Anorganische Chemie für Schüler/ Analytik und Ionennachweise
Nachweis von Ionen
Ionen sind für den Menschen in der Regel unsichtbar. Um sie nachzuweisen muss man sie zu einer „sichtbaren“ Form reagieren lassen (z.B. schwerlösliche Salze, farbige Verbindungen oder Gase).
Nachweis durch Fällungsreaktionen oder Farbreaktionen
V: Kippe die folgenden Lösungen zusammen und untersuche das Ergebnis
B: In einigen Fällen kommt es zu einer Trübung
| KCl | K2SO4 | AgNO3 | CuSO4 | BaCl2 | K2CrO4 | KNO3 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| KCl | x | - | AgCl ↓ | - | - | - | - |
| K2SO4 | x | - | BaSO4 ↓ | - | - | ||
| AgNO3 | x | - | AgCl ↓ | Ag2(CrO4)↓ | - | ||
| CuSO4 | x | BaSO4 ↓ | Cu(CrO4) ↓ | - | |||
| BaCl2 | x | Ba(CrO4)↓ (gelb) | - | ||||
| K2CrO4 | x | - | |||||
| KNO3 | x |
S: Immer wenn ein Feststoff entstanden ist, lag eine Fällungsreaktion vor. gelöste Ionen haben sich in der Lösung „gefunden“ und ein schwerlösliches Salz gebildet.
Am ehesten kann man Fällungen mit einer Analogie erklären:
Die 10. Klasse fährt im engen Bus ins Schwimmbad. Im Bus sind alle eng zusammen (=Feststoff), im Wasser bewegen sich die Schüler dann wild hin und her. Treffen aber zwei „Verliebte“ aufeinander, so lassen sie sich nicht mehr los und sind (fast) untrennbar miteinander verbunden... ;-)
Wie entsteht ein schwerlösliches Salz?
In ein Becherglas werden die festen Salze Natriumsulfat Na2+ SO42- und Bariumchlorid Ba2+Cl2- gegeben. Beide Salze lösen sich auf und zerfallen in ihre nun frei beweglichen Ionen.
- Natriumsulfat (aq) + Bariumchlorid (aq) → Bariumsulfat (f) ↓ + Natriumchlorid (aq)
Fällungsreaktionen sind als Nachweis für Ionen geeignet. Durch das Verwenden von spezifischen Fällungsreaktionen ist es möglich, einzelne Bestandteile einer Lösung zu identifizieren, also nachzuweisen. Dies ist sehr wichtig zum Nachweis von geringen Ionen Konzentrationen bei chemischen Analysen (Trinkwasseruntersuchung oder Lebensmitteluntersuchung). Fällungsreaktionen können auch zum Ausfällen von störenden Ionen verwendet werden, z.B. bei der Reinigung von Klärwasser in der chemischen Stufe der Kläranlage verwendet werden.
Übersicht über verschiedene Ionennachweise
Nachweis von Cl--Ionen
Nachweis durch: Zugabe von Ag+ - Ionen Lösung (z.B. AgNO3)
Beispiel: Cl-(aq) + Ag+(aq) → Ag+Cl-(s)↓[1]
- Nachweis → weißer Niederschlag
Nachweis von Ag+-Ionen
Zum Nachweis von Silberionen verfährt man entsprechend umgekehrt
Nachweis von SO42--Ionen
Nachweis durch:Zugabe von Ba2+ Ionenlösung
Beispiel:Ba2+(aq) + SO42-(aq) → Ba2+SO42- (s) ↓
- Nachweis → weißer Niederschlag
Nachweis von Ba2+-Ionen
Zum Nachweis von Bariumionen verfährt man entsprechend umgekehrt
Nachweis von Fe3+-Ionen
Nachweis durch: Zugabe von Cyanatlösung (z.B: Kaliumthiocyanatlösung)
Reaktion: Fe3+(aq) + 3 SCN-(aq) → Fe3+(SCN-)3
- Nachweis → Keine Fällungsreaktion! → tiefrot
Nachweis von Cu2+-Ionen
Nachweis durch: Zugabe von Ammoniak oder Ammoniakwasser
Reaktion: Cu2+ + 4 NH3 → [Cu(NH3)4]2+
- Nachweis → tiefblaue Farbe (=Kupfertetraminkomplex)
Keine Fällungsreaktion! Komplexreaktion!
Nachweis von CO32--Ionen
Nachweis durch: bei Säurezugabe entsteht Kohlenstoffdioxid, welches als Gas oft am Zischen erkennbar ist.
Reaktion: 2 HCl + CO32- → H2CO3 + 2 Cl- → CO2 + H2O
- Nachweis → Die Lösung schäumt stark auf. (CO2-Bildung)
Keine Fällungsreaktion!
Tabellarische Übersicht über wichtige Nachweisreaktionen
| Nachzuweisender Soff | mögl. Nachweissubstanz | Nachweis durch Bildung von: | |
|---|---|---|---|
| Ag+ | NaCl, KCl | AgCl | weißer NS |
| Ba2+ | K2SO4 | BaSO4 | weißer NS |
| Cu2+ | K2CrO4 | CuCrO4 | grüner NS |
| Cu2+ | NH3 | Cu[NH3]4 | tiefblaue Farbe |
| Fe3+ | KSCN | FeSCN3 | tiefrote Farbe |
| CO32- | HCl | CO2 | aufschäumen |
| Cl- | AgNO3 | AgCl | weißer NS |
| SO4- | BaCl2 | BaSO4 | weißer NS |
| CrO42- | BaCl2 | BaCrO4 | gelber NS |
| H2 | O2 (Knallgasprobe) | H2O | Knall |
| O2 | C (Glimmspanprobe) | Glimmen | |
| CO2 | Ca(OH)2 (Kalkwasser) | CaCO3 | weißer NS |
Weitere Nachweise
Analysemethoden zum Nachweis von Ionen und Molekülen (z.B. Photometrie)
- Zusatzinformationen
- ↑ Der Pfeil ↓ bedeutet, dass dieser Feststoff ausfällt, d.h. sich am Boden abscheidet.