Anorganische Chemie für Biologen

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1 Anorganische Chemie für Biologen Nadja Giesbrecht AK Prof. Dr. Thomas Bein Raum: E3.005 Tel: 089/

2 Arten chemischer Bindung Die entscheidende Größe für den Charakter einer chemischen Bindung ist die Elektronegativität E N, der Bindungspartner. Sie gibt das Bestreben eines Atoms an, Bindungselektronen an sich zu ziehen. Seminar Anorganische Chemie für Biologen 2

3 Redoxgleichungen ausgleichen Im saurem Milieu: H + : H + + H 2 O H 3 O + O 2- : O H 3 O + 3 H 2 O Im basischem Milieu: H + : H + + OH - H 2 O O 2- : O 2- + H 2 O 2 OH - Seminar Anorganische Chemie für Biologen 3

4 Farbigkeit von Komplexen hv Seminar Anorganische Chemie für Biologen 4

5 Inhalte Stöchiometrie chemisches Rechnen Chemisches Gleichgewicht Massenwirkungsgesetz Säure-Base-Theorie Komplexchemie Redox-Theorie Löslichkeitsgleichgewichte Anionen-Kationen-Nachweise Seminar Anorganische Chemie für Biologen 5

6 Qualitative Analyse Die Aufagbe der qualitativen Analyse ist die Aufkärung, welche (anorganischen) Stoffe in einem unbekannten Stoffgemisch vorliegen. Dazu werden spezifische Nachweisreaktionen eingesetzt, die die Anwesenheit eines bestimmten Ions durch Farbänderung, Bildung eines unlöslichen Niederschlags oder andere direkt beobachtbare Effekte anzeigen. Unter Umständen stören andere Ionen den Test und bewirken falsche negative oder positive Nachweise, weshalb man die Ionen vor dem Nachweis systematisch trennt Trennungsgang. Seminar Anorganische Chemie für Biologen 6

7 Historische Ionennachweise Plinius der Ältere (1. Jh. n. Chr.): Eichengalle (Galläpfel) färbt Eisensalzlösungen schwarz. Andreas Libavius (16. Jh): Ammoniak färbt Kupferlösungen tiefblau ([Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ ). Friedrich Hoffmann (1703): In Salpetersäure gelöstes Silber erzeugt mit salzhaltigen Lösungen einen weißen Niederschlag. AgNO 3 (aq) + NaCl (aq) AgCl (s) + NaNO 3 (aq) Seminar Anorganische Chemie für Biologen 7

8 Kationennachweis Nachweis der Kationen Sr 2+, Ba 2+, Li +, Na +, K + erfolgt meist spektralanalytisch, z.b. durch Flammenfärbung. Seminar Anorganische Chemie für Biologen 8

9 Kationennachweise Boraxperle: Etwas Borax (Na 2 B 4 O 7 ) mit der Analysensubstanz in Brennerflamme aufgeschmelzen. Kation Farbe oxidiert Fe 2+ farblos grün Mn 2+ violett farblos Co 2+ blau blau Ni 2+ gelb braun Cu 2+ blaugrün rotbraun Farbe reduziert Seminar Anorganische Chemie für Biologen 9

10 Löslichkeitsprodukt Stoff K L Stoff K L AgCl mol 2 /L 2 CaSO 4 (Gips) mol 2 /L 2 AgBr mol2/l 2 SrSO mol 2 /L 2 AgI mol2/l 2 BaSO mol 2 /L 2 Sr-Rhodizonat mol 2 /L 2 Li 2 CO mol 3 /L 3 KClO mol 2 /L 2 Seminar Anorganische Chemie für Biologen 10

11 Kationennachweise NH 4+ -Nachweis: NH 4+ (aq) + OH - (aq) NH 3 (g) + H 2 O(l) Li + -Nachweis: 3 Li + (aq) + HPO 4 2- (aq) + OH - (aq) Li 3 PO 4 (s) + H 2 O(aq) K + -Nachweis: K + (aq) + ClO 4- (aq) KClO 4 (s) Seminar Anorganische Chemie für Biologen 11

12 Kationennachweise Sr 2+ -/ Ba 2+ -Nachweis: Ba 2+ + Ba (s) Nicht löslich in HCl, hellrote Verbindung Sr 2+ + Sr (s) löslich in HCl! Seminar Anorganische Chemie für Biologen 12

13 Mn-Nachweis: Kationennachweise 2 MnO H 2 SO H 3 O + 2 Mn H 2 SO H 2 O Fe-Nachweis: Fe CN - [Fe(CN) 6 ] 4- Fe SCN - Fe(SCN) 3 (gelb) (tiefrot) 4 Fe [Fe(CN) 6 ] 4-3 (Fe 4 [Fe(CN) 6 ] 3 ) (Berliner Blau) Seminar Anorganische Chemie für Biologen 13

14 Co 2+ -Nachweis: Kationennachweise Co SCN - Co(SCN) 2 Co SCN H 3 O + H 2 [Co(SCN) 4 ] + 2 H 2 O Cu 2+ -Nachweis: Cu NH 3 [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ (tiefblau) Seminar Anorganische Chemie für Biologen 14

15 Anionennachweise Nachweis aus der Ursubstanz. Halogenide werden mit AgNO 3 gefällt. AgCl, AgBr, AgI + (NH 4 ) 2 CO 3 AgI AgBr, AgI + konz. NH 3 [Ag(NH 3 ) 2 )]Br [Ag(NH 3 ) 2 )Cl AgCl + HNO 3 I - AgBr + HNO 3 Seminar Anorganische Chemie für Biologen 15

16 Unterscheidung der Silberhalogenide AgCl (links); +NH 3 (rechts) AgBr (links); +NH 3 (rechts) AgI (links); +NH 3 (rechts) Seminar Anorganische Chemie für Biologen 16

17 Weitere Anionennachweise CO 3 2- : Nachweiß über Gasentwicklung wenn mit Säure versetzt SO 4 2- : Fällung durch Zugabe von Ba(OH) 2 als BaSO 4 PO 4 3- : Fällung als Ammoniummolybdophosphat NO 3- : Reduktion zu Nitrit (NO 2- ) -> Nachweis mit Lunges Reagenz NO 2- : Nachweis mit Lunges Reagenz oder Ringprobe Seminar Anorganische Chemie für Biologen 17

18 Nitritnachweis durch Lunges Reagenz Nitrat (NO 3- ) kann nicht direkt nachgewiesen werden! Zuerst Nitritnachweis (NO 2- ) Ist dieser negativ, kann Nitrat nach Reduktion als Nitrit nachgewiesen werden. Lunges Reagenz: Seminar Anorganische Chemie für Biologen 18

19 Nitratnachweis durch Lunges Reagenz Vorlegen der Probelösung + Lunge I + II Zugabe einer Zinkgranalie zur Reduktion (Essigsauer) Zn + 2 H 3 O + Zn H 2 O + 2 H NO H NO 2- + H 2 O Seminar Anorganische Chemie für Biologen 19

20 Ringprobe auf Nitrat Analysesubstanz + H 2 SO 4 + FeSO 4 3 Fe 2+ + NO H 3 O + 3 Fe 3+ + NO + 6 H 2 O [Fe(H 2 O) 6 ] 2+ + NO [Fe(H 2 O) 5 (NO)] 2+ + H 2 O konz. H 2 SO 4 Seminar Anorganische Chemie für Biologen 20