Anorganische Chemie für Schüler/ Analytik und Ionennachweise

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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)
Salze lösen sich meist gut in Wasser. Treffen aber zwei Ionen zusammen, deren Kombination ein schwer lösliches Salz ergibt, so fällt dieses auch sofort als Feststoff aus (erkennbar am Niederschlag → Trübung). Man nennt dies eine Fällungsreaktion. In Reaktionsgleichungen wird das Ausfallen einen Stoffes mit einem ↓ oder einem (s) für solid hinter der Summenformel des Stoffs gekennzeichnet.

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

  1. Der Pfeil ↓ bedeutet, dass dieser Feststoff ausfällt, d.h. sich am Boden abscheidet.