Praktikum Anorganische Chemie/ Druckversion

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Druckversion des Buches Praktikum Anorganische Chemie
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Inhaltsverzeichnis

Sicherheitsvorschriften[Bearbeiten]

Sicherheitsvorschriften[Bearbeiten]

Bei allen Arbeiten im Labor muss immer eine Schutzbrille und ein Schutzkittel sowie geeignete Kleidung (lange Hose und geschlossene Schuhe) getragen werden. Gegebenenfalls muss zusätzlich eine Gummi- oder Lederschürze getragen werden. Gearbeitet wird in der Regel im Abzug. Zum einen verhindert man so das Austreten von Gasen und Dämpfen in die Raumluft und ist zusätzlich noch vor Spritzern usw. sicher. Bei Arbeiten, die bekanntermaßen sicher sind, wie z.B. Titrationen oder bei vielen Reaktionen in der Tüpfelplatte, kann auch auf dem Labortisch gearbeitet werden. Die Schutzscheibe des Abzugs muss so weit wie möglich geschlossen gehalten werden, damit er eine wirkungsvolle Sogwirkung entfalten kann und einen Spritz- und Explosionsschutz bietet. Ein Bunsenbrenner sollte in einem gewissen Abstand zur Scheibe aufgestellt werden, da eine dauerhafte thermische Belastung zu Rissen führen kann und wieder die Sicherheit gefährdet. Substanzen, die ätzende oder giftige Gase absondern, sollten auch unter dem Abzug nur in verschlossenen Gefäßen aufbewahrt werden.

Beim Umgang mit einigen Substanzen muss außerdem ein Gesichtsschutz verwendet werden (z. B. Flusssäure). Handschuhe sind beim Umgang mit giftigen oder ätzenden Stoffen angebracht. Sie sollten jedoch nicht dazu verleiten unsauber zu arbeiten. Außerdem ist nicht jedes Handschuhmaterial für jeden Stoff geeignet.[1] Vor allem Einmalhandschuhe sind als Schutz gegen Lösungsmittel gänzlich ungeeignet. Gegen wässrige Lösungen und manche Feststoffe bieten sie einen begrenzten Schutz. Handschuhe aus Nitril sind gegen manche Lösungsmittel, vor allem Aceton, unbeständig. Daher informiere man sich vor Arbeitsbeginn anhand der Beständigkeitsliste des Herstellers über die Eignung des Materials. Über die genauen Schutzmaßnahmen geben die Sicherheitsdatenblätter des Herstellers oder Händlers von Chemikalien Auskunft. Außerdem sind Betriebsanweisungen zu beachten!

Falls besonders giftige Substanzen entstehen, wird in diesem Arbeitsbuch mit dem Totenkopf darauf aufmerksam gemacht. Das entbindet jedoch nicht vor der Pflicht, sich vor Beginn eines Versuches genau über die Gefahren-, Sicherheits- und Entsorgungshinweise zu informieren. Gefahrstoffe sind stets mit den Gefahrensymbolen und  R- und S-Sätzen (Risiko und Sicherheit) zu kennzeichnen. Zuverlässige Internetquellen findet man unter  Wikipedia:Redaktion Chemie/Quellen.

Vor jeder Arbeitspause, nach dem Arbeitsende und natürlich auch bei direktem Kontakt mit Chemikalien gründlich die Hände waschen!

Skull and crossbones.svg

Alle Blei- und Quecksilbersalze sowie sechswertige Chromverbindungen sind giftig und sollten daher nur in kleinstmöglichen Mengen verwendet werden. Jeglicher Hautkontakt mit der Probe- bzw. Salzlösung ist zu vermeiden (evtl. Handschuhe), da vor allem Chromate sowie Nickel auch Kontaktallergien auslösen können. Sechswertige Chromverbindungen (Chromate und Dichromate) sind außerdem krebserregend (Kategorie I)! Entsorgung von Chromaten und Dichromaten: Im gekennzeichneten Becherglas sammeln und mit  naszierendem Wasserstoff (aus der Reaktion von Salzsäure mit unedlem Metall, z.B. Zink) oder mit Ethanol in Gegenwart von Schwefelsäure über längere Zeit behandeln. Das hierbei entstehende grüne Chrom(III) entsprechend den anderen Schwermetallen entsorgen.

  1. Bericht der Berufsgenossenschaft Chemie über einen tödlichen Unfall bei Verwendung ungeeigneter Handschuhe

Qualitative Analyse[Bearbeiten]

Nachweisreagenzien[Bearbeiten]

Dies ist eine Liste von Nachweisreaktionen geordnet nach Reagenzien. Sie ist möglicherweise nützlich, wenn eine Nachweisreaktion nicht so klappt wie gewünscht und man nun auf der Suche nach einem Hinweis ist, was stattdessen reagiert hat.

  Eisen(III) Cobalt
Thiocyanat [Fe(SCN)(H2O)5]2+
stierblutrot
Co2[H2O]5[SCN]]
pink, nach Extraktion mit Pentanol blau
  Kupfer(II) Kupfer(I)
Thiocyanat Cu(SCN)2
schwarz
Cu(SCN)
weiß


In ammoniakalischen Lösungen bilden sich folgende Färbungen/Niederschläge mit dem Chelatkomplexbildner  Diacetyldioxim:

Nickel himbeerot
Kupfer braunrot
Eisen(II) rot
Cobalt braunrot
Bismut zitronengelb
Blei weiß
Palladium gelblich

Blutlaugensalze[Bearbeiten]

  Eisen(II) Eisen(III)
 K4[Fe(CN)6]
gelbes Blutlaugensalz
K[FeIIIFeII(CN)6]↓
 Berliner Blau
 K3[Fe(CN)6]
rotes Blutlaugensalz
K[FeIIIFeII(CN)6]
 Turnbulls Blau


  Kupfer Zink
 K4[Fe(CN)6]
gelbes Blutlaugensalz
Cu2[Fe(CN)6]↓
roter Niederschlag
K2Zn3[Fe(CN)6]2
weißer Niederschlag
 K3[Fe(CN)6]
rotes Blutlaugensalz
Zn3[Fe(CN)6]2
gelb-brauner Niederschlag

Iodidlösung[Bearbeiten]

  Blei Bismut
Iodidlösung PbI2
gelber Niederschlag
BiI3
schwarzer Niederschlag
Iodidlösung
Überschuss
[PbI4]2–
farbloser Komplex
[BiI4]
orangefarbener Komplex

Vorproben[Bearbeiten]

Flammenfärbung[Bearbeiten]

Die  Flammenfärbung ist eine Vorprobe für viele Kationen und besonders bei Alkali- und Erdalkalimetallen zum Nachweis geeignet. Die Flammenfärbung wird mit einem Bunsen- oder Teclubrenner durchgeführt. Die Brennertypen unterscheiden sich in der Form und der Bedienung leicht. Während beim Bunsenbrenner die unterschiedlichen Flammtypen durch Verstellen der Abdeckung über den Lüftungsschlitzen eingestellt werden, geschieht dies beim Teclubrenner durch Verstellen der Abdeckung an der Unterseite des Brennerkamins. Die wichtigsten Flammentypen sind die leuchtende Flamme, bei welcher die Luftöffnungen verschlossen sind und eine unvollständige Verbrennung stattfindet. Die Flamme ist durch verglühende Rußteilchen gelb gefärbt. Bei nahezu vollständig geöffneter Belüftung entsteht eine Flamme, die leicht blau gefärbt ist und in die Reduktionszone im inneren Kegel und die Oxidationszone im äußeren Kegel eingeteilt werden kann. Sie ist wesentlich heißer und ist die in der Regel verwendete Flamme bei beiden Brennertypen.

Man nimmt einen Magnesiastab und glüht diesen 5 Minuten lang im  Bunsenbrenner aus, bis die gelbe Farbe verschwindet. Es handelt sich um eine Natriumflammenfärbung, da alles, was man berührt mit kleinen Mengen Handschweiß kontaminiert ist. Danach nimmt man mit dem heißen Magnesiastab etwas Analysensubstanz auf und hält ihn in die Brennerflamme, am besten in einem abgedunkeltem Abzug. Durch die Farbe der Flamme kann man einen ersten Hinweis erhalten. Eine exakte Unterscheidung ist jedoch nur mit einem Handspektroskop möglich. Falls Natrium in der Probe ist, werden alle anderen Flammenfärbungen überdeckt, hier hilft ein Blick durch Cobaltglas, welches das intensive Natriumgelb herausfiltert.

Farben[Bearbeiten]

Spektren[Bearbeiten]

Calcium (oben) und Natrium-Spektrum (unten)

Erklärung[Bearbeiten]

Elektronenanhebung und Zurückfallen im Valenzschalenmodell

Durch die Wärmeenergie werden die Elektronen auf ein höheres Energieniveau befördert ( angeregter Zustand). Diese Energie geben sie aber oft schnell wieder ab und fallen auf ihr vorheriges Niveau zurück. Die Energie, die sie abgeben, wird in Form von Licht spezifischer Wellenlänge abgegeben und ist bei gleichen Niveauänderungen immer gleich. Deshalb kann dies zur Identifikation eines Elementes dienen. Mit einem Spektroskop, das das Licht in seine Spektralfarben (vgl. Regenbogen) aufbricht, kann man die charakteristischen  Linienspektren erkennen. Was vom menschlichen Auge als eine Farbe wahrgenommen wird, ist in Wirklichkeit ein diskontinuierliches Spektrum mit einzelnen Banden.

Borax- und Phosphorsalzperle[Bearbeiten]

Die Schmelzperle aus Borax oder Phosphorsalz ist eine beliebte Vorprobe für Kationen. Man sollte sich jedoch nicht gänzlich auf das Ergebnis verlassen, sondern es eher als Hinweis sehen und versuchen die Indizien durch spezifische Nachweisreaktionen zu erhärten.

Durchführung[Bearbeiten]

äußerste Spitze des inneren Flammenkegels wirkt reduzierend, gesamte äußere Flammenkegel ist Oxidationszone

Man erhitzt ein Magnesiastäbchen oder ein Öse vom Platindraht im Bunsenbrenner. Der Platindraht bringt in dieser Probe aber keinen Vorteil gegenüber dem Magnesiastäbchen. Nun tunkt man sie in ein wenig NaNH4HPO4  Natriumammoniumhydrogenphosphat oder Na2[B4O5(OH)4]·8 H2 Borax (Natriumtetraborat) und schmilzt diese in der Bunsenbrennerflamme, nimmt wieder ein wenig Salz und schmilzt weiter, bis man zu einer möglichst gleichmäßigen, durchsichtigen Perle gelangt. Diese stippt man direkt in die Analyselösung oder kurz in eine wenig verdünnte Salzsäure und dann in die Analysensubstanz. Dann wieder kurz in die Bunsenbrennerflamme halten und versuchen die Substanz in die Perle einzuschmelzen. Je nachdem ob man in der Oxidations- oder der Reduktionsflamme glüht, erhält man andere Färbungen. Die tiefblaue Cobaltperle ist am eindeutigsten, überdeckt jedoch auch alle anderen Perlenfärbungen.

Farben[Bearbeiten]

  Oxidationsflamme
Phosphorsalz Borax
heiß kalt heiß kalt
Chrom dunkelgelb grün grün grün
Mangan violett violett violett violett
Eisen gelbrot gelb gelbrot gelbrot
Cobalt blau blau blau blau
Nickel rotbraun gelb rotbraun farblos
Kupfer grün blaugrün grün blaugrün


  Reduktionsflamme
Phosphorsalz Borax
heiß kalt heiß kalt
Chrom grün grün grün grün
Mangan farblos farblos farblos farblos
Eisen grünlich grünlich orange grün
Cobalt blau blau blau blau
Nickel farblos farblos farblos farblos
Kupfer farblos lackrot grünlich lackrot

Erklärung[Bearbeiten]

Boraxperle[Bearbeiten]

Das Borax-Anion kann bei dem Schmelzvorgang ein Sauerstoff-Ion aufnehmen:

Tetraborat reagiert mit einem Sauerstoffion zu einem Metaboration und Wasser

Das Metaboration verbindet sich dann mit einem Metallkation zu einer farbigen Verbindung:

Borax reagiert Cobaltsulfat zu Natriummetaborat, Cobaltmetaborat und Schwefeltrioxid
Phosphorsalzperle[Bearbeiten]

Beim Erhitzen kondensiert NaNH4HPO4 zu Polyphosphaten, z.B. in ringförmige Metaphosphate Na3(P3O9). In der Reaktionsgleichung wird vereinfachend von dem Monomer NaPO3 ausgegangen.

Natriumammoniumhydrogenphosphat reagiert zu Natriummetaphosphat, Ammoniak und Wasser

Bei der Reaktion mit Sulfaten ergibt sich folgende Reaktionsgleichung

Natriummetaphosphat und Cobaltsulfat reagieren zu Natriumcobaltphosphat und Schwefeltrioxid


Sicherheitshinweis[Bearbeiten]

Borax kann Schäden am ungeborenen Kind hervorrufen.

Oxidationsschmelze[Bearbeiten]

blaugrün: Manganat;
gelb: Chromat

Die Oxidationsschmelze eignet sich als Nachweis für Chrom und Mangan und wird auch als Aufschluss für säureschwerlösliche Stoffe verwendet.

Durchführung[Bearbeiten]

Die Substanz wird sehr fein gepulvert, mit der dreifachen Menge einer 1:1-Mischung von Soda ( Natriumcarbonat) und Kalisalpeter ( Kaliumnitrat) vollständig vermischt und im Porzellantiegel oder auf der Magnesiarinne vorsichtig zur Schmelze gebracht.

Erklärung[Bearbeiten]

Oxidationsschmelze von Chrom-(III)-Oxid (grün) zu gelbem Chromat

Oxidationsschmelze von Eisen-(II)-Chromit zu gelbem Chromat und Eisen-III-oxid

Kaliumhydroxidschmelze[Bearbeiten]

Die Oxidationsschmelze eignet sich als Nachweis bzw. Vorprobe für Mangan. Sie kann auch als Aufschluss in größerem Maßstab im Nickeltiegel durchgeführt werden.

Durchführung[Bearbeiten]

Die Substanz wird mit einem Kaliumhydroxid-Plätzchen auf einer Magnesiarinne vorsichtig geschmolzen. Nach beendeter Reaktion und Vorhandensein von Mangan bildet sich ein, teils nur sehr leichter, grüner Rand auf der Rinne. Zur besseren Überprüfung wird die Schmelze mit Wasser in eine Porzellanschale gespült. Dabei bildet sich eine grüne Lösung. Versetzt man die Lösung vom Rand her mit konzentrierter Essigsäure, so färbt sie sich rosa und man beobachtet einen schwarzen Niederschlag. Am besten führt man hier eine Blindprobe durch.

Erklärung[Bearbeiten]

Mangan wird in der Schmelze bis zur Oxidationszahl +VI oxidiert. Das entstandene grüne Kaliummanganat ist in alkalischer Lösung stabil und disproportioniert in saurer Lösung in Permanganat und Mangan(IV) (Mangandioxid, Braunstein).

Aufschlüsse[Bearbeiten]

Sodaauszug[Bearbeiten]

Metallkationen stören viele Anionennachweise und müssen daher vorher abgetrennt werden.

Durchführung[Bearbeiten]

Hierfür kocht man 0,1g der Ursubstanz mit der vierfachen Menge Soda und eineinhalb Reagenzgläsern Wasser etwa 15 Minuten lang. Dann lässt man die Lösung wieder abkühlen, damit möglichst vollständig ausgefällt wird. Man filtriert oder zentrifugiert die Lösung und verwirft den Rückstand. Durch leichtes Ansäuern und Erwärmen wird das enthaltene CO2 ausgetrieben. Aus dem klaren Filtrat können nun Anionennachweise durchgeführt werden.

Erklärung[Bearbeiten]

Es fallen die Kationen aus, die schwerlösliche Carbonate bilden:

Metallsalz und Natriumcarbonat reagiert zu Metallcarbonat, Anion geht in Lösung

und diejenigen, die im alkalischen Milieu schwerlösliche Hydroxide bilden:

Metallsalz und Natriumcarbonat reagiert zu Metallhydroxid und Hydrogencarbonat, Anion geht in Lösung

Soda-Pottasche-Aufschluss[Bearbeiten]

Der Soda-Pottasche-Aufschluss erlaubt die Überführung von Erdalkalisulfaten, hochgeglühten Oxiden, Silikaten und Silberhalogeniden in leichter lösliche Verbindungen. Durch die Verwendung eines Salzgemisches aus Soda und Pottasche wird der Schmelzpunkt gegenüber den reinen Verbindungen abgesenkt.

Das Tiegelmaterial wird durch die Zusammensetzung der Ursubstanz bestimmt.

Durchführung[Bearbeiten]

Zunächst versucht man, die Ursubstanz in Salzsäure zu lösen. Der unlösliche Rückstand wird mit destilliertem Wasser gewaschen und im Trockenschrank getrocknet. Die Substanz wird sehr fein gepulvert, mit der vier- bis sechsfachen Menge einer 1:1-Mischung von Soda ( Natriumcarbonat) und Pottasche ( Kaliumcarbonat) vollständig vermischt und im Porzellantiegel (nicht für Aluminiumoxid und Silikate) oder in einem Nickeltiegel (für Sulfate und hochgeglühte Oxide) vorsichtig bis zur klaren Schmelze erhitzt. Es ist zu beachten, dass dabei immer Verunreinigungen durch Aluminium und Silicium bzw. Nickel in die Analysensubstanz übergehen.

Nach dem Abkühlen wird die Schmelze gemörsert und in Wasser aufgenommen. Solange mit verdünnter Natriumcarbonatlösung waschen, bis das Filtrat sulfatfrei ist (keine Trübung von Bariumchloridlösung mehr).

Erklärung[Bearbeiten]

Erdalkalisulfate werden in Carbonate überführt:

Schwerlösliche Silikate werden in lösliches Natriumsilikat überführt:

Freiberger Aufschluss[Bearbeiten]

Mit dem Freiberger Aufschluss ist ein Aufschluss für  Zinn(IV)-oxid (SnO2, Zinnstein). Zinn bildet ein leichtlösliches Thiostanat. Er kann aber auch zum Aufschluss anderer Metalloxide, die leichtlösliche Thioverbindungen bilden, verwendet werden.

Durchführung[Bearbeiten]

Die Substanz, normalerweise der in Salzsäure unlösliche Rückstand, wird im bedeckten Porzellantiegel mit der sechsfachen Menge eines Gemisches aus Schwefel und wasserfreiem Natriumcarbonat (1:1) geschmolzen. Während der Reaktion entsteht Schwefeldioxid und Kohlendioxid. Hört die Gasentwicklung auf, ist die Reaktion beendet. Der Schmelzkuchen wird in verdünnter Natronlauge gelöst und unlösliche Bestandteile abgetrennt. Die Lösung wird dann mit verdünnter Salzsäure angesäuert. Dabei fallen die entsprechenden Sulfidverbindungen aus. Sie können dann mit den entsprechenden Nachweisen nachgewiesen werden.

Erklärung[Bearbeiten]

Aufschluss von Zinndioxid

Saurer Aufschluss[Bearbeiten]

Der saure Aufschluss wird verwendet um basische oder amphotere Metalloxide, vor allem Eisen(III)-oxid Fe2O3, Chrom(III)-oxid Cr2O3 und Aluminiumoxid Al2O3, aufzuschließen.

Durchführung[Bearbeiten]

Die Substanz wird mit der sechsfachen Menge  Kaliumhydrogensulfat verrieben und bei so niedriger Temperatur wie möglich (s.u.) in einem Nickel- oder Platintiegel(!) geschmolzen. Porzellantiegel sind ungeeignet, da das Reagens Aluminium aus dem Porzellan löst und die Analyse verfälschen kann. Die Reaktion ist beendet, sobald aus der klaren Schmelze Schwefeltrioxid als weißer Nebel zu entsteigen beginnt. Der Schmelzkuchen wird in verdünnter Schwefelsäure gelöst. Zum Aufschluss von Aluminiumoxid kann der Schmelzkuchen auch in verdünnter Natronlauge gelöst werden (Bildung von Tetrahydroxyaluminat). Der entstandene Komplex kann durch Säure als Aluminiumhydroxid gefällt werden.

Erklärung[Bearbeiten]

Das eigentliche Aufschlussreagens ist das in der Hitze entstehende Kaliumdisulfat und das sich daraus entwickelnde Schwefeltrioxid. Bei ca. 250 °C bildet sich zunächst aus Kaliumhydrogensulfat Kaliumdisulfat (Pyrosulfat):

Kaliumdisulfat zersetzt sich bei höheren Temperaturen in Kaliumsulfat und Schwefeltrioxid:

Aufschluß von Eisen(III)-oxid:

Kaliumhydroxidauszug[Bearbeiten]

Da der alkalische Sturz nach der Ammoniumsulfidfällung Anfängern häufig Schwierigkeiten bereitet, kann für schwer nachweisbare Stoffe ein Kaliumhydroxidauszug aus der Ursubstanz hergestellt werden. Hierfür wird die Ursubstanz mit 3 Kaliumhydroxid-Plätzchen und 5 ml Wasser versetzt. Es fallen Kupfer, Bismut, Nickel, Cobalt, Eisen und Mangan unter Bildung schwerlöslicher Hydroxide aus. In Lösung verbleiben. Antimon, Zinn, Aluminium, Zink und Chrom, die nun mit spezifischen Nachweisreaktionen nachgewiesen werden können.

Nachweisreaktionen[Bearbeiten]

Antimon[Bearbeiten]

Nachweis als Antimonsulfid[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Fällungsreaktion
pH
Indikation oranger Niederschlag
Durchführung[Bearbeiten]

Hier wird konzentrierte Schwefelwasserstoffsäurelösung oder eine Alkalisulfidlösung zur Stoffprobe gegeben. Es muss jedoch beachtetet werden, dass vorher störende Arsen- und Zinn-Ionen auszufällen sind.

Erklärung[Bearbeiten]
Antimon- und Sulfid-Ionen reagieren im wässrigen Milieu zu Antimon(III)-sulfid.

Eisennagelprobe[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Redoxreaktion
pH <7
Indikation schwarze Flocken
Durchführung[Bearbeiten]

Dazu wird ein Eisennagel in die Antimonsalz-Lösung gelegt. Es bilden sich nach einigen Minuten bis Stunden eine schwarze Schicht elementarem Antimon. Lässt man den Nagel jedoch über Nacht im Reagenzglas liegen, so scheidet sich alles mögliche, was noch in der Lösung schwimmt, ab. Beobachtet man jedoch eine schwarze Schicht, so kann diese im Sauren wieder gelöst werden und weiter untersucht werden, z.B. durch eine Sulfidfällung (siehe oben).

Erklärung[Bearbeiten]
Antimon(III)-Ionen zu elementarem Antimon reduziert und elementares Eisen zu Eisen(II)-Ionen oxidiert.

Antimon-Nachweis mittels Marhscher Probe[Bearbeiten]

Alternativ kann auch die Marshsche Probe direkt aus der Ursubstanz durchgeführt werden.

Aluminium[Bearbeiten]

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Aluminium kommt in der Ammoniumsulfidgruppe vor und fällt nach dem Alkalisturz als farbloses Hydroxid aus. Alternativ kann man auch einen Kaliumhydroxidauszug versuchen und das Aluminium dort fällen.

Nachweis als Cobaltaluminat[Bearbeiten]

auch Cobaltblau, Dumonts Blau, Coelestinblau, Leithners Blau, Thénards Blau
Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Entstehung eines  Mischphasenoxidpigments
pH egal
Indikation blaue Schmelze
Durchführung[Bearbeiten]

Auf eine Magnesiarinne wird wenig Analysensubstanz und darauf ein paar Tropfen einer stark verdünnten  Cobaltnitratlösung gegeben. Ist die Schmelze nach dem Glühen im Bunsenbrenner blau, war Aluminium in der Probe. Es ist auf eine geringe Dosierung des Cobaltnitrats zu achten, da bei Cobaltnitratüberschuss  Cobaltoxid entsteht, das eine eventuelle Blaufärbung übertönen kann.

Erklärung[Bearbeiten]
Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:
Aluminium-Ionen, Cobalt-Ionen und Oxidionen reagieren zum blauen Cobaltaluminat.

Cobaltaluminat ist ein Cobalt-Aluminium-Spinell, die Strukturformel lautet

CoO·Al2O3 (Cobalt(II)-oxid und Aluminiumoxid)

Nachweis als fluoreszierender Morinfarblack[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Komplexbildung
pH neutral bis essigsauer, vorher basisch
Indikation grüne Fluoreszens mit UV-Licht
Durchführung[Bearbeiten]

Zunächst mit  Salzsäure versetzen, um eventuell vorhandenes Aluminium zu lösen. Anschließend mit  Kaliumhydroxid stark alkalisch machen. Nun mit etwas Morin-Lösung versetzen und mit Eisessig (konzentrierte  Essigsäure) ansäuern. Unter der UV-Lampe sollte die Lösung nun stark grün fluoreszieren. Hinweis: unbedingt Blindprobe machen und vergleichen, da  Morin auch eine gewisse Eigenfluoreszenz hat.

Erklärung[Bearbeiten]

Al(III) bildet in neutralen sowie essigsauren Lösungen in Verbindung mit Morin eine fluoreszierende kolloidale Suspension. Aluminium-Morin-Reaktion.svg

Nachweis als Alizarin-S-Farblack[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Komplexbildung
pH neutral bis essigsauer, vorher basisch
Indikation Rotfärbung

Eine saure Lösung mit Aluminium-Ionen wird mit möglichst wenig Kaliumhydroxid basisch gemacht und zentrifugiert. 1 Tropfen des Zentrifugats wird auf der Tüpfelpalette oder auf dem Objektträger mit 1 Tropfen 0,1%ige Natriumalizarinsulfonatlösung (Alizarin S) versetzt und 1 mol/l Essigsäure bis zum Verschwinden der rotvioletten Farbe und danach noch ein weiterer Tropfen Essigsäure zugegeben. Die Bildung eines roten Niederschlags oder eine Rotfärbung zeigt Aluminium an. Der Niederschlag wird häufig erst nach einigem Stehen sichtbar. Die rotgefärbte Verbindung ist in verdünnter Essigsäure schwer löslich, während die rotviolette Färbung der ammoniakalischen Alizarin-S-Lösung beim Ansäuern in Gelb umschlägt.

Störung[Bearbeiten]

Eisen, Chrom und Titan geben ähnlich gefärbte, gegen Essigsäure stabile Lacke. Auch Erdalkaliionen in konzentrierter Lösung geben gefärbte Niederschläge mit Alizarin, die jedoch in Essigsäure löslich sind.

Erklärung[Bearbeiten]

Aluminium-Ionen bilden mit dem Farbstoff Alizarin S einen sogenannten Farblack

Aluminium-Ionen und Natriumalizarinsulfonat reagieren im alkalischen Milieu zum Alizarin Aluminium-Natriumkomplex, Schwefeldioxid und Wasser.

Arsen[Bearbeiten]

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Arsen fällt in der Schwefelwasserstoffgruppe als gelbes Arsensulfid aus.

Nachweis mittels Marshscher Probe[Bearbeiten]

Man sollte unbedingt die Marshsche Probe ausprobieren. Auch wenn diese aus der Ursubstanz durchgeführt wird und wie eine Vorprobe wirkt, ist die Nachweisreaktion sehr spezifisch und kann auch kleinste Menge Arsen zuverlässig anzeigen.

Nachweis mittels Bettendorfsche Probe[Bearbeiten]

Bettendorfsche Probe

Nachweis mittels Gutzeitsche Probe[Bearbeiten]

Gutzeitsche Probe

Nachweis mittels Fleitmannsche Probe[Bearbeiten]

Fleitmannsche Probe

Arsenat-Nachweis mit Magnesiumsalz[Bearbeiten]

 Arsenat-Ionen ähneln dem Phosphat-Anion. Entsprechend gibt es weitere, den Phosphat-Nachweisen ähnliche Reaktionen zur Identifikation von Arsenat:

Gibt man zu einer ammoniakalischen, ammoniumchloridhaltigen Lösung von Arsenat Magnesium-Ionen, so erhält man einen kristallinen Niederschlag von Magnesiumammoniumarsenat-Hexahydrat:

Arsenat reagiert mit Magnesiumionen, Ammoniumionen und Wasser zu Magnesiumammoniumarsenat-Hexahydrat.

Arsenatnachweis mit Molybdatlösung[Bearbeiten]

Eine weitere, dem Phosphatnachweis ähnliche Nachweisreaktion von Arsenat in wässriger Lösung ist die Fällung mit  Ammoniummolybdat. Der gelbe Niederschlag ist schwerlöslich in Säuren, aber gut löslich in Basen:

Dihydrogenarsenat reagiert mit Wasserstoffionen, Ammoniumionen und Molybdationen zu Ammoniumarsenomolybdat und Wasser.

Bettendorfsche Probe[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Redoxreaktion
pH <7 salzsauer
Indikation schwarzer Niederschlag / Braunfärbung der Lösung
Skull and crossbones.svg
Durchführung[Bearbeiten]

Bei der Bettendorfschen Probe wird die reduzierende Wirkung des  Zinn(II)-chlorids ausgenutzt. Dieser Nachweis ist innerhalb der Arsengruppe spezifisch für Arsen. Es werden 5 Tropfen der Probelösung auf einem Uhrglas mit 3 Tropfen verdünntem  Ammoniakwasser, 1 Tropfen 30%-igem  Wasserstoffperoxid und 3 Tropfen 0,1 molarer  Magnesiumchloridlösung versetzt und langsam zur Trockne eingedampft. Der Rückstand wird nach kurzem Erhitzen auf Rotglut mit 3 bis 5 Tropfen Zinn(II)-chloridlösung versetzt und schwach erwärmt. Ein schwarzer Niederschlag bzw. eine Braunfärbung der Lösung deutet auf Anwesenheit von Arsen. Sehr kleine Arsenmengen lassen sich nachweisen, wenn man mit  Ether oder  Amylalkohol ausschüttelt, die Folge ist eine schwarze Zone in der Grenzschicht.

Erklärung[Bearbeiten]
Arsen(III)-Ionen reagieren mit Zinn(II)-Ionen und Chlorid-Ionen zu braunschwarzem, elementarem Arsen und dem Hexachlorostannat(IV)-Komplexion.

Nachweis von Arsen und Antimon mittels Fleitmannscher Probe[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Redoxreaktion
pH >7 alkalisch
Indikation Gelbfärbung, allmählich schwarz
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Bei der Fleitmannschen Probe wird im alkalischen Medium Arsenwasserstoff gebildet:

Durchführung[Bearbeiten]

Dazu wird die Probelösung in einem kleinen Erlenmeyerkolben mit  Kaliumhydroxid und  Aluminiumpulver erhitzt. Eventuell entstehender Schwefelwasserstoff wird mit  Blei(II)-acetatlösung (auf einem Wattebausch in der Mündung des Reagenzglases) abgefangen. Die Öffnung des Kolbens wird mit einem Filterpapier bedeckt, das mit  Silbernitratlösung oder  Quecksilber(II)-chloridlösung getränkt ist. Eine Gelbfärbung, die allmählich in Schwarz übergeht bzw. eine sofortige Braunfärbung zeigen Arsen an.

Erklärung[Bearbeiten]

Reaktionsgleichungen für die Reaktion mit Silbernitrat sind identisch mit der Gutzeitschen Probe.

Arsen(III)-Ionen reagieren mit Aluminium im alkalischen Medium zu  Arsenwasserstoff und zum Tetrahydroxoaluminat(III)-Ion.
Arsenwasserstoff reagiert mit Quechsilber(II)-chlorid zum braungefärbten Arsenmercurid und  Chlorwasserstoff.

Nachweis von Arsen und Antimon mittels Gutzeitscher Probe[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Redoxreaktion
pH <7 schwefelsauer
Indikation Gelbfärbung, anschließende Schwärzung
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Durchführung[Bearbeiten]

Etwas Ursubstanz wird in einem kleinem Erlenmeyerkolben mit einer  Zinkgranalie und etwas  Schwefelsäure versetzt. Der Kolben wird mit einem Wattebausch verschlossen und auf seine Öffnung ein Filterpapier mit etwas festem  Silbernitrat und einigen Tropfen Wasser gelegt. Durch  Arsenwasserstoff kommt es zur Gelbfärbung des Nitrats und anschließender Schwärzung durch elementares Silber.

Erklärung[Bearbeiten]

Arsen(III)-Ionen bilden mit naszierendem Wasserstoff Arsenwasserstoff, welcher mit Silbernitrat zu dem gelben Doppelsalz Silberarsenidnitrat reagiert. Dieses färbt sich nach einigem Stehen unter Silberbildung schwarz.

Arsenwasserstoff reagiert mit Silbernitrat zu Silberarsenidnitrat und Salpetersäure.
Silberarsenidnitrat reagiert mit Wasser zu elementarem Silber, arseniger Säure und Salpetersäure.

Nachweis von Arsen und Antimon mittels Marshscher Probe[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Redoxreaktion
pH <7 salzsauer
Indikation orange Flamme, schwarzer Spiegel
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Aufbau

Die  Marshsche Probe ist eine Nachweisreaktion mit der man noch kleinste Mengen Arsen oder Antimon zuverlässig nachweisen kann. Sie stammt von dem englischen Chemiker James Marsh und erlangte 1832 Bekanntheit, weil es der erste gute gerichtsmedizinische Nachweis für das hochgiftige Arsen war. Es eignet sich gut als Vorprobe aus der Ursubstanz.

Durchführung[Bearbeiten]

Gefahren: Es gibt ein paar Dinge zu beachten: Arsensalze sowie das entstehende Arsenwasserstoffgas sind hochgiftig, also mit Handschuhen und unter dem Abzug arbeiten. Das Gasgemisch ist brisant, also vorher Knallgasprobe machen, ansonsten gibt es eine unangenehme kleine Explosion im Reagenzglas mit hochgiftigen Substanzen. Wenn man den Versuch aber richtig durchführt und sich an die Sicherheitsvorschriften hält, ist er nicht gefährlich.

Zunächst erwärmt man eine Tropfpipette, zieht diese vorsichtig aus und biegt sie wie in der Abbildung zurecht und steckt einen Stopfen durch das dickere Ende der Pipette. Die Konstruktion kann mehrfach verwendet werden. Man gibt etwas Salzsäure, Zinkperlen, Kupfersulfat und einen Teil der Analysensubstanz in ein Reagenzglas (1). Es sollte eine sprudelnde Reaktion unter Bildung von Wasserstoffgas entstehen. Bevor man weitermacht sollte man eine  Knallgasprobe machen: wenn es nur noch leicht ploppt setzt man die präparierte Pipette mit Stopfen auf. Man kann jetzt einen Teil des Glasrohres erwärmen (2) und im Glas auf eine Metallspiegel achten (3). Meist zündet man jedoch den Wasserstoff an dem verjüngten Ende Pipette an (4) und kann dann mit der Flamme auf der Unterseite einer Porzellanabdampfschale einen schwarzen Spiegel hinterlassen. Man kann damit regelrecht "malen".

Um nun zu prüfen ob Antimon oder Arsen in der Probe ist, gibt man eine ammoniakalische Wasserstoffperoxid-Lösung auf den schwarzen Spiegel. Arsen löst sich, Antimon nicht. Man kann den schwarzen Spiegel auch weiter untersuchen um zweifelsfrei Arsen nachzuweisen. Dafür erhitzt man die Lösung um Wasserstoffperoxid zu vertreiben, säuert an und versucht eine Fällung mit Schwefelwasserstoff. Arsen fällt dabei als gelbes Arsensulfid und kann weiter untersucht werden.

Erklärung[Bearbeiten]

Der Nachweis beruht darauf, dass Zink und Säure  naszierenden (sehr reaktiven) Wasserstoff bilden, der sofort mit  Arsenik den  Arsenwasserstoff bildet. Das Kupfersulfat dient dazu die Reaktion durch Bildung eines Lokalelements an den Zinkstückchen zu beschleunigen.

Arsen(III)-oxid reagiert mit Zink in saurer Lösung zu Arsenwasserstoff, Zink(II) und Wasser
Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Barium[Bearbeiten]

Barium verbleibt im Trennungsgang in der Ammoniumcarbonatgruppe. Es lässt sich wie die meisten Erdalkaliionen bevorzugt mittels Flammenfärbung aufspüren.

Nachweis als Bariumsulfat[Bearbeiten]

1. Bariumhydroxid, 2. Bariumcarbonat, 3. Bariumsulfat
Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Fällungsreaktion
pH egal
Indikation weißer Niederschlag
Durchführung[Bearbeiten]

Zur Probelösung wird Sulfatlösung (z.B. verdünnte  Schwefelsäure) geben. Mit Ba2+ entsteht ein weißer Niederschlag.

Erklärung[Bearbeiten]
Bariumkationen und Sulfatanionen reagieren zum weißen  Bariumsulfat.
Störung[Bearbeiten]

Calcium und Strontium stören.

Bismut[Bearbeiten]

Nachweis als Bismutiodid[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Fällungsreaktion, Komplexbildung
pH <7 HNO3 oder H2SO4
Indikation schwarzer Niederschlag, orange Lösung
Durchführung[Bearbeiten]

Nach Zugabe von Iodidlösung fällt schwarzes Bismutiodid aus, welches sich im Iodidüberschuss als oranger Komplex löst.

Erklärung[Bearbeiten]

Zunächst eine Fällungsreaktion zu schwarzem Bismutiodid:

Bismut(III)-Ionen und Iodid-Ionen reagieren zu Bismut(III)-iodid.

Im Überschuss von Iodidlösung kommt es zur Bildung eines orangen Komplexes:

Bismut(III)-iodid und Iodid-Ionen reagieren zum Tetraiodobismutat(III)-Komplex.

Nachweis als Bismut[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Redoxreaktion
pH 6,5-8
Indikation schwarzer Niederschlag
Durchführung[Bearbeiten]

Zum Nachweis von Bismut(III)-Kationen sollte die zu untersuchende Lösung erst einmal neutralisiert werden (pH 6,5-8). Anschließend wird alkalische Zinn(II)-Lösung hinzugegeben. Die Zinn(II)-Ionen wirken dabei als Reduktionsmittel, sie reduzieren also Bismut(III)-Ionen zu elementarem, schwarzem Bismut, welches in wässriger Lösung ausfällt.

Erklärung[Bearbeiten]
Bismut(III)-Ionen und Zinn(II)-Ionen reagieren zu elementarem Bismut und Zinn(IV)-Ionen.

Nachweis mittels Bismutrutsche[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Komplexbildungsreaktion
pH <7 HNO3
Indikation zitronengelber Komplex
Durchführung[Bearbeiten]

Zum Nachweis aus der Ursubstanz kann man die "Bismutrutsche" mit  Thioharnstoff verwenden. Dieser Nachweis gilt als ziemlich sicher da eventuell störende Ionen vorher ausfallen. Ein angefeuchtetes Filterpapier wird in der Mitte geknickt und in folgender Reihenfolge mit der Ursubstanz und den Fällungsmitteln beschichtet. Zunächst legt man die Ursubstanz auf das Filterpapier, dann  Natriumfluorid, welches mit Aluminium und Eisen einen Komplex bildet, nun  Natriumchlorid, welches Silber und Quecksilber fällt, es folgt  Kaliumnatriumtartrat, das mit Antimon und Zinn einen Komplex bildet und schließlich Thioharnstoff als eigentliche Nachweisreagenz. Nun hält man das Filterpapier schräg und tropft verdünnte  Salpetersäure darauf und lässt diese auf dem Filterpapier "rutschen". Bei Anwesenheit von Bismut entsteht ein zitronengelber Thioharnstoff-Komplex.

Erklärung[Bearbeiten]

Blei[Bearbeiten]

Nachweis als Bleiiodid[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Fällungsreaktion
pH <7 bis 7
Indikation gelber Niederschlag
Durchführung[Bearbeiten]
Skull and crossbones.svg

Gibt man zur der Analysenlösung etwas  Kaliumiodid so entsteht ein voluminöser gelber Niederschlag, der sich im Überschuss von Iodidlösung wieder löst.

Die Verbindung lässt sich auch Umkristallisieren: dafür erhitzt man die Lösung mit einem Bunsenbrenner, so dass das  Blei(II)-iodid wieder in Lösung geht. Nach dem Abkühlen fällt das Bleiiodid wieder in gelben glitzernden Plättchen aus.

Erklärung[Bearbeiten]
Blei(II)-Ionen und Iodid-Ionen reagieren zum schwer löslichen, gelbfarbenden Blei(II)-iodid.

Nach Zugabe weiterer Iodidlösung reagiert das Blei(II)-Iodid zum farblosen Tetraiodoplumbat(II)-komplex weiter.

Blei(II)-iodid und Iodid-Ionen reagieren zum gut löslichen, farblosen Tetraiodoplumbat(II)-komplex.
Störung[Bearbeiten]

Der Nachweis wird durch viele andere Schwermetall-Kationen gestört, daher müssen diese vorher abgetrennt werden. Im Kationentrennungsgang erfolgt dies in der Salzsäuregruppe und in der Schwefelwasserstoffgruppe.

Nachweis als Bleichromat[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Fällungsreaktion
pH >7
Indikation gelber Niederschlag, in Natronlauge rot
Durchführung[Bearbeiten]
Skull and crossbones.svg

Bei Versetzen einer Blei(II)-Ionen-haltigen Lösung mit  Kaliumchromat kommt es zur Bildung eines gelben, in  Essigsäure und  Ammoniak unlöslichen, jedoch in  Natronlauge und  Salpetersäure löslichen, kristallinen Niederschlages. Die Kristallstruktur kann unter dem Mikroskop betrachtet werden. Dabei ist zu beachten, dass die Reaktion aufgrund des "Chromat-Dichromat-Gleichgewichtes" im richtigen pH-Wert-Bereich (am besten >6) durchgeführt wird.

Die schwach alkalische Lösung wird mit wenig verdünnter Kaliumchromat-Lösung versetzt und anschließend mit verdünnter Essigsäure schwach angesäuert, Folge: ein Niederschlag von gelbem, schwer löslichem Bleichromat, das sich in Essigsäure nicht löst, entsteht. Beim Behandeln mit etwas Natronlauge bildet sich rotes, basisches Bleichromat.

Erklärung[Bearbeiten]
Blei(II)-Ionen und Chromat-Ionen reagieren zum schwer löslichen, gelbem Bleichromat.
Bleichromat reagiert mit Natronlauge zu rotbraunem basischem Bleichromat und Natriumchromat.

Bor[Bearbeiten]

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Bor kommt im anorganischen Praktikum als Borat BO32– oder Borsäure H3BO3 vor.

Borat[Bearbeiten]

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Die Standardreagenz dieser Stoffklasse ist  Borax (Natriumborat), ein weißes bis gräulich gefärbtes Salz.

Borat-Nachweis als Methylester[Bearbeiten]

Durchführung[Bearbeiten]
Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Veresterung
pH <7 schwefelsauer
Indikation grüne Flamme
Skull and crossbones.svg
Boratflamme

Die Analysensubstanz wird mit  Methanol und einigen Tropfen Schwefelsäure als Katalysator versetzt. Die Dämpfe werden in einem abgedunkelten Abzug vorsichtig angezündet. Der Nachweis ist positiv, wenn sich die Flamme grün färbt.

Erklärung[Bearbeiten]
Borat-Ionen und Methanol reagieren unter dem Katalysator Schwefelsäure zu Trimethylborat und Hydroxid-Ionen.

Die Dämpfe des Methanol/Trimethylborat-Gemisches werden entzündet. Es erscheint eine leuchtend grüne Flamme.

Beim Verbrennen des Trimethylborats entsteht Kohlenstoffdioxid, Wasser und Bortrioxid


Borsäure[Bearbeiten]

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

 Borsäure (Orthoborsäure) ist ein weißer Feststoff.

Mannito-Borsäure-Komplex[Bearbeiten]

Durchführung[Bearbeiten]
Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Komplexbildung
pH =7 neutral
Indikation Absinken des pH-Wertes

Ein wässriger Auszug wird mit 0,1 molarer  Natronlauge auf einen pH-Wert von 7 eingestellt. Nach der Zugabe von 0,5 g  Mannit wird der pH-Wert erneut vermessen. Ein deutliches Absinken des pH-Wertes zeigte die Anwesenheit von Borsäure in der Probe an.

Erklärung[Bearbeiten]

Die sehr schwache Säure wird durch Umsetzung mit mehrwertigen Alkoholen wird in ihrer Säurestärke erheblich gesteigert:

Bildung von Borsäure-Mannitol-Ester

Dies ist bedingt durch eine Verschiebung des Gleichgewichtes auf die rechte Seite hin zu einem Tetraoxoborat-Derivat in Folge einer  Veresterung.

Cadmium[Bearbeiten]

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Nachweis als Cadmiumsulfid[Bearbeiten]

Cadmium weist man durch Zugabe von Natrium- oder Ammoniumsulfidlösung zur essigsauren Cadmiumsalzlösung nach: Es entsteht ein gelber Niederschlag von Cadmiumsulfid. Im Kationentrenngang ist Cadmium zuvor von störenden Begleitmetallen bzw. -schwermetallkationen im Schwefelwasserstoffgruppe zu trennen. Insbesondere Kupferionen stören hier diesen Nachweis und müssen zuvor mit giftigem Kaliumcyanid „maskiert“ werden.

Durchführung[Bearbeiten]
Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Fällungsreaktion
pH >7
Indikation gelber Niederschlag
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Kupfersalze müssen im Kationentrenngang vor dem Cadmiumnachweis aufwändig in einen farblosen Tetracyanidocuprat(II)-Komplex überführt werden: Nach Zugabe von  Zyankali (KCN) zur Hauptlösung der Kupfergruppe muss sich die Lösung entfärben (ein zusätzlicher Nachweis für Cu; Achtung: Ab hier die Lösung nicht mehr ansäuern, sonst entsteht hochgiftige  Blausäure (HCN-Gas)! Bei der Entsorgung beachten – mit konz.  Wasserstoffperoxid entgiften!). Wenn man bis zur vollständigen Entfärung KCN zugegeben hat, kann man dann mit einer Sulfid-Lösung das gelbe  Cadmiumsulfid CdS ausfällen, ohne dass schwarzes Kupfer(II)-sulfid stört.

Erklärung[Bearbeiten]
Kupfer und Cyanid reagiert zum farblosen Tetracyanidocuprat(II)-Komplex
Cadmium(II)-Ionen und Sulfid-Ionen reagieren im wässrigen Milieu zum gelben Cadmiumsulfid, welches ausfällt.

Carbonat[Bearbeiten]

Carbonat-Nachweis nach Kohlendioxidentwicklung[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Verdrängungsreaktion
pH <7 salzsauer
Indikation getrübtes Barytwasser
Mögliche Versuchsanordnung
Durchführung[Bearbeiten]

Carbonat-Ionen (CO32−) lassen sich durch Zugabe von Salzsäure nachweisen, bei der Kohlenstoffdioxid entsteht. Als Vorversuch kann man festes Analysegut mit konzentrierter Salzsäure versetzen. Eine Gasentwicklung (CO2) deutet auf Carbonat hin. Bei Durchführung dieses Tests im Reagenzglas sollte die Flamme eines eingebrachten brennenden Spans erstickt werden.

Das entstehende Gas kann auch durch eine Fällungsreaktion identifiziert werden: Das gasförmige Kohlenstoffdioxid wird in Kalk- oder  Barytwasser geleitet, z. B. über eine Rohrkonstruktion. Einfacher ist es, ein Gärröhrchen (Carbonatröhrchen), das an dem einen Ende in einem durchbohrten Stopfen steckt, mit Kalk- oder Barytwasser zu füllen und mit Stopfen auf das Reagenzglas mit Säure und Analysensubstanz zu stecken. Der Nachweis ist positiv wenn sich eine weiße Trübung von Calcium- bzw. Bariumcarbonat bildet.

Falls man Blasen sieht, aber die Kalk-/Barytwasserlösungen sich nicht trüben, kann es sein, dass das Carbonat zu schnell ausgetrieben wird. Dann bietet es sich an, eine schwächere Säure zu nehmen (z. B. Essigsäure) und das Gemisch länger im Wasserbad mit Gärröhrchen zu erwärmen. Die Trübung bildet sich dann mit der Zeit.

Erklärung[Bearbeiten]
Carbonate reagieren mit Salzsäure zu gasförmigem Kohlendioxid, Chlorid und Wasser
Bariumhydroxid und Kohlenstoffdioxid reagieren zu Bariumcarbonat und Wasser
Störung[Bearbeiten]

Bei dem Versuch ist der störende Einfluss von Sulfit- und Thiosulfationen zu beachten. Diese können durch vorheriges Zutropfen von Wasserstoffperoxidlösung entfernt werden.

Chrom[Bearbeiten]

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Chrom kommt in den klassischen Trennungsgängen in der Ammoniumsulfidgruppe im alkalischen Sturz vor und kann auch im Kaliumhydroxidauszug abgetrennt werden.

Nachweis als Chromat[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Redoxreaktion
pH >7
Indikation gelbe Lösung (in Säuren orange), mit Barium gelber NS
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Chrom(III)-salze ergeben bei der Reaktion mit dem „Alkalischen Bad“ (Ätznatron in konz.  Wasserstoffperoxidlösung) gelbe  Chromatlösungen, die im Sauren zu orangem Dichromat reagieren:

Chrom(III)-Ionen reagieren im alkalischen Bad zu gelben Chromat-Ionen und Wasser.

Auch im sauren Medium können Chrom(III)-salze aufoxidiert werden. Dazu sind jedoch besonders starke Oxidationsmittel notwendig, so zum Beispiel Peroxodisulfate.

Chrom(III)-Ionen reagieren im wässrigen Milieu mit Peroxodisulfaten zu orangefarbenden Dichromat-Ionen sowie Sulfat-Ionen und Wasserstoff-Ionen.

Bei der Oxidationsschmelze mit Soda und Salpeter werden Chrom(III)-Ionen hingegen wieder zu gelben Chromat-Ionen gemäß folgender Reaktionsgleichung aufoxidiert:

Chrom(III)oxid reagiert mit Soda und Salpeter zu gelbfarbendem Natriumchromat, Kaliumnitrit und Kohlenstoffdioxid.

Auch bei den Vorproben tritt beim Schmelzen der Salzperle mit Phosphorsalz oder Borax eine charakteristisch grüne Färbung mit Chrom(III)-Ionen auf.

Mit Bariumsalzen entsteht ein gelbes  Bariumchromat. Hierfür wird alkalische Chromatlösung mit  Eisessig sauer gemacht (pH 3-5) und mit  Natriumactetat gepuffert. Anschließend kann mit  Bariumchlorid ausgefällt werden. Bariumchromat löst sich in HCl wieder.

Bariumsalzen fällen  Chromate als gelbes Bariumchromat

Nachweis als Chrompentoxid[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Komplexbildung
pH <7
Indikation blaue Etherschicht (oben)
Durchführung[Bearbeiten]
Skull and crossbones.svg

Die Lösung muss salpetersauer sein. Sie wird im Reagenzglas mit  Ether überschichtet, mit einigen Tropfen  Wasserstoffperoxid (30%) versetzt und geschüttelt. Bei einer blauen Etherschicht (oben) war Chrom vorhanden. Die Färbung verschwindet bald wieder und ist wenn überhaupt dann nur leicht blau.

Erklärung[Bearbeiten]

Der blaue Komplex von Chrompentoxid (auch Chrom(VI)-peroxid oder Schmetterlingskomplex) ist nur in Ether stabil.

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:
1: Cobaltnitrat, 2: Cobaltsulfid, 3: Cobalthydroxid, 4: blaue Carbonate wechselnder Zusammensetzung

Cobalt[Bearbeiten]

Cobalt-Kationen werden im Kationentrennungsgang in der Ammoniumsulfidgruppe neben Nickel-Kationen als schwarzes Cobalt(II)-sulfid gefällt.

Cobalt-Kationen reagieren in nichtsaurer, acetathaltiger Lösung mit Ammoniumsulfid zum schwarzem Cobalt(II)-sulfid und Ammonium-Ionen.

Wird unter starkem Luftzutritt und bei Gegenwart von überschüssigem Ammoniumsulfid gefällt, bildet sich aus Cobalt(II)-sulfid zunächst Hydroxocobalt(III)-sulfid, das in Cobalt(III)-sulfid übergeht.

Cobaltsulfid reagiert in wässriger Lösung mit Sauerstoff zum Hydroxocobalt(III)-sulfid, welches mit Schwefelwasserstoff zum Cobalt(III)-sulfid weiterreagiert. Als Nebenprodukt entsteht Wasser.

Eine relativ aussagekräftige Vorprobe für Cobalt ist die Borax- und Phosphorsalzperle, die von Cobaltionen intensiv blau gefärbt wird.

Nachweis als Cobalthydroxid[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Komplexbildung
pH >>7
Indikation blauer, im Überschuss roter Niederschlag

Bei Zugabe einer starken Hydroxidlösung, z. B. Natriumhydroxidlösung zu der zu untersuchenden Stoffprobe bildet sich zuerst ein blauer Niederschlag eines basischen Cobaltsalzes wechselnder Zusammensetzung.

Cobalt-Kationen reagieren in der Kälte (max. 15°C) mit Hydroxid-Ionen zum Hydroxocobalt(II)-komplexion. Der Komplex kann mit verschiedensten Anionen basische Salze bilden.

Bei Erhitzung der immer noch alkalischen Probelösung zerfällt das Hydroxocobalt(II)-komplexion und es bildet sich das rosenrote Cobalt(II)hydroxid.

Hydroxocobalt(II)-Ionen reagieren unter Hitze in alkalischer Lösung in das rosenrote Cobalt(II)hydroxid.

Nachweis als Thiocyanatokomplex[Bearbeiten]

Von links nach rechts:CoCl2-Hexahydrat 1%; CoCl2-Lösung + 2% NH4SCN; CoCl2-Lösung + 2% NH4SCN + 40% Butanol; CoCl2-Lösung + 20% NH4SCN
Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Komplexbildung
pH
Indikation pinke Lösung

Bei Zugabe von Thiocyanat (am besten festes Salz statt Lösung) entsteht je nach Konzentration eine pinkfarbene bis blaue Lösung. Der blaue Komplex kann mit einem organischen Lösungsmittel (z. B. Butanol) extrahiert werden.

Erklärung[Bearbeiten]
Cobalt-Kationen reagieren im wässrigen Milieu bei Zugabe von Thiocyanat-Ionen zum pinken Pentaaquathiocyanatocobalt(II)-komplex.
Störung[Bearbeiten]

Der Nachweis mit Thiocyanat interferiert mit Eisen- und Kupfer-Kationen.

Eisen[Bearbeiten]

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Eisen lässt sich mit Blutlaugensalzen aus der Ursubstanz nachweisen, falls kein weiterer Stoff mit dem Blutlaugensalz ebenfalls zu farbigen Niederschlägen reagiert, siehe Nachweisreagenzien#Blutlaugensalze.

Im Kationentrennungsgang fällt Eisen erstmals in der Hydrolysegruppe als braunes  Eisenhydroxid: Zu dem Filtrat aus der Schwefelwasserstoffgruppe gibt man konzentrierte  Salpetersäure um Fe2+ zu Fe3+ zu oxidieren. Dann gibt man dazu noch konzentriertes Ammoniakwasser.

Eisen(III)-Kationen reagieren mit Ammoniak zu braunem Eisenhydroxid und Ammoniumionen

Danach erfolgt die Abtrennung in der Ammoniumsulfidgruppe:

Eisenhydroxid und  Ammoniumsulfid reagiert zu braunem  Eisen(II)-sulfid und  Ammoniumhydroxid

Eisen(II) mit rotem Blutlaugensalz[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Bildung eines  Charge-Transfer-Komplexes
pH <7 salzsauer
Indikation tiefblauer Niederschlag
Eisen(II)-sulfat (schwach gelb-grünlich) sowie Eisen(III)-chlorid (gelb-bräunlich) und deren Nachweise mit Blutlaugensalzen

Hierfür wird die Analysenlösung mit verdünnter Salzsäure und  rotem Blutlaugensalz versetzt. Dabei entsteht ein Eisen(II)-Eisen(III)-Komplex, der tiefblau ist und sich in wässriger Lösung langsam absetzt, er ist also schwer wasserlöslich (siehe Bild zweites Reagenzglas von links). Das Pigment trägt den Namen  Berliner Blau (auch Pariser Blau, Französischblau, Eisencyanblau, Turnbulls Blau, Bronzeblau, Preußisch Blau, Pottascheblau, Chinesischblau, Miloriblau, Stahlblau, Tintenblau, Tonerblau).

Erklärung[Bearbeiten]

Es läuft in gewissem Sinne jedoch keine  Komplexbildungsreaktion ab, sondern zunächst lediglich ein Ionenaustausch /  Fällungsreaktion, in dessen Niederschlagsprodukt dann jedoch beide Eisenionen unterschiedlicher Wertigkeit wie in einem agieren können (engl.: charge transfer):

Eisen(II)-Ionen reagieren mit Kaliumhexacynanidoferrat(III) zu einem Eisenhexacyanidoferratkomplex und Kaliumionen

Eisen(III) mit gelbem Blutlaugensalz[Bearbeiten]

Durchführung[Bearbeiten]

Eisen(III)-Ionen lassen sich analog mit  gelbem Blutlaugensalz nachweisen, wobei ein Eisen(III)-Eisen(II)-Komplex entsteht, der auch tiefblau gefärbt ist, aber im Gegensatz zum Eisen(II)-Eisen(III)-Komplex sich kolloid in Wasser löst.

Erklärung[Bearbeiten]
Eisen(III)-Ionen reagieren mit Kaliumhexacyanidoferrat(II) zu einem Eisenhexacyanidoferratkomplex und Kaliumionen.

Bei dieser Nachweisreaktion entsteht  Berliner Blau, ein wichtiger Farbstoff. Turnbulls Blau und Berliner Blau sind trotz der hier angegebenen, unterschiedlichen Formeln identisch – nur ihre Herstellungswege sind unterschiedlich: Die Gewinnung von Turnbulls Blau erfolgt durch das Umsetzen von Eisen(II)-salzen mit Kaliumhexacyanoferrat(III) (rotem Blutlaugensalz) in wässriger Lösung – die von Berliner Blau durch Umsetzen von Eisen(III)-salzen mit Kaliumhexacyanoferrat(II) (gelbes Blutlaugensalz).

Mittels  EPR- und  Mößbauerspektroskopie konnte jedoch festgestellt werden, dass die Reaktionsprodukte beider Nachweisreaktionen weitgehend identisch sind, da folgendes Gleichgewicht besteht:

Eisen(III) mit Thiocyanat[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Komplexbildung
pH <7 salzsauer
Indikation blutroter Niederschlag
Eisen(III)-Lösung und Eisen(III)thiocyanat
Durchführung[Bearbeiten]

Alternativ kann man Eisen(III)-salze (siehe Bild linkes Reagenzglas, hier als Beispiel Eisen(III)-chlorid) einsetzen. Die Analysenlösung wird mit verdünnter Salzsäure versetzt und in dieser kann dann durch Zugabe einer Thiocyanatlösung Eisen nachgewiesen werden. Als Reagenzien eignen sich  Kaliumthiocyanat oder  Ammoniumthiocyanat („Rhodanid“). Dieser Nachweis wird manchmal wegen der Färbung bei positiver Probe auch als „Stierblutprobe“ bezeichnet.

Die Probe ist sehr empfindlich und wird auch in der Spurenanalytik eingesetzt. Hier ist besonders sauberes Arbeiten nötig, um das Ergebnis nicht zu verfälschen (z. B. keinen Edelstahlspatel in die salzsaure Probelösung eintauchen). Sicherheitshalber auch eine Blindprobe durchführen um eine Verunreinigung der Salzsäure oder des Reagens' selbst durch Eisen, z. B. aus Rost, welcher in kleinsten Partikeln in der Luft vorhanden sein könnte, und somit ein falsch-positives Ergebnis, auszuschließen.

Erklärung[Bearbeiten]

Es reagieren dabei die Eisen(III)-Kationen mit den Thiocyanat-Ionen zu einem blutroten Komplex, dem Pentaaquathiocyanatoeisen(III)-Ion. (siehe Bild rechtes Reagenzglas)

Eisen(III)-Ionen und Thiocyanat-Ionen reagieren in einem wässrigen Milieu zum Pentaaquathiocyanatoferrat(III)-komplex.
Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:
Nachweisreaktionen einiger Halogenide

Halogenide[Bearbeiten]

Halogenide sind chemischen Verbindungen der 7. Hauptgruppe des PSE (Halogene) mit der Oxidationszahl -I und kommen in Salzen als einfach negativ geladene Ionen daher.

Nachweise mit Silbersalzlösung[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Fällungsreaktion
pH <7 salpetersauer
Indikation weiße Niederschläge

Die Silbersalze der Halogenide Chlorid, Bromid und Iodid zeichnen sich durch ihre Schwerlöslichkeit aus. Aus salpetersaurer Lösung fallen sie als dicker („käsiger“) weißer (Chlorid) bzw. gelblicher (Bromid, Iodid) Niederschlag aus.

Zu beachten ist, dass Fluorid-Ionen, die ja auch unter die Halogenid-Ionen zählen, keinen Niederschlag mit Silbersalzlösung bilden, da Silberfluorid ein in Wasser gut lösliches Salz ist.

Durchführung[Bearbeiten]
AgX Niederschläge: X = I, Br, Cl; NH3 Zugabe daneben)

Zum Nachweis wird die Probelösung mit Salpetersäure HNO3 angesäuert und mit etwas Silbernitratlösung AgNO3 versetzt. Der Niederschlag von Silberchlorid AgCl ist in Ammoniumcarbonatlösung (NH4)2CO3 löslich, wobei der Diamminsilber(I)-chlorid-Komplex [Ag(NH3)2]Cl entsteht. Der Niederschlag von Silberbromid AgBr löst sich in konzentrierter Ammoniaklösung NH3 aq, und der von Silberiodid AgI bleibt zurück.

Erklärung[Bearbeiten]

Bei Iodid-Ionen (siehe Bild Reagenzglas 1): Ausbildung eines käsig-gelben Niederschlags. Silberiodid ist gänzlich unlöslich in Ammoniakwasser.

Iodid-Ionen reagieren mit Silbernitrat zu Silberiodid und Nitrat-Ionen.

Bei Bromid-Ionen (siehe Bild Reagenzglas 3): Ausbildung eines weiß/gelblichen Niederschlags.

Bromid-Ionen reagieren mit Silbernitrat zu Silberbromid und Nitrat-Ionen.

Silberbromid ist in konz. Ammoniakwasser etwas löslich. (Reagenzglas 4)

Silberbromid reagiert mit Ammoniakwasser zum löslichen Silberdiammin-Komplexion und Bromid-Ionen.

Bei Chlorid-Ionen (siehe Bild Reagenzglas 5): Ausbildung eines weißen Niederschlags.

Chlorid-Ionen reagieren mit Silbernitrat zu Silberchlorid und Nitrat-Ionen.

Silberchlorid ist selbst in schwach konz. Ammoniakwasser recht gut löslich. (Reagenzglas 6)

Silberchlorid reagiert mit Ammoniakwasser zum löslichen Silberdiammin-Komplexion und Chlorid-Ionen.
Störung[Bearbeiten]

Wenn man das Filtrat mit verdünnter Salpetersäure ansäuert, sollte das störende Ausfallen von Silbercarbonat vor der Zugabe von Silbernitratlösung verhindert werden.

Vor der Analyse sollte eine Sodaauszug vorgenommen werden, da z. B. Kupferionen stören, weil eine Kupfer(II)-salzlösung bei Zugabe von Ammoniak aufgrund der Bildung des Amminkomplexes [Cu(NH3)4]2+ tiefblau wird.

Silberhalogenidfällungen mit Zink unterscheiden[Bearbeiten]

Gibt man zu dem in Ammoniak gelösten Silberbromid elementarem Zink (Zn), so wird das Silber reduziert und somit Br in der Lösung freigesetzt. Dieses lässt sich nun mit Chlorwasser über die braune Färbung nachweisen.

Auch der Silberiodid-Niederschlag kann mit Zn reduziert werden, wobei die freiwerdenden Iodid-Ionen in Lösung gehen können. Auch dieses kann durch versetzen mit Chlorwasser nachgewiesen werden (violette Färbung)


Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Redoxreaktion
pH <8
Indikation Brom: orangebraun
Iod: rosaviolett, in O-haltigen LöMi braun

Nachweis als Brom und Iod[Bearbeiten]

Eine weitere Unterscheidungsmöglichkeit für Bromid und Iodid ist die Zugabe von  Chlorwasser oder (wenig)  Chloramin T mit  Salzsäure wobei die Halogenidionen zum Halogen oxidiert werden. Man gibt dann ein organisches Lösungsmittel wie  n-Hexan hinzu und löst die Halogene durch kräftiges Schütteln in der organischen Phase ( Extraktion). Brom oder Iod kann dort einfach aufgrund der Färbung identifiziert werden. Alternativ kann man auch mit  Chloroform extrahieren. Die organische Phase färbt sich braun bei Bromid und violett bei Iodid. Liegen beide Elemente vor, so ergibt sich eine Mischfarbe. Mit einiger Übung kann hier der Anteil der beiden Halogenide an der Mischung abgeschätzt werden. In sauerstoffhaltigen Lösungsmitteln wie  Diethylether ist Iod braun.

Erklärung[Bearbeiten]

Löst man Chloramin T in Wasser so entsteht  Hypochlorit, welches wiederum in Salzsäure nicht stabil ist.

Hypochlorit mit Salzsäure  synproportioniert zu Chlor und Chlorid.

Aufgrund der  elektrochemischen Spannungsreihe entsteht zunächst Iod und anschließend Brom.

Iodid-Ionen werden durch Chlor zu elementarem Iod oxidiert, welches sich in Hexan mit einer dunkelvioletten Färbung löst.
Bromid-Ionen werden durch Chlor zu elementarem Brom oxidiert, welches sich in Hexan mit einer braunorangenen Färbung löst.

Die Folgereaktion zu Bromchlorid färbt die Lösung weingelb.

Brom und Chlor reagieren zum weingelbem Bromchlorid
Störung[Bearbeiten]

Gestört wird dieser Nachweis, wenn die zu untersuchende Lösung gleichzeitig Sulfid- oder Thiosulfat-Anionen enthält. In diesem Fall fällt gelbweißer Schwefel als Trübung aus, da das Chlorwasser Sulfid zu Schwefel oxidiert. Auch darf der pH-Wert nicht über 8 liegen, da Halogene im alkalischen zu Hypohalogenitionen reagieren.

Im Überschuss von Chloramin T kann die Lösung farblos werden, daher am besten nur eine 10-prozentige Lösung ansetzen.

Nachweisreaktionen einiger Halogenide

Brom[Bearbeiten]

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Brom fällt in anorganischen Salzen als Bromid- und Bromatanion an.

Bromid[Bearbeiten]

 Bromid kann mit den anderen Halogeniden nachgewiesen werden.

Nachweis von Bromid mit Schwefelsäure[Bearbeiten]

Eine weitere Möglichkeit ist, die Substanz mit konzentrierter  Schwefelsäure zu erhitzen, wobei braune Dämpfe aufsteigen (elementares Brom). Hält man ein Filterpapier, das man mit  Fluorescein (z. B. von einem gelben Textmarker) versehen und angefeuchtet hat, über das Reagenzglas, färben die braunen Dämpfe das Papier an der entsprechenden Stelle braunrot.

Nachweisreaktionen einiger Halogenide

Chlor[Bearbeiten]

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Chlor fällt in anorganischen Salzen als Chlorid, Chlorit, Hypochlorit, Chlorat und Perchlorat an.

Chlorid[Bearbeiten]

 Chloride können mit den anderen Halogeniden nachgewiesen werden.

Perchlorat[Bearbeiten]

 Perchlorate können als Kaliumperchlorat nachgewiesen werden.

Durchführung[Bearbeiten]

Ein Teil der Urprobe wird mit einer Kaliumlösung versetzt und danach gut abgekühlt (Eiswasser). Ein feinkristalliner Niederschlag zeigt das Vorliegen von Perchlorat an.

Nachweisreaktionen einiger Halogenide

Iod[Bearbeiten]

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Iod fällt in anorganischen Salzen als Iodidanion I und Iodatanion IO3 an.

Iodid[Bearbeiten]

 Iodide in Lösung ergeben, erhitzt mit konzentrierter  Schwefelsäure, violette Dämpfe von elementarem Iod. Sie können mit den anderen Halogeniden nachgewiesen werden. Wichtig ist ebenfalls die Unterscheidung von Iodid und Iodat.

Unterscheidung von Iodid und Iodat (nach Kaiser)[Bearbeiten]

Die Unterscheidung von Iodid und Iodat nach Kaiser dient zum selektiven Nachweis von Iodid (auch Bromid) und Iodat nebeneinander in Substanzproben und −gemischen. Die Methode ist als Adaption und Verallgemeinerung der Anwendbarkeit der Iodidnachweise, die in Lehrbüchern, wie zum Beispiel Jander-Blasius' „Lehrbuch der analytischen und präparativen anorganischen Chemie“, aufgeführt werden, zu sehen.

Durchführung[Bearbeiten]

Die Probe (bei unlöslichen Proben der Sodaauszug) wird in einem Reagenzglas langsam mit verdünnter  Salpetersäure (c ≈ 3 mol/L) leicht angesäuert, bis die Gasentwicklung aufhört (es kann auch mit Indikatorpapier nachgeprüft werden) und dann mit  Chloroform unterschichtet. Färbt sich das Chloroform dabei braun oder violett, so ist dieses abzutrennen und die Probe zwei weitere Male mit Chloroform auszuschütteln, bis eine Färbung beim Unterschichten ausbleibt.

Die so behandelte Probe wird mit 30%igem  Wasserstoffperoxid versetzt und geschüttelt, gegebenfalls unter leichtem Erwärmen. Tritt hierbei eine violette Färbung des Chloroforms auf, so war Iodid zugegen; eine Braunfärbung weist auf Bromid hin. Liegen beide Halogenide vor, treten die Färbungen nacheinander auf.

Die angesäuerte, mit Chloroform unterschichtete Probe (s.o.) wird mit Zinkstaub versetzt und leicht erwärmt, womit nascierender Wasserstoff erzeugt wird. Eventuell vorhandenes Iodat wird von diesem zum Iod reduziert und das Chloroform färbt sich violett. Man sollte hierbei die Gasentwicklung im Reagenzglas im Auge behalten, da es unter Umständen zur Entzündung des Wasserstoffs am Brenner kommen kann.

Erklärung[Bearbeiten]

Iodid und Bromid werden hierbei von Wasserstoffperoxid im sauren Millieu zu Iod bzw. Brom oxidiert, die jeweils die Färbungen des Chloroforms verursachen.

Nachweisreaktionen einiger Halogenide

Fluorid[Bearbeiten]

 Fluorid ist ein Halogenid, lässt sich jedoch nicht mit den gleichen Nachweisen wie die übrigen Halogenide aufspüren.

Bleitiegelprobe / Wassertropfenprobe[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Verdrängungsreaktion
pH <7 schwefelsauer
Indikation weißes Silicumoxid
Durchführung[Bearbeiten]
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Bleitiegeltest mit Wassertropfen

Zum Nachweis der Fluorid-Anionen wird eine kleine Portion der Probe in einen Bleitiegel gegeben, mit gepulverter  Kieselsäure oder  Natriumsilicat versetzt und vermischt. Anschließend überschichtet man vorsichtig mit  Schwefelsäure. Es bildet sich das gasförmige  Siliciumtetrafluorid.

Man verschließt den Tiegel mit einer PVC-Platte, an deren Unterseite sich ein kleiner Wassertropfen befindet (dieser darf natürlich nicht in die Probe hängen) und lässt ihn ungefähr eine Minute stehen. Das SiF4 reagiert mit dem Wasser wieder zu weißem Siliciumoxid, das sich kraterförmig im Tropfen absetzt.

Eine Alternative zur PVC-Platte mit Wassertropfen ist ein schwarzes Filterpapier, das angefeuchtet wird. Das entweichende SiF4-Gas zersetzt sich dort zu SiO2, was an einem weißen Fleck erkennbar ist.

Ohne Kieselgel oder Natriumsilicat kommt man bei der Bleitiegelprobe / Wassertropfenprobe aus, wenn man einen Deckel mit Öffnung verwendet, auf dem sich Glas befindet (z. B.  Objektträger). Man befeuchtet die Probe im Bleitiegel mit Schwefelsäure, der entweichende  Fluorwasserstoff ätzt das Glas an (vgl #Ätzprobe / Kriechprobe).

Erklärung[Bearbeiten]
Fluorid-Ionen reagieren mit Schwefelsäure zu Sulfat-Ionen und Fluorwasserstoff.
Siliciumdioxid reagiert mit Fluorwasserstoff zu Silicumtetrafluorid und Wasser.

Ätzprobe / Kriechprobe[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Verdrängungsreaktion
pH <7 schwefelsauer
Indikation angeätztes Glas
Durchführung[Bearbeiten]
Skull and crossbones.svg

Für den Nachweis durch die Ätzprobe werden 10 bis 20 Tropfen konzentrierte  Schwefelsäure in ein sauberes trockenes Reagenzglas gegeben. Um sich davon zu überzeugen, dass das Glas zu diesem Zeitpunkt noch nicht angeätzt ist, schüttelt man kurz. Dabei beobachtet man, dass die Schwefelsäure sich an den glatten Reagenzglaswänden wie ein viskoses Öl verhält. Anschließend gibt man eine fluoridhaltige Substanz zu. Man erhitzt nun für etwa fünf Minuten vorsichtig über der entleuchteten Bunsenbrennerflamme. Man stellt beim erneuten Umschwenken fest, dass sich ein deutlicher Abperl-Effekt an den nun aufgerauten Reagenzglaswänden zeigt. Das Reagenzglas ist hinterher nicht mehr brauchbar.

Erklärung[Bearbeiten]
Fluorid-Ionen reagieren mit Schwefelsäure zu Sulfat-Ionen und Fluorwasserstoff.

Kalium[Bearbeiten]

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Kalium verbleibt im Trennungsgang in der löslichen Gruppe. Es lässt sich wie die meisten Alkalikationen bevorzugt mittels Flammenfärbung aufspüren.

Nachweis als Kaliumperchlorat[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Fällungsreaktion
pH egal
Indikation weißer Niederschlag
Durchführung[Bearbeiten]

Zur Probelösung werden einige Tropfen  Perchlorsäure (65 %) gegeben. Es fällt ein weißer Niederschlag aus. Zur Sicherheit wird mit dem Niederschlag noch eine Flammenfärbung durchgeführt (Cobaltglas!). Falls ein Spektrometer zur Verfügung steht, wird natürlich auch dieses verwendet. Der Nachweis ist nicht sehr empfindlich.

Erklärung[Bearbeiten]
Kalium-Ionen und Perchlorat-Ionen reagieren zum weißen  Kaliumperchlorat.

Perchlorsäure ist die stärkste anorganische Säure und verdrängt alle anderen Säuren aus ihren Salzen.

Kupfer[Bearbeiten]

Kupfersulfid
Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Tipp: Kupfer(II)-salze färben Lösungen meist bläulich.

Eine mögliche Vorprobe ist die Borax und Phosphorsalzperle, welche in der Oxidationsflamme grün und in der Reduktionsflamme rötlich gefärbt ist.

Im Kationentrennungsgang fällt es in der Schwefelwasserstoffgruppe aus:

Kupfer(II)-Kationen reagieren mit  Schwefelwasserstoff zu schwarzem  Kupfer(II)-sulfid

Nachweis als Kupfertetramminkomplex[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Komplexbildungsreaktion
pH >>7 stark ammoniakalisch
Indikation tiefblaue Lösung
Durchführung[Bearbeiten]

Versetzt man die Analysenlösung mit  Ammoniakwasser so bilden sich bei pH-Werten über 8 tiefblaue Komplexsalz-Lösungen (siehe Bild mittiges Reagenzglas).

Erklärung[Bearbeiten]
Kupfer(II)-Ionen und Ammoniak reagieren zum tiefblauen Komplex-Ion Tetraamminkupfer(II)
Störungen[Bearbeiten]

Ni(II)-Ionen bilden ebenfalls blaue Komplexe, die nur geringfügig heller sind.

Nachweis als Kupferhexacyanidoferrat[Bearbeiten]

CuSO4 (links), Nachweis als Cu(NH3)4 (tiefblau) und als Cu2[Fe(CN)6] (braunrot)
Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Komplexbildungsreaktion
pH ?
Indikation braunroter Niederschlag
Durchführung[Bearbeiten]

Eine weitere Variante Kupfer(II)-Ionen nachzuweisen erfolgt mit einer  Kaliumhexacyanidoferrat(II)-lösung (Gelbes Blutlaugensalz, früher: Kaliumhexacyanoferrat-II). Nach Zugabe von Blutlaugensalz zur Analysenlösung fällt ein braunroter Niederschlag aus (siehe Bild, rechtes Reagenzglas).

Erklärung[Bearbeiten]
Kupfer(II)-Ionen und Kaliumhexacyanidoferrat(II) reagieren zum roten Komplex Kupfer(II)-hexacyanidoferrat(II) und Kalium-Ionen


Nachweis als Kupferthiocyanat[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Redoxreaktion,  Komplexbildungsreaktion
pH
Indikation zunächst grün, im Überschuss schwarz, mit Sulfit weiß
zunächst grün, im Überschuss schwarz, mit Sulfit weiß
Durchführung[Bearbeiten]

Bei Reaktion von Thiocyanat-Ionen mit Kupfer(II)-Ionen beobachtet man zunächst eine grüne Färbung der Lösung (siehe Bild linkes Reagenzglas). Beim Vorhandensein von Thiocyanat-Ionen oder Kupfer(II)-Ionen im Überschuss bildet sich ein schwarzer Niederschlag. (siehe Bild mittiges Reagenzglas) Wird der Niederschlag mit Sulfit-Ionen behandelt, so löst sich der schwarze Niederschlag und es bildet sich ein weißer Niederschlag. (Redoxreaktion, siehe Bild rechtes Reagenzglas)

Erklärung[Bearbeiten]


Reaktion: Thiocyanat-Ionen reagieren mit Kupfer(II)-Ionen zu schwarzem, wasserunlöslichem Kupfer(II)-thiocyanat.


Reaktion: Schwarzes Kupfer(II)-thiocyanat reagiert mit Sulfit-Ionen im wässrigen Milieu zu weißem Kupfer(I)-thiocyanat, Thiocynanat-Ionen, Sulfat-Ionen und Wasserstoff-Ionen.

Lithium[Bearbeiten]

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Lithium bleibt im Kationentrennungsgang in der löslichen Gruppe zurück. Wer versuchen möchte es zu fällen, kann versuchen, dies durch Eindampfen und Aufnahme mit konz. HCl als  Lithiumchlorid zu erreichen. Zum Abtrennen kann man sich zu nutze machen, dass es sich als einziges Alkalichlorid in  Amylalkohol löst.

Nasschemische Nachweise von Lithium sind schwierig. Die karminrote Flammenfärbung ist der einzig wirklich einfache und sichere Nachweis, im Handspektroskop weist Lithium eine rote Linie bei 670,8 nm und eine schwächere orange bei 610,3 nm auf.

Nachweis als Lithiumphosphat[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Fällungsreaktion
pH >>7
Indikation weißer Niederschlag
Durchführung[Bearbeiten]

Die Lösung wird stark alkalisch gemacht und festes  Dinatriumhydrogenphosphat hinzugegeben. Nach einiger Zeit sollte sich ein Niederschlag bilden, welcher im Sauren löslich ist. Ansonsten kann man versuchen, mehr Na2HPO4 hinzuzugeben. Die Lösung muss jedoch wirklich viel Li+ enthalten, damit es funktioniert.

Erklärung[Bearbeiten]

Magnesium[Bearbeiten]

Magnesiumhydroxide und -carbonate
Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Magnesium verbleibt im Trennungsgang in der löslichen Gruppe. Erstes Anzeichen für Magnesium in der Probe kann eine sprühende Flamme (vgl. Wunderkerze) sein. Zum Nachweis muss stets sehr sauber abgetrennt werden, was Magnesium in Gemischen schwer nachweisbar macht.

Nachweis als Ammoniummagnesiumphosphat[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Fällungsreaktion
pH >>7 NH3
Indikation weißer Niederschlag
Durchführung[Bearbeiten]

Die Lösung wird mit konz. NH3 alkalisch gemacht und  Ammoniumchlorid und  Natriumhydrogenphosphat hinzuzugeben. Nach Erwärmen (~5 min) entsteht ein weißer Niederschlag. Unter dem Mikroskop sehen die Kristalle wie "Sargdeckel" aus: Vergleichsbild.

Erklärung[Bearbeiten]

Störung[Bearbeiten]

Calcium, Strontium, Barium und Zink stören, weil sie ebenfalls einen Niederschlag bilden. Die Kristallform ist jedoch charakteristisch.

Nachweis als Chinalizarin-Farblack[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Farblack-Bildung
pH <7 salzsauer
Indikation Blaufärbung
Durchführung[Bearbeiten]

Die mit HCl dil. angesäuerte Lösung wird mit  Chinalizarin-Lösung versetzt und mit NaOH stark alkalisiert. Falls ein  kornblumenblauer Niederschlag ausfällt, ist dies ein positiver Hinweis auf Magnesium.

Störung[Bearbeiten]

Aluminium, Beryllium, Bor, Calcium, Cobalt, Fluoride, Gallium, Indium, Nickel, Zink stören.

Nachweis als Thiazolgelb-Farblack[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Farblack-Bildung
pH <7 salzsauer
Indikation Rotfärbung
Durchführung[Bearbeiten]

Die Probe wird in Wasser gelöst und angesäuert. Anschließend wird sie mit einem Tropfen der  Thiazolgelb-Lösung (auch Titangelb genannt, obwohl kein Titan vorkommt) versetzt und mit verdünnter Natronlauge alkalisch gemacht. Bei Anwesenheit von Magnesium entsteht ein hellroter Niederschlag.

Störung[Bearbeiten]

Nickel-, Zink-, Mangan- und Cobalt-Ionen stören diesen Nachweis und sollten vorher als Sulfide ausgefällt werden.

Mangan[Bearbeiten]

Nachweis als Braunstein[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Redoxreaktion
pH >>7
Indikation schwarz-braune Lösung
Durchführung[Bearbeiten]

Mangan(II)-Kationen werden zum Nachweis im Kationentrenngang im so genannten „Alkalischen Bad“ – einer Mischung aus konz.  Wasserstoffperoxid und  Natriumhydroxid – zum Mangan(IV)-Kation oxidiert.

Erklärung[Bearbeiten]
Farblose Mangan(II)-Ionen reagieren mit Wasserstoffperoxid in alkalischer Lösung zu braunem Manganoxidhydroxid (Braunstein) und Wasser.

Nachweis als Permanganat[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Redoxreaktion
pH <7
Indikation violette Lösung

Das Mangan(IV)-oxid-hydroxid „Braunstein“ wird dann durch Kochen in konz.  Salpetersäure gelöst und mit Blei(IV)-oxid zum violetten Permanganat aufoxidiert:

Braune Mangan(IV)-Ionen reagieren mit Blei(IV)-oxid in Wasser zu violetten Permanganat-Ionen, Blei(II)-Ionen und Wasserstoff-Ionen.

Ist die Aufschwemmung durch Blei(IV)-oxid zu dunkel, füllt man vorsichtig etwas Wasser auf, welches sich verfärbt. Das Verfahren eignet sich auch als Vorprobe, wird aber von Iodid gestört.

Nachweis über Oxidationsschmelze[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Redoxreaktion
pH entfällt
Indikation blaugrüne Salze
Durchführung[Bearbeiten]

Nachweis über die Oxidationsschmelze: Die Probe wird mit einer stöchiometrisch angepassten Menge eines Soda-Salpeter-Salzgemisches gemörsert und im Porzellantiegel erhitzt - blaugrünes Manganat(VI) zeigt Mangansalze an.

Tipp: Das Manganat(VI) disproportioniert bei Kontakt mit  Essigsäure zum rosavioletten Permanganat und braunen Mangan(IV)-oxid (Redoxreaktion).

Erklärung[Bearbeiten]
Mangan(IV)oxid reagiert mit Natriumcarbonat und Kaliumnitrat zu Natriummanganat(VI) (blaugrün), Kohlenstoffdioxid und Kaliumnitrit.

Molybdän[Bearbeiten]

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Molybdän kommt im KTG in der Schwefelwasserstoffgruppe, genauer in der Arsen-Gruppe vor.

Vorprobe als Molybdänblau[Bearbeiten]

Man kocht etwas Ursubstanz mit wenig  Zinnchlorid und 20 mL konz.  Schwefelsäure in einer offenen Schale fast bis zur Trockene ab. Beim Erkalten tritt eine intensive Blaufärbung ein, die von einem Oxid der ungefähren Zusammensetzung Mo3O8 (=MoO3·Mo2O5) hervorgerufen wird.

Störungen[Bearbeiten]

Wolfram bildet ein himmelblaues Oxid (Wolframblau) und Vanadium zeigt ebenfalls eine hellblaue Färbung.

Nachweis als Molybdophosphat[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Fällungsreaktion
pH <<7 salpetersauer
Indikation gelbe Kristalle
Durchführung[Bearbeiten]

Die stark salpetersaure Lösung wird in einem kleinen Reagenzglas mit wenig  Ammoniumchlorid bzw.  Kaliumchlorid sowie 1-2 Tropfen 2 mol/L  Natriumhydrogenphosphat versetzt und erwärmt. Es scheiden sich äußerst feine gelbe Kristalle von Ammonium- bzw.  Kaliummolybdophosphat ab.

Erklärung[Bearbeiten]
Molybdän-Ionen reagieren mit Natriumhydrogenphosphat und Ammoniumchlorid zu gelbem Ammoniummolybdophosphat, welches ausfällt, sowie Natriumchlorid und Salzsäure.
Molybdän-Ionen reagieren mit Natriumhydrogenphosphat und Kaliumchlorid zu gelbem Kaliummolybdophosphat, welches ausfällt, sowie Natriumchlorid und Salzsäure.

Natrium[Bearbeiten]

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Natrium verbleibt im Trennungsgang in der löslichen Gruppe. Es lässt sich wie die meisten Alkalikationen bevorzugt mittels Flammenfärbung aufspüren. Dort muss es jedoch lange (mindestens 3 Minuten) zu sehen sein, da Natriumverunreinigungen überall vorkommen (z.B. Handschweiß). Weil fast alle Natriumsalze gut löslich sind, ist es schwierig Natrium nasschemisch mit Fällungsreaktionen zu finden.

Nachweis als Natriumhexahydroxoantimonat(V)[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Fällungsreaktion
pH >>7 KOH
Indikation weißer feinkristalliner Niederschlag
Durchführung[Bearbeiten]

Die Lösung wird stark alkalisch gemacht und auf einem Uhrglas mit einigen Tropfen  K[Sb(OH)6]-Lösung versetzt. Nach einer Viertelstunde bildet sich ein weißer feinkristalliner Niederschlag, der sich mit Wasser nicht abspülen lässt und sich sandig anfühlt.

Erklärung[Bearbeiten]
Störung[Bearbeiten]

Lithium und Ammonium stören, weil sie ebenfalls einen Niederschlag bilden. Der Versuch funktioniert nur mit konzentrierter Natriumlösung

Nachweis als Natrium-Magnesium-triuranyl-nonaacetat[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Fällungsreaktion
pH <7 essigsauer
Indikation gelbe Kristalle
Durchführung[Bearbeiten]

Die Lösung wird essigsauer gemacht und mit ein paar Tropfen  Magnesiumuranylacetat-Lösung versetzt. Nach einiger Zeit fallen gelbe Kristalle aus.

Erklärung[Bearbeiten]
Störung[Bearbeiten]

Lithium stört, weil es ebenfalls einen Niederschlag bildet.

Nickel[Bearbeiten]

(1) grünes Nickel(II)nitrat,
(2) schwarzes Nickelsulfid,
(3) hellgrünes Nickelhydroxid,
(4) blaues Hexamethylnickel,
(5) basische grüne Carbonatsalze wechselnder Zusammensetzung

Nickelsalze fallen im Trennungsgang in der Ammoniumsulfidgruppe als schwarze Sulfide aus.

Nickel(II)-Ionen reagieren mit Ammoniumsulfid zu Nickel(II)sulfid und Ammonium-Ionen.

Des Weiteren ist die Fällung des Hydroxids möglich, das man an seiner spezifisch grünen Farbe erkennen kann. Als Fällungsmittel wird meist  Natronlauge verwendet.

Nickel(II)-Ionen reagieren mit Natronlauge zu grünem, wasserunlöslichem Nickel(II)hydroxid und Natrium-Ionen.

Durch Zugabe von starken Oxidationsmitteln wie  Chlor oder  Brom, jedoch nicht mit Wasserstoffperoxid, geht das grüne Hydroxid in ein höheres, schwarzes Oxid über.

Grünes Nickel(II)hydroxid reagiert mit Brom zu schwarzem, wasserunlöslichem Nickel(IV)oxid und Bromwasserstoff.

Wird zu einer Probelösung, die Nickel(II)-Ionen enthalten soll,  Ammoniak-Lösung zugetropft, kann man beobachten, das sich zuerst ein grüner Niederschlag von Nickel(II)-hydroxid bildet, der bei Überschuss von Ammoniak sich unter Blaufärbung wieder auflöst.

Nickel(II)-Ionen reagieren im wässrigen Milieu mit Ammoniak zu grünem, wasserunlöslichem Nickel(II)hydroxid und Ammonium-Ionen.
Nickel(II)-Ionen reagieren bei Überschuss von Ammoniak zu blauen, wasserlöslichen Hexaaminnickel(II)-Ionen und Hydroxid-Ionen.

Nachweis mit DAD[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Chelatkomplexbildung
pH >7 alkalisch
Indikation himbeerroter Niederschlag
Durchführung[Bearbeiten]

Man versetzt die zuvor alkalische gemachte Analysenlösung mit einer alkoholischen Lösung von  Diacetyldioxim (=Dimethylglyoxim), die auch Tschugajews Reagens genannt wird. Es bildet sich ein himbeerroter voluminöser Niederschlag, der in verdünnten Mineralsäuren wieder zerfällt. In Natronlauge und in Gegenwart von starken Oxidationsmitteln wie Peroxodisulfat erscheint eine ebenfalls intensiv rote, jedoch lösliche Nickel(III)-Verbindung.

Erklärung[Bearbeiten]
Ni-Dimethylglyoxime-complex.svg
Diacetyldioxim bildet mit Nickel in alkalischer Lösung einen Chelatkomplex.

Stickstoff[Bearbeiten]

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Anorganisch gebundener Stickstoff kommt als NH4+ Ammoniumkation sowie in den Anionen Cyanid CN, Thiocyanat SCN, Nitrat NO3 und Nitrit NO2 vor.

Ammonium[Bearbeiten]

Nachweis mittels Kreuzprobe[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Verdrängungsreaktion
pH >7 alkalisch
Indikation verfärbtes Indikatorpapier
positive Kreuzprobe
Durchführung[Bearbeiten]

In einem Uhrglas wird angefeuchtetes Universalindikatorpapier befestigt, in ein zweites Uhrglas gibt man die Probe, etwas  Natronlauge und einige Tropfen Wasser und bedeckt nun das zweite Uhrglas mit dem ersten. Eine Blaufärbung des Indikatorpapiers zeigt Hydroxidionen, die durch Ammoniak entstanden sind, das aus dem Ammoniumsalz freigesetzt wurde. Das Indikatorpapier kann dabei nicht die Lauge, die durch das NaOH eingebracht wurde, anzeigen, weil dieses die wässrige Lösung nicht verlassen können. Das Indikatorpapier sollte also nicht in die Lösung fallen. Zum Vergleich legt man meist außerhalb der beiden Uhrgläser nochmal einen Streifen Indikatorpapier darüber und befeuchtet ihn mit dest. Wasser, das auch schon leicht alkalisch ist.

Erklärung[Bearbeiten]
Ammonium-Ionen und Hydroxid-Ionen reagieren zu gasförmigem Ammoniak und Wasser.


Nachweis mittels Neßlers-Reagenz[Bearbeiten]

Durchführung[Bearbeiten]
Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Komplexbildung
pH >7 alkalisch
Indikation gelbbrauner Niederschlag

Beim Nachweis mit der  Neßlers-Reagenz wird eine Kaliumtetraiodomercurat(II)-lösung mit Natronlauge alkalisiert. Die Probelösung, die auf Ammonium-Ionen untersucht werden soll, wird mit wenig Neßlers Reagenz umgesetzt. Bei gelbbrauner Färbung bzw. brauner Ausflockung sind Ammonium-Ionen nachgewiesen, es entsteht das Iodidsalz der  Millonsche Base.

Erklärung[Bearbeiten]
Ammonium-Ionen, Kaliumtetraiodomercurat(II), Natronlauge und Hydroxid-Ionen reagieren zum Iodidsalz der Millonschen Base, die in wässriger Lösung ausflockt, Kaliumiodid, Natriumiodid und Wasser.

Cyanid[Bearbeiten]

Nachweis als Berliner Blau[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Komplexbildung
pH 8-9
Indikation tiefblaue Lösung
Durchführung[Bearbeiten]
Skull and crossbones.svg

Zur Prüfung auf Cyanid-Ionen in einer Probe wird, sofern noch nicht geschehen, die Probe mit Natronlauge auf pH-Wert 8 bis 9 alkalisiert. Anschließend wird  Eisen(II)-sulfatlösung im Unterschuss hinzugegeben und diese Mischung mit fächelnder Flamme bis zur Trocknung eingedampft (Arbeit unter dem Abzug unabdingbar! Giftige Cyaniddämpfe können entweichen!). Anschließend wird der Rückstand mit verdünnter Salzsäure gelöst, es entsteht eine klare Lösung, die mit verdünnter  Eisen(III)chloridlösung versetzt wird. Bei Anwesenheit von Cyanid bildet sich das tiefblaue Pigment  Berliner Blau.

Erklärung[Bearbeiten]
Cyanid-Ionen reagieren mit Eisen(II)-Ionen zu Hexacyanidoferrat(II)-Ionen.
Hexacyanoferrat(II)-Ionen reagieren mit Eisen(III)-Ionen zu blauem Eisen(III)hexacyanoferrat(II).

Nachweis mit Polysulfiden[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Komplexbildung
pH
Indikation tiefrote Lösung
Durchführung[Bearbeiten]

Alternativ können Cyanide mit  Polysulfiden zu Thiocyanat umgesetzt werden. Dazu werden einige Tropfen Ammoniumpolysulfidlösung (gelbes Ammoniumsulfid) zu der in Wasser gelösten Ursubstanz gegeben. Die Lösung wird bis zur Trocknung erhitzt und der Rückstand in wenig verdünnter Salzsäure suspendiert. Anschließend wird filtriert. Die klare Lösung wird mit wenig verdünnter Eisen(III)-chloridlösung versetzt. Beim Entstehen einer tiefroten Färbung, hervorgerufen durch  Eisen(III)-thiocyanat, war Cyanid zugegen.

Erklärung[Bearbeiten]
Cyanid-Ionen reagieren mit Polysulfid-Ionen zu Thiocyanat-Ionen und Sulfid-Ionen.
Thiocyanat-Ionen reagieren mit Eisen(III)-Ionen zu blutrotem Eisen(III)-thiocyanat.

Thiocyanat[Bearbeiten]

Stierblutprobe[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Komplexbildung
pH
Indikation tiefrote Färbung
Eisensalzlösung (links) und Eisen-III-thiocyanat

 Thiocyanat-, oder auch Rhodanid-Ionen werden qualitativ mit der „Stierblutprobe“ nachgewiesen. Diese Reaktion wird auch zum Nachweis von Eisen mit Thiocyanatlösung eingesetzt.

Durchführung[Bearbeiten]

Dabei wird der zu untersuchenden Lösung eine gesättigte  Eisen(III)-chlorid-Lösung zugegeben. Erscheint eine intensiv „stierblutrote“ Färbung, so waren Thiocyanat-Ionen vorhanden.

Erklärung[Bearbeiten]
Reaktion: Thiocyanat-Ionen und Eisen(III)-Ionen reagieren im wässrigen Milieu zum Komplex Pentaaquathiocyanatoferrat(III), welcher blutrot erscheint.


Nachweis mit Kupfersulfat[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Redoxreaktion,  Komplexbildung
pH
Indikation zunächst grün, im Überschuss schwarz, mit Sulfit weiß
zunächst grün, im Überschuss schwarz, mit Sulfit weiß

Ein weiterer spezifischer Nachweis kann mit Kupfersulfatlösung erfolgen.

Durchführung[Bearbeiten]

Zur in Wasser gelösten Ursubstanz wird frisch bereitete Kupfer(II)-sulfat zugegeben. Bei Reaktion von Thiocyanat-Ionen mit Kupfer(II)-Ionen beobachtet man zunächst eine grüne Färbung der Lösung (siehe Bild linkes Reagenzglas). Beim Vorhandensein von Thiocyanat-Ionen oder Kupfer(II)-Ionen im Überschuss bildet sich ein schwarzer Niederschlag. (siehe Bild mittiges Reagenzglas) Wird der Niederschlag mit Sulfit-Ionen behandelt, so löst sich der schwarze Niederschlag und es bildet sich ein weißer NS. (Redoxreaktion, siehe Bild rechtes Reagenzglas)

Erklärung[Bearbeiten]

Reaktion: Thiocyanat-Ionen reagieren mit Kupfer(II)-Ionen zu schwarzem, wasserunlöslichem Kupfer(II)-thiocyanat.

Reaktion: Schwarzes Kupfer(II)-thiocyanat reagiert mit Sulfit-Ionen im wässrigen Milieu zu weißem Kupfer(I)-thiocyanat, Thiocyanat-Ionen, Sulfat-Ionen und Wasserstoff-Ionen.

Nitrat[Bearbeiten]

Nitratnachweis mittels Ringprobe[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Redoxreaktion,  Komplexbildung
pH <<7 schwefelsauer
Indikation brauner Ring
positive Ringprobe
Durchführung[Bearbeiten]

Zum Nitratnachweis mittels Ringprobe wird die Analysensubstanz mit einigen Tropfen  Eisen(II)-sulfat-Lösung und verdünnter  Schwefelsäure versetzt. Anschließend hält man das Reagenzglas schräg und lässt am Rand vorsichtig einige Tropfen konzentrierter  Schwefelsäure herunterlaufen, um die Lösung zu unterschichten. Eine ringförmige Braunfärbung an der Grenzschicht zeigt Nitrat an. Zum besseren Erkennen bei geringer Konzentration hält man das Reagenzglas vor einen weißen Kittelärmel oder gegen ein Blatt Papier. Je nach Konzentration kann der Ring auch bis auf ein fahles Violett verringert sein, es ist daher eine Negativprobe zum Vergleich sehr hilfreich.

Erklärung[Bearbeiten]

An der Schichtgrenze von Probelösung und Schwefelsäure findet eine Redoxreaktion statt:

Nitrat-Ionen werden zu Stickstoffmonoxid reduziert und die Eisen(II)-Ionen zu Eisen(III)-Ionen oxidiert

Im weiteren Reaktionsverlauf bildet sich ein Komplex, der für die Braunfärbung sorgt, die namensgebend für die Nachweisreaktion ist:

Aus Eisen(II)-Ionen an den sich Stickstoffmonoxid angelagert hat, bildet sich in wässriger Lösung der Pentaaquanitrosyleisen(II)-Komplex
Störung[Bearbeiten]

Es kann zu Konzentrationsniederschlag entlang der Schichtgrenze kommen. Diese ist meist weiß und lässt subtil positive Ergebnisse nicht mehr erkennen.

Nitrit-Ionen stören ebenfalls diesen Nachweis, da sich die Lösung bereits bei der Zugabe der Eisen(II)-Lösung braun färbt. Durch Kochen mit  Harnstoff werden anwesende Nitrit-Ionen beseitigt.

Salpetrige Säure und Harnstoff reagieren zu Stickstoff, Kohlendioxid und Wasser

Nitratnachweise mit Lunges Reagenzien[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Redoxreaktionen, Bildung eines  Azofarbstoffes
pH < essigsauer
Indikation rote Farbe
Durchführung[Bearbeiten]

Bei dieser Reaktion muss die Lösung Nitritionen-frei sein. Man kann entweder eine Abtrennung (siehe #Nitratnachweis mittels Ringprobe) probieren oder vor der Zugabe von Zink die Nitritionen mit  Amidoschwefelsäure zu Stickstoff reduzieren.

Die Lösung wird, wenn sie sauer ist, mit Carbonationen neutralisiert und anschließend mit Essigsäure, auf einer Tüpfelplatte, angesäuert. Danach kommen einige Tropfen Sulfanilsäure und ein Kristall 1-Naphthylamin hinzu. Es darf an dieser Stelle keine Färbung auftreten, ansonsten ist die Probelösung nitrithaltig, was mit Zugabe von Harnstoff behoben werden muss. Nun wird noch etwas Zinkstaub hinzugegeben, der Nitrationen zu Nitritionen reduziert und für eine langsame gelb-orange Färbung der Lösung und eine rote Färbung des Kristalls sorgt.

Erklärung[Bearbeiten]
Nitrat wird durch Zinkstaub und Eisessig (Ethansäure) zu Nitrit reduziert.
Salpetrige Säure wird Amidoschwefelsäure zu Schwefelsäure, Stickstoff und Wasser reduziert

Der Rest ist analog zum Nitritnachweis mit Lunges Reagenzien.

Störung[Bearbeiten]

Der Nachweis wird durch die Anwesenheit von Nitrit-, Sulfit-, Thiosulfat- und Hexacyanoferrat(III)-Ionen gestört.

Nitrit[Bearbeiten]

 Nitrit (NO2-) kommt als Salz der Salpetrigen Säure (HNO2) vor.

Nitritnachweis mit Lunges Reagenzien[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Bildunges eines  Azofarbstoffes
pH <7 schwach sauer
Indikation Rotfärbung
Durchführung[Bearbeiten]

Die Probelösung muss bei Untersuchung auf Nitrit-Ionen keine besonderen Eigenschaften besitzen. Sie sollte nur nicht zu sauer sein, ansonsten muss die Lösung mit Carbonat-Ionen neutralisiert werden. Nun wird die Probelösung wiederum mit stark konzentrierter  Essigsäure angesäuert. Danach kommen jeweils 2–3 Tropfen  Sulfanilsäure (Lunge I) hinzu und ein Kristall  1-Naphthylamin (Lunge II). Nimmt der Kristall an dieser Stelle eine rote Färbung an, so sind Nitrit-Ionen in der Lösung enthalten.

Erklärung[Bearbeiten]

Durch Zugabe von Sulfanilsäure (1) und  1-Naphthylamin (3) bildet sich zuerst ein  Diazoniumsalz (2), das mit Naphthylamin weiter zu einem  Azofarbstoff (4) reagiert und die Lösung sehr schnell rot färbt:

Reaktionsschema der Reaktion des Lunges Reagenz mit Nitrit

Permanganat[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Redoxreaktion,  Iodprobe
pH <<7 schwefelsauer
Indikation Gelbfärbung, mit Stärke intensiv blau bis schwarz

Um  Permanganat-Ionen nachzuweisen, gibt es eine Reihe von Experimenten, wobei immer auf die Fähigkeit des MnO4, Stoffe zu oxidieren, zurückgegriffen wird.

Nachweis mit Iodid[Bearbeiten]

Eine Reaktion, bei der man sehr schön erkennen kann, dass es sich um Permanganat-Ionen handelt, ist die Oxidation von  Iodid-Ionen in einer  Kaliumiodid-Lösung.

Durchführung[Bearbeiten]

Der Probelösung (schwach violett bis violett, schwefelsauer) wird eine gesättigte Kaliumiodidlösung zugegeben. Eine Gelbfärbung ist erstes Anzeichen für die Oxidation der Iodid-Ionen zu elementarem  Iod. Um jedoch sicher zu sein, wird etwas  Stärke zu der vermeintlichen  Iod-Kaliumiodid-Lösung gegeben: Eine intensive blaue bis schwarze Färbung zeigt elementares Iod an.

Erklärung[Bearbeiten]
Permangant-Ionen, Iodid-Ionen und Wasserstoff-Ionen reagieren zu Iod, Mangan(II)-Ionen und Wasser.
Iod (gelb) und Stärke (weiß) reagieren zu Iodstärke (blau-schwarz), welches in wässriger Lösung ausfällt.
Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Die quantitative und qualitative Bestimmung von Phosphor erfolgt über das Phosphat (genauer Orthophosphat PO43−). Gebundener Phosphor wird hierzu gegebenenfalls durch oxidierenden Aufschluss in Phosphat überführt.

Phosphat[Bearbeiten]

Phosphat als Zirkoniumphosphat[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Fällungsreaktion
pH << 7 stark salzsauer
Indikation durchsichtiger Niederschlag
Durchführung[Bearbeiten]

Phosphat (PO43–) lässt sich als Zirkoniumphosphat nachweisen. Dazu wird die stark salzsaure Analysenlösung mit möglichst frisch hergestellter Lösung von  Zirconiumoxidchlorid auch Zirkonylchlorid (ZrOCl2) oder  Zirconiumoxidnitrat auch Zirkonylnitrat (ZrO(NO3)2) versetzt. Es fällt ein durchsichtig-milchiger, gallertartiger, flockiger Niederschlag aus. Bei verdünnten Lösungen kann ein Erwärmen der Probe die Reaktion beschleunigen.

Erklärung[Bearbeiten]
Phosphat und Zirconylchlorid reagieren in saurer Lösung zu einem milchigen Niederschlag von Zirkoniumhydrogenphosphat, Wasser und Salzsäure.

Nachweis mit Molybdatlösung[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Komplexbildung
pH <7
Indikation gelber Niederschlag
Durchführung[Bearbeiten]

Die schwermetallfreie Probelösung wird mit konzentrierter  Salpetersäure aufgekocht (Oxidation störender Reduktionsmittel), mit  Ammoniummolybdatlösung versetzt und erneut kurz aufgekocht. Dabei weist eine gelbe Trübung auf Phosphate hin, die mit Molybdaten den gelben Ammoniummolybdatophosphatkomplex bilden.

Erklärung[Bearbeiten]

Unter Berücksichtigung, dass Ammoniumheptamolybdat in wässriger Lösung ein Gleichgewicht eingeht:

ergibt sich folgende Reaktionsgleichung:

Ammoniummolybdat und Phosphationen bilden in sauer Lösung den gelben Ammoniummolybdatophosphatkomplex
Störung[Bearbeiten]

In Anwesenheit reduzierender Ionen wie Sulfid, Bromid, Iodid, Thiosulfat oder auch Zinn(II)-Kationen entsteht stattdessen  Molybdänblau.

Nachweis mit ammoniakalischer Magnesiumsalzlösung[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Fällungsreaktion
pH >7
Indikation weißer Niederschlag
Durchführung[Bearbeiten]

Die schwermetallfreie, mit  Ammoniak und  Ammoniumchlorid auf pH 8–9 gepufferte Probelösung wird mit Magnesiumchloridlösung versetzt. Eine weiße Trübung von  Magnesiumammoniumphosphat (MgNH4PO4 · 6 H2O) zeigt ebenfalls Phosphat an (säurelöslich):

Erklärung[Bearbeiten]
Magnesiumssalze bilden in ammoniakalischer Lösung Magnesiumammoniumphosphat (weiß).

Quecksilber[Bearbeiten]

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:
Skull and crossbones.svg

Quecksilber wird im Kationentrennungsgang in der Salzsäuregruppe abgetrennt und fällt gegebenfalls auch in der Schwefelwasserstoffgruppe als schwarzes Sulfid aus.

Fast alle anorganischen Quecksilbersalze sind hochgiftig. Elementares Quecksilber verdampft bei Zimmertemperatur. Eingeatmete Dämpfe sind ebenfalls stark toxisch und führen zur  Quecksilbervergiftung.

Nachweis mit Ammoniak[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Disproportionierung
pH <7 salz- und salpetersauer
Indikation schwarzer Filter
Durchführung[Bearbeiten]

Löst man die Analysensubstanz in HNO3 und versetzt mit HCl liegt Quecksilber als  Quecksilber(I)-chlorid (Hg2Cl2) vor (passiert im Kationentrennungsgang in der Salzsäuregruppe). Versetzt man nun mit halbkonzentriertem Ammoniak, so färbt sich der Filter schwarz.

Erklärung[Bearbeiten]

Es entsteht ein Gemisch von weißem Quecksilber(II)-amidochlorid ("unschmelzbares Präzipitat") und feinverteiltem, schwarzem Quecksilber, welches den Niederschlag schwarz färbt.

Quecksilber(I)-chlorid und Ammoniak reagiert zu elementarem Quecksilber (schwarz) und Quecksilber(II)-amidochlorid (weiß) und Ammoniumchlorid

Amalgamprobe[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Redoxreaktion
pH
Indikation silbriger Belag
Durchführung[Bearbeiten]

Ein Kupferblechschnipsel wird auf einem Uhrglas unter dem Abzug mit einem kleinen Tropfen der gelösten Analysensubstanz befeuchtet. Nach einigen Minuten sitzt auf dem Kupfer-Blech ein silbriger Belag, der beim Polieren mit einem Filterbausch silberglänzend wird (Bildung von  Amalgam nach Redoxreaktion). Wenn der Belag vollständig abgerieben werden kann, liegt kein Quecksilber sondern ausschließlich Silber vor.

Erklärung[Bearbeiten]
Quecksilberkationen oxidieren Kupfer zu Kupferionen und Quecksilber; dieses bildet mit weiterem Kupfer ein Amalgam aus..


Nachweis als Cobaltthiocyanatomercurat(II)[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Fällungsreaktion
pH
Indikation blaue Kristalle
Durchführung[Bearbeiten]

Quecksilber(II)-Kationen können auch mit einer cobalthaltigen Thiocyanat-Lösung nachgewiesen werden. Dazu wird 1 Tropfen der Lösung auf dem Objektträger mit 1 Tropfen 14 mol/l Salpetersäure vorsichtig zur Trockne eingedampft. Der Rückstand wird mit 1 Tropfen 1 mol/l Essigsäure und danach mit einem kleinen Tropfen Reagenzlösung versetzt, wobei die Reagenzlösung aus 3,3 g Ammoniumthiocyanat und 3 g Cobaltnitrat welches zusammen in 5 ml Wasser gelöst wurde, besteht. Die Bildung blauer, keilförmiger Kristalle von Cobaltthiocyanatomercurat(II) zeigt Quecksilber(II)-Ionen an.

Erklärung[Bearbeiten]
Quecksilber-Ionen, Cobalt-Ionen und Thiocyanat-Ionen reagieren zum blauen, keilförmigen Cobaltthiocyanatomercurat(II).

Silber[Bearbeiten]

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Silber wird im Kationentrennungsgang in der Salzsäuregruppe abgetrennt. Durch Ansäuern der Diamminsilberchlorid-Lösung (z.B. mit HNO3) lässt es sich nachweisen, wobei farbloses Silberchlorid (AgCl) ausfällt.

Nachweis mit Chloridlösung[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Fällungsreaktion,
pH <7 salpetersauer
Indikation weißer Niederschlag, der im Überschuss oder durch Zugabe von Ammoniak verschwindet
Der Nachweis erfolgt analog zu den Halogenidnachweisen mit Silbersalzslösung
AgCl als weißer NS; rechts: AgCl gelöst in Ammoniakwasser
Durchführung[Bearbeiten]

Der Nachweis erfolgt durch Zugabe einer wässrigen Chloridlösung zur Stoffprobe. Chlorid-Ionen bilden mit Silber(I)-Ionen einen weißen, käsigen Niederschlag, der sehr lichtempfindlich ist und sich nach einiger Zeit infolge der Zersetzung von Silber(I)-chlorid in freies Chlor und feinverteiltem, kolloidalem Silber blaugrau verfärbt. Silber(I)-chlorid löst sich jedoch im Chlorid-Überschuss unter Bildung eines Dichloroargentat-Komplexes. Auch löst sich Silber(I)-chlorid in verdünntem Ammoniakwasser unter Bildung des Amminkomplexes wieder auf.

Erklärung[Bearbeiten]
Silber(I)-Ionen und Chlorid-Ionen reagieren in wässriger Lösung zum einem weißen Niederschlag von Silber(I)-chlorid.
Silberchlorid reagiert bei Chlorid-Ionen-Überschuss zum löslichen Dichloroargentat(I)-komplexion.
Das in Wasser unlösliche Silber(I)-chlorid reagiert nach Zugabe von Ammoniakwasser zu einem farblosen Komplex, dem Diamminsilber(I)-komplex und Chlorid-Ionen.


Nachweis mit Cyanid oder Thiocyanat[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Komplexbildung
pH 7 neutral
Indikation weißer Niederschlag, im Überschuss löslich
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Durchführung[Bearbeiten]

Eine weitere Methode ist die Fällung mit Cyanid-Ionen bzw. Thiocyanat-Ionen in neutraler Lösung. Sie sind nicht säurelöslich, lösen sich jedoch im Fällungsmittel unter Bildung der komplexen Anionen.

Erklärung[Bearbeiten]
Silber(I)-Ionen und Cyanid-Ionen reagieren in wässriger Lösung zum einem weißen Niederschlag von Silber(I)-cyanid, der sich mit Cyanid-Ionen im Überschuss zum komplexen Anion Dicyanidoargentat(I) löst.
Silber(I)-Ionen und Thiocyanat-Ionen reagieren in wässriger Lösung zum einem weißen Niederschlag von Silber(I)-thiocyanat, der sich mit Thiocyanat-Ionen im Überschuss zum komplexen Anion Dithiocyanatoargentat(I) löst.

Nachweis mit Chromat[Bearbeiten]

Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Fällungsreaktion
pH 7 neutral
Indikation rotbrauner Niederschlag
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Durchführung[Bearbeiten]

Auch ist der Nachweis als  Silberchromat charakteristisch. Das Silber(I)-Ion fällt aus neutraler Probelösung mit Chromat-Ionen als rotbraunes Silberchromat. Es ist in verdünnter Salpetersäure sowie Ammoniak löslich.

Erklärung[Bearbeiten]
Silber(I)-Ionen und Chromat-Ionen reagieren in wässriger Lösung zum einem rotbraunen Niederschlag von Silber(I)-chromat.

Silicium[Bearbeiten]

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Silicium kommt im anorganischen Praktikum als Silicat SiO32– vor.

Silicat[Bearbeiten]

 Silicatanionen SiO44− bilden säureschwerlösliche Salze. In Mineralien kommt sie sehr häufig vor.

Bleitiegelprobe / Wassertropfenprobe[Bearbeiten]
Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Verdrängungsreaktion
pH <7 schwefelsauer
Indikation weißes  Silicumoxid
Durchführung[Bearbeiten]
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Bleitiegeltest mit Wassertropfen

Zum Nachweis der Silikatanionen wird eine kleine Portion der Probe in einen Bleitiegel gegeben, mit gepulverter  Calciumfluorid versetzt (Mengenverhältnis Probe : Calciumfluorid etwa 3:1) und vermischt. Anschließend überschichtet man vorsichtig mit  Schwefelsäure. Es bildet sich das gasförmige  Siliciumtetrafluorid.

Man verschließt den Tiegel mit einer PVC-Platte, an deren Unterseite sich ein kleiner Wassertropfen befindet (dieser darf natürlich nicht in die Probe hängen) und lässt ihn ungefähr eine Minute stehen. Das SiF4 reagiert mit dem Wasser wieder zu weißem Siliciumoxid, das sich kraterförmig im Tropfen absetzt.

Eine Alternative zur PVC-Platte mit Wassertropfen ist ein schwarzes Filterpapier, das angefeuchtet wird. Das entweichende SiF4-Gas zersetzt sich dort zu SiO2, was an einem weißen Fleck erkennbar ist.

Hinweis: Keinen Überschuss von CaF2 benutzen, da sonst H2SiF6 gebildet wird.

Erklärung[Bearbeiten]
Fluoridanionen reagieren mit Schwefelsäure zu Sulfatanionen und  Fluorwasserstoff.
Siliciumdioxid reagiert mit Fluorwasserstoff zu Silicumtetrafluorid und Wasser.

Die Hinreaktion läuft unten im Tiegel ab, die Rückreaktion oben am Deckel.

Schwefel[Bearbeiten]

Wikipedia hat einen Artikel zum Thema:

Schwefel kommt im anorganischen Praktikum als Sulfat SO42–, Thiosulfat S2O32−, Sulfit SO32– und Sulfid S2– vor.

Sulfid[Bearbeiten]

Sulfid-Anionen mit Bleiacetatpapier[Bearbeiten]
Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Fällungsreaktion
pH ?
Indikation schwarze Färbung

Sulfid-Ionen (S2−) lassen sich mit  Bleiacetatpapier nachweisen, wobei eine schwarze Färbung des Papiers eintritt, hervorgerufen von  Bleisulfid.

Erklärung[Bearbeiten]
Sulfid-Ionen reagieren mit Blei(II)acetat zu Blei(II)sulfid und Acetat-Ionen.
Stinkprobe: Nachweis als Schwefelwasserstoff[Bearbeiten]
Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Verdrängungsreaktion
pH <<7
Indikation Gestank
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Eine weitere Möglichkeit ist das Ansäuern einer festen Probe mit einer starken Säure. Es entsteht ein abscheulicher, charakteristischer Geruch nach faulen Eiern, hervorgerufen durch das Gas  Schwefelwasserstoff, welches mit der Säure aus dem Sulfid verdrängt werden konnte. Das H2S-Gas hat die gleiche Toxizität wie Blausäure und sollte entsprechend unter dem Abzug gehandhabt werden.

Erklärung[Bearbeiten]
Sulfid-Ionen reagieren mit Wasserstoff-Ionen zu dem Gas Schwefelwasserstoff.
Iod-Azid-Reaktion[Bearbeiten]
Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Redoxreaktion
pH ?
Indikation Entfärbung, Gasentwicklung

Reine Lösungen von  Natriumazid (NaN3) und  Iod (I2) sind längere Zeit nebeneinander beständig. Sie werden aber durch Einwirkung von S2− (auch schwerlösliche Schwermetallsulfide) katalytisch zersetzt. SCN und Thiosulfat (und auch alle entsprechenden Verbindungen mit Schwefel der Oxidationsstufe -2) reagieren analog.

Durchführung[Bearbeiten]

Reagenz: 1 g NaN3 in 75 ml Wasser bzw. 1 g I2 in 75 ml  Ethanol

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Auf der Tüpfelplatte wird etwas Ursubstanz oder eine kleine Menge Niederschlag mit 1 Tropfen Reagenzlösung versetzt. Die Entwicklung von freien Gasbläschen (durch Zersetzung von Azid-ionen) und gleichzeitige Entfärbung der Reaktionslösung (durch Reduktion von Iod) deuten auf Anwesenheit von S2−.

Da die eingesetzten Substanzmengen meist relativ gering sind, ist die Gasentwicklung nicht immer gut zu erkennen.

Erklärung[Bearbeiten]
Sulfidanionen und Iod reagieren zu Schwefel und Iodid. (Entfärbung)
Schwefel und Azidionen reagieren zu Sulfid und molekularem Stickstoff. (Gasentwicklung)
Störungen[Bearbeiten]
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Größere Mengen an I stören die Reaktion. In diesem Fall bewirkt die Zugabe von einigen Tropfen  Hg(NO3)2-Lösung die Bildung von [HgI4]2−. Letzteres hat keinen Einfluss auf die beschriebene katalytische Zersetzung von Iod/Azid.

Sulfit[Bearbeiten]

Sulfit mit Permanganat[Bearbeiten]
Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Redoxreaktion
pH <7 essigsauer
Indikation Entfärbung

Schon die Redoxreaktion mit Kaliumpermanganat als Oxidationsmittel kann einen Hinweis auf Sulfit (SO32–) geben (wie auch auf Eisen(II)-Ionen und alle anderen Reduktionsmittel). Diese Reaktion kann man sich jedoch für einen indirekten Nachweis zu Nutze machen

links: Permanganat; mitte: Lösung entfärbt, Bariumsulfat gefällt; rechts: Reaktion zu langsam
Durchführung[Bearbeiten]

Man gibt zu 10 ml einer essigsauren (keinesfalls schwefelsauer!)  Kaliumpermanganat-Lösung (schwach rosaviolett) 10 Tropfen verdünnte  Bariumchloridlösung. (siehe Bild: linkes Reagenzglas)

Die zu untersuchende Substanz wird nun dieser Reagenzlösung zügig zugegeben. Beim Verschwinden der rosavioletten Farbe und Ausfällen eines weißen Niederschlages, enthielt die Ursubstanz Sulfit-Ionen (siehe Bild: mittiges Reagenzglas).

Erklärung der Erscheinung: Kaliumpermanganat oxidiert wie oben beschrieben Sulfit-Ionen zu Sulfat-Ionen; das Permanganat selbst wird zu farblosem Mangan(II) reduziert; Folge: Entfärbung. Das entstandene Sulfat kann nun mit der Nachweisreaktion #Sulfat als Bariumsulfat bestätigt werden.

Achtung! Es kann passieren, dass die violette Farbe anfangs immer schwächer wird, ein weißer Niederschlag auch ausfällt, jedoch eine gewisse Farblichkeit bestehen bleibt und diese trotz Zugabe weiterer Ursubstanz nicht verschwindet (siehe Bild: rechtes Reagenzglas). Dann haben sich Permanganat-Ionen im regelmäßigen Kristallgitter des Bariumsulfats eingelagert. Diese sind dort fest angeordnet und können folglich nicht reduziert werden. Dieser Sachverhalt tritt hauptsächlich ein, wenn die Ursubstanz zu langsam zugegeben wurde oder die Konzentration der Sulfit-Ionen zu schwach ist. Der Vorgang sollte dann wiederholt werden.

Erklärung[Bearbeiten]

Erklärung der Erscheinung: Kaliumpermanganat oxidiert wie oben beschrieben Sulfit-Ionen zu Sulfat-Ionen; das Permanganat selbst wird zu farblosem Mangan(II) reduziert; Folge: Entfärbung.

Sulfit-Ionen reagieren mit Permanganat-Ionen in saurer Umgebung zu Mangan(II)-Ionen, Sulfat-Ionen und Wasser.
Störung[Bearbeiten]

Um das Entstehen von Bariumcarbonat zu verhindern, muss die Reagenzlösung essigsauer sein. Bevor man den Nachweis durchführt, ist die Probelösung mit salzsaurer Bariumchloridlösung unbedingt auf Sulfat-Ionen zu prüfen. Bei Anwesenheit dieser müssen sie zuvor vollständig entfernt werden. Dies kann man wie folgt beschrieben ohne Sulfit-Verlust erreichen:

Zum Gelingen der Trennung ist zügiges Arbeiten zu verlangen. 20 mL der Probesubstanz werden mit 10 ml einer HCl/BaCl2-Lösung (c(H+)=1 mol/L) filtriert. (Zusammenführen der Lösungen erst kurz vor Filtrierung!) Im Erlenmeyerkolben werden 10 mL einer 0,5-molaren Natronlauge vorgelegt. Die Sulfat-Ionen werden gefällt und bleiben als Bariumsulfat im Rückstand. Entstehendes Bariumsulfit ist säurelöslich, sodass die Sulfit-Ionen ins Filtrat gelangen. Die vorhandene Natronlauge verhindert den Verlust der Sulfit-Ionen durch eventuelle Reaktion mit den Wasserstoff-Ionen der Säure. Ein Niederschlag im Filtrat durch entstehendes Bariumhydroxid kann in einem sauberen Filter abfiltriert werden. Jetzt kann die Lösung auf Sulfit-Ionen geprüft werden.

Sulfit mit Schwefelsäure[Bearbeiten]
Nachweisreaktion
Reaktionstyp:  Verdrängungsreaktion
pH <7 essigsauer
Indikation Schwefeldioxidgas
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Durchführung[Bearbeiten]

Sulfit-Ionen (SO32−) lassen sich auch per Verdrängungsreaktion mit (konzentrierter)  Schwefelsäure nachweisen. Es entsteht ein stechender Geruch von  Schwefeldioxid, der mittels feuchtem Unitest-Papier nachgewiesen werden kann:

Erklärung[Bearbeiten]
Sulfit-Ionen reagieren mit Schwefelsäure zu Schwefeldioxid, Wasser und Sulfat-Ionen.

Sulfat[Bearbeiten]

Sulfat als Bariumsulfat[Bearbeiten]
Nachweisreaktion
Reaktionstyp: Fällungsreaktion
pH <7 leicht salzsauer
Indikation farbloser Niederschlag

Sulfat (SO42–) lässt sich durch Fällung als Bariumsulfat nachweisen.

Durchführung[Bearbeiten]

Dazu wird die leicht mit Salzsäure (HCl) angesäuerte Probenlösung mit einigen Tropfen  Bariumchloridlösung (BaCl2) versetzt. Ist Sulfat vorhanden, so fällt unmittelbar ein farbloser, feinkristalliner Niederschlag aus.

Erklärung[Bearbeiten]
${\displaystyle \mathrm {SO_{4}^{2-}+\ Ba^{2+}\longrightarrow \ BaSO_{4}\downarrow } }
Störung[Bearbeiten]

Dieser Nachweis kann durch Vorliegen von F-Ionen gestört werden. In diesem Fall kann sich BaF2 bilden, welches ebenfalls ausfällt. Dieses geht allerdings beim Erhitzen mit Salzsäure wieder in Lösung. Falls nicht angesäuert wird, können andere schwerlösliche Bariumsalze ausfallen.

Modifikation: Nachweis als Bariumsulfat-Kaliumpermanganat-Mischkristall[Bearbeiten]

Wird die Probelösung wie oben beschrieben mit Bariumchlorid und zusätzlich mit verdünnter  Kaliumpermanganatlösung (KMnO4) versetzt, so bildet sich ein blassrosa Mischkristall, BaSO4 · KMnO4. Dieser lässt sich durch Zugabe von