weitere chemische Reaktionen für Fe3+

    Aluminium, Al3+

    Alle Al(III)salze sind farblos-durchsichtig bzw. weiß. Al-salze sind oft hygroskopisch; der

    Niederschlag in der Ammonsulfidgruppe wird leicht übersehen, wenn er gallertartig (wie ein

    Gelee) anfällt; er kann aber auch weiß sein (immer auf Al und Zn prüfen!).

    Spezifischer Nachweise für Al3+ (funktioniert eventuell mit der Urprobe)

    Licht- UVim zFluoreszengrüne:Morin HAc

    weitere chemische Reaktionen für Al3+

    Hydroxid) amphoteres s, Überschusimlöslich (farblos,Al(OH)OH 3Al KOH NaOH,

    s) Überschusimlöslich nicht (farblos,Al(OH) :CO ,NH

    3

    OH-3

    3

    -2

    33

  • Umweltanalytik

    Seite | 31

    Chrom, Cr3+

    Alle Cr(III)salze sind tiefgrün bis grünviolett gefärbt und bilden tiefgrüne Lösungen. Chromat

    mit Cr(VI) ist gelb gefärbt, neigt im sauren Medium zu Polymerbildung (Orange- bis

    Rotfärbung).

    ACHTUNG: Cr(III)salze bilden Komplexe mit Sulfat; daher muss die Lösung bei Anwesenheit

    von Cr(III) für den Sulfatnachweis nach Zusatz des Bariumsalzes gekocht werden (Hydrolyse

    des Komplexes).

    Spezifischer Nachweise für Cr3+ (funktioniert eventuell mit der Urprobe)

    Blaublitzreaktion

    OH 5 Ether) im stabil blau, xid,(Chrompero)CrO(O 2 H 2OH 4 CrO2

    :SOHoder HNO (iV)

    tenüberschichEther mit (iii)

    2H OH6(gelb) CrO 2 O3H ]2[Cr(OH) :OH (ii)

    Lösung) (tiefgrüne][Cr(OH) OHCr(OH) :s Überschus

    (grün)Cr(OH)OH 3Cr:OH (i)

    222

    Ether/H

    22

    -2

    4

    423

    2

    -2

    422422

    -

    4

    -

    3

    3

    -3-

    weitere chemische Reaktionen für Cr3+

    (grün)Cr(OH) versetzenS)(NHmit :S

    (löslich)])[Cr(NH versetzens Überschusim NHmit

    (grün)Cr(OH) versetzenNHmit :NH

    324

    2

    3

    633

    333

    Zink, Zn2+

    Alle Zn-Salze sind farblos bzw. weiß. Zinksulfid ist in Essigsäure bereits unlöslich. Wenn

    weißer Niederschlag in der Ammonsulfidgruppe auftritt, immer auf Zn und Al prüfen.

    Spezifische Nachweise für Zn2+

    )(braungelb ][Fe(CN) Zn )][Fe(CN 2 Zn3 :][Fe(CN)K

    weiß)(schmutzig ][Fe(CN)ZnK )][Fe(CN 2 K 2 Zn3 :][Fe(CN)K

    263

    -3

    6

    2

    63

    2632

    ffertacetatgepu HCl,-4

    6

    2

    64

  • Umweltanalytik

    Seite | 32

    + (NH4)2[Hg(SCN)4] in neutralem, essig- oder schwach HCl-saurem Medium, langsame

    Reaktion Zn[Hg(SCN)4] weiß, Zinktetrathiocyanatomercurat

    mit wenig (!) Co2+ Mischkristalle, fliederfarben

    mit wenig (!) Cu2+ Mischkristalle, bläulich

    Störungen: viel Co2+, Cu2+, Cd2+ (gefärbt), Fe3+ (Rotfärbung der Lösung)

    WICHTIG: Nd. aus Ammonsulfidgruppe in HCl lösen und H2S verkochen, da sonst schwarzes

    HgS ausfällt

    weitere chemische Reaktionen für Zn2+

    (weiß)ZnSS Zn:S

    (löslich)][Zn(OH) OH 2 Zn(OH):s Überschusim

    (weiß)Zn(OH)OH 2Zn:OH

    (löslich)OH 2 ])[Zn(NH NH 4 Zn(OH)

    : versetzens Überschusim NHmit

    (weiß)Zn(OH) versetzenNHmit :NH

    222

    -2

    4

    -

    2

    2

    -2-

    -2

    4332

    3

    233

  • Umweltanalytik

    Seite | 33

    2.11 (NH4)2CO3-Gruppe

    2.11.1 Trennungsgang (NH4)2CO3-Gruppe (4. Gruppe)

    Rhodizonat-Test: Dazu wird der Niederschlag der (NH4)2CO3-Gruppe in verdünnter

    Essigsäure gelöst. Dann wird die Lösung mit Natriumacetat annähernd neutralisiert (pH min.

    5). Ein Tropfen dieser Lösung wird mittels Glasstab auf ein mit wässriger Rhodizonatlösung

    getränktes Filterpapier aufgetragen. Entfärbt sich die gelbe Farbe des Reagenzes durch die

    Zugabe der Probelösung, ist der pH-Wert dieser Lösung jedenfalls wesentlich zu niedrig.

    Strontium und Barium bilden einen rotbraunen Farbfleck, Kalzium bildet keinen färbigen

    Komplex (siehe Abbildung: Teil A).

    Bei Zugabe von 2M HCl entfärbt sich der Strontium-Farbfleck vollständig, wogegen Barium

    einen rosaroten Farbfleck bildet (siehe Abbildung: Teil B).

    Das Rhodizonat (mit oder ohne Kalzium) wird bei Zugabe von 2M HCl farblos (siehe

    Abbildung: Teil B im Falle von Rhodizonat + Kalzium und Abbildung: Teil C Rhodizonat

    alleine).

  • Umweltanalytik

    Seite | 34

    A

    B

    C

    WICHTIG: GEGENPROBE durchführen! Neben der Probelösung werden ebenfalls jeweils

    1 Tropfen einer Barium-, Kalzium- und Strontium-Referenzlösung auf das mit

    Rhodizonatlösung getränkte Filterpapier aufgebracht und deren Farbgebung, sowie deren

    Reaktion bei HCl-Zugabe beobachtet.

    Hinweis: Da die Rhodizonat-Lösung nicht stabil ist, werden 10 mL dieser Lösung pro

    Arbeitstag hergestellt!

    Rhodizonat-Test

    Interpretation der Ergebnisse beim durchgeführten Rhodizonat-Test:

    Tabelle 1: Interpretation Rhodizonat-Test

    Kation Farbfleck + 2M HCl Fazit

    Ba2+ rotbraun rosa mit Sicherheit Ba2+ vorhanden, Ca2+ und/oder Sr2+

    können parallel vorhanden sein

    Sr2+ rotbraun Entfärbung mit Sicherheit Sr2+ vorhanden, Ca2+ kann parallel

    vorhanden sein, Ba2+ ist nicht vorhanden

    Ca2+ keine

    Reaktion

    farblos nur Ca2+ vorhanden

  • Umweltanalytik

    Seite | 35

    Kalzium, Ca2+

    Alle Ca-Salze sind farblos bzw. weiß. CaSO4 ist etwas wasserlöslich (gesättigte Lösung =

    Gipswasser).

    Nachweise für Ca2+ (Ca-, Sr- oder Ba-Nachweise immer nur mit Niederschlägen aus der

    Ammoniumkarbonatgruppe nach deren Lösen durchführen; nicht aus der Urprobe!)

    orangerot :Flamme

    CHClin ar extrahierbrot, lhydroxyani-2-bis-glyoxal 3CONaOH/Na 32

    Reaktion keine Chromat

    Reaktion keine rhodizonat-Na neutral

    weitere chemische Reaktionen für Ca2+

    Oxalate) unlöslichegeben Ba undSr auch s(allerding weißOCaCOCCa:OC

    ionen)konzentrat-Cageringen mit nicht (geht CaSOSOCa :SO

    CaCOCOCa :CO

    42

    sauer schwach neutral,-2

    42

    2-2

    42

    4

    -2

    4

    2-2

    4

    3

    -2

    3

    2-2

    3

    Tabelle 2: Löslichkeitsprodukte der Oxalate

    Oxalat Löslichkeitsprodukt [mol2 L-2]

    BaC2O4 1,5∙10-8

    CaC2O4 1,3∙10-9

    SrC2O4 5,6∙10-8

  • Umweltanalytik

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    Barium, Ba2+

    Alle Ba-Salze sind farblos bzw. weiß (außer bei gefärbtem Anion; z.B. BaCrO4 gelb).

    Spezifische Nachweise für Ba2+

    grünleicht :Flamme

    !er tüpfelnFilterpapi aufbesten am

    rosa rotbraunOBaC OC Ba :rhodizonat-Na 2M HCl66neutral!-2

    662

    weitere chemische Reaktionen für Ba2+

    weißBaCOCOBa:CO 3NHschwach /neutral-2

    3

    2-2

    33

    Strontium, Sr2+

    Alle Sr-Salze sind farblos bzw. weiß (außer bei gefärbtem Anion; z.B. SrCrO4 gelb).

    Nachweise für Sr2+

    ot tiefr :Flamme

    !er tüpfelnFilterpapi aufbesten am

    farblos rotbraunOSrC OC Sr :rhodizonat-Na

    ionenKonzentrat-Srgrößeren beinur langsam,,gelbSrCrOCrOSr :CrO

    Gipswassermit langsam weiß,SrSOSOSr :SO

    2M HCl

    66

    neutral!-2

    66

    2

    4

    NH-2

    4

    2-2

    4

    4

    -2

    4

    2-2

    4

    3

    weitere chemische Reaktionen für Sr2+

    weißSrCOCOSr:CO 3NHschwach /neutral-2

    3

    2-2

    33

    H 2 gelbBaCrO 2 OH OCrBa 2

    natgruppe)Ammonkarboder in Bafür (spez. gelbBaCrOCrOBa:O/CrCrO

    (langsam) Lösung-SrSOoder (schnell) Gipswassermit auch geht

    löslichschwer weiß,BaSOSOBa:SO

    42

    -2

    72

    2

    4

    Essigsäure-2

    4

    2-2

    72

    -2

    4

    4

    4

    alkalisch odersauer -2

    4

    2-2

    4

  • Umweltanalytik

    Seite | 37

    2.12 Lösliche Gruppe

    Natrium, Na+

    Alle Na-Salze sind farblos bzw. weiß (außer bei gefärbtem Anion; z.B. Na2CrO4 gelb).

    Nachweise für Na+

    Flamme: Intensiv gelb, lang anhaltend!

    Ammonium, NH4+

    Alle Ammoniumsalze sind farblos bzw. weiß (außer bei gefärbtem Anion; z.B. (NH4)2CrO4

    gelb).

    Nachweise für NH4+

    siehe Vorproben

    Magnesium, Mg2+

    Alle Magnesiumsalze sind farblos bzw. weiß und meist stark hygroskopisch (außer Karbonat).

    Nachweise für Mg2+

    ig)gallertart (farblos,Mg(OH)OH 2Mg:12pH 2eren!zentrifugi-2

    mit Chinalizarin: kornblumenblauer Farblack

    mit Titangelb: roter Farblack

    aus dem Filtrat der Ammoncarbonatgruppe muss NH4+ mit starker Lauge

    (NaOH) abgeraucht werden, damit der pH erreicht wird

    Lithium, Li+

    Alle Lithiumsalze sind farblos bzw. weiß. F-, CO32-, PO43- nur relativ schwer löslich in Wasser.

    Nachweise für Li+

    + PO43- + OH-, T Li3PO4 weiß

    Flamme: tiefrot

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    Seite | 38

    Kalium, K+

    Alle Kaliumsalze sind farblos bzw. weiß.

    Nachweise für K+

    Flamme: violett, Kobaltglas verwenden!

    + ClO4- K+ + ClO4- KClO4 (weiß; viele andere Ionen stören, Natrium stört nicht)

    + Na-tetraphenylborat („Kalignost“) K+ + [B(C6H5)4]- K[B(C6H5)4] (weiß; viele

    andere Ionen stören, Natrium stört nicht)