Praktikum der qualitativen Analyse

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1 Praktikum der qualitativen Analyse Von Prof. Dr. S. Walter Souci unter Mitwirkung von Prof. Dr. Heinrich Thies Sechste, völlig neu bearbeitete Auflage Mit 4 Textabbildungen SPRINGER-VERLAG BERLIN HEIDELBERG GMBH 1960

2 Alle Rechte, insbesondere das der tjbersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten Ohne ausdrückliche Genehmigung des Verlages ist es auch nicht gestattet, dieses Buch oder Teile daraus aufphotomechanischem Wege (Photokopie,lIfikrokopie) zu vervielfältigen by Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1960 Ursprünglich erschienen bei J. F. Bergmann, München 1960 ISBN ISBN (ebook) DOI / Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen,Handelsnamen,Warenbezeichnungen USl\'. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daß solche Namen im Sinn der Warenzeichen- und Markenschutz Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften

3 Ans dem Vorwort zur zweiten Auflage Die Anleitung zum Praktikum der analytischen Ohemie ist aus der langjährigen praktischen Erfahrung entstanden, die,sich im analytisch-chemischen Praktikum am Institut für Pharmaze~ttische und Lebensmittelchemie der Universität Münchenl bei der Unterrichtung der Studierenden herausgebildet hat. Die Anleitung verfolgt den Zweck, dem Studierenden in möglichst kurzer Ausbildungszeit ein ausreichendes Maß an Wissen 1lll.d Können auf dem Gebiet der analytischen Chemie zu vermitteln und ihm damit gleichzeitig sichere Grlllldlagen für sein späteres Studium zu geben. Diesem Zweck entsprechend beschränkt sich der Inhalt auf die Bedürfnisse des Praktikums, wobei jedoch auf die eingehende und gründliche Behandlung des ausgewählten Stoffes besonderer Wert gelegt ist. Der vorliegende Erste Teil der Anleitung stellt 1lll.ter wesentlicher Kürzung und 1lll.ter Neuaufnahme wichtiger Reaktionen eine zeitgemäße Weiterführung der altbewährten "Anleitung zur qualitativen chemischen Analyse" von VOLHARD dar, die am Ohemischen Laboratorium der Bayer. Akademie der Wissenschaften zu München entstanden ist. Er ist unter Beibehaltung des Unterrichtsgrundsatzes des "VOLHARD" in der Weise gestaltet, daß der Studierende durch die Beschreibung geeigneter Versuche und darauf Bezug nehmende Fragen zur experimentellen Arbeit 1lll.d gleichzeitig zur theoretischen Ausarbeitung fortschreitend angeleitet wird. Zur Ergänz1lll.g sind an verschiedenen Stellen theoretische Erläuterungen gegeben, welche die gerade dem Anfänger oft schwer verständlichen Gesetzmäßigkeiten 1lll.d Vorgänge der analytischen Chemie zum Gegenstand haben. Ferner sind den einzelnen Kapiteln jeweils kurz gefaßte Angaben über Bedeutung, Vorkommen, Technologie und Verwendung der behandelten Stoffe vorausgeschickt, um damit dem Studierenden 1 Heutige Bezeichnung: "Institut für Pharmazie und Lebensmittelchemie der Univer8ität München" (Direktor: Prof. Dr. E. BAMANN).

4 IV Aus dem Vorwort zur zweiten Auflage die Beziehungen zur Praxis zu vergegenwärtigen. Diese Angaben sind als Hinweise gedacht; sie erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit und sollen zur Weiterarbeit anregen. Der Stoff des vorliegenden ersten Teils der Anleitung gliedert sich in vier Abschnitte. Nach der Bearbeitung eines jeden Abschnitts ist zweckmäßig eine Prüfung durch den Leiter des Praktikums einzuschalten, wonach bei erfolgreicher Ablegung die Ausführung der Übungsanalysen zu erfolgen hat. Gegenüber der ersten Auflage, die im Jahre 1932 durch das Universitätsinstitut für Pharmazeutische und Lebensmittelchemie München herausgegeben wurde (als Manuskript gedruckt und nicht im Buchhandel erschienen), unterscheidet sich die vorliegende zweite Auflage dadurch, daß die Einzelversuche des ersten Teils in noch stärkerem Maße auf die Ausführung der Analysen abgestellt sind. Eine Reihe von Versuchen sowie von theoretischen Erläuterungen wurde neu aufgenommen; auch verschiedene bewährte neuere Nachweismethoden mit organischen Reagentien wurden berücksichtigt, soweit sie einen besonderen Vorteil gegenüber älteren Nachweismethoden besitzen. In diesem Zusammenhang ist der freundlichen und förderlichen Mitarbeit des Herrn Prof. Dr. KURT TÄUFEL, Technische Hochschule Dresden1, dankbar zu gedenken, die er dem Entstehen dieser Anleitung bei der Zusammenstellung der ersten Auflage zukommen ließ. Durch seinen Weggang vom Institut infolge Berufung nach auswärts konnte diese Mitarbeit leider nicht fortgesetzt werden. München, Februar 1941 Institut für pharmazeutische und Lebensmittelchemie der Universität München Professor Dr. B. BLEYER 1 Derzeit I. Direktor des Instituts für Ernährung, Potsdam-Rehbrücke.

5 Vorwort zur sechsten Auflage Da sich die vorliegende Praktikumsanleitung seit vielen Jahren im Unterricht bewährt hat, erschien es angezeigt, Aufbau und Unterrichtsprinzip auch in der sechsten Auflage in ihren Grundzügen beizubehalten.es war aber erforderlich, den Text in vielen Einzelheiten umzugestalten, um ihn dem neuesten Wissensstand anzupassen. Dies gilt besonders für die theoretischen Kapitel, die von Grund auf umgearbeitet werden mußten, ferner für die Angaben über Vorkommen, Bedeutung und Verwendung der einzelnen Substanzen, die sich jeweils als Einführung zu Beginn jedes Kapitels finden. Erstmalig wurde in dieser Auflage die moderne Nomenklatur entsprechend den Richtsätzen der "International Union of Pure and Applied Chemi8try" (IUPAC) angewandt. Zur Erleichterung der Umgewöhnung sind in einer Tabelle (S. 10) die alten und neuen Bezeichnungen einander gegenübergestellt. Eine grundsätzliche Abänderung gegenüber früheren Auflagen besteht schließlich darin, daß im Anschluß an den 1., 11. und IH. Abschnitt jeweils die entsprechenden Teilanalysengänge aufgenommen wurden. Dagegen ist der Gesamtanalysengang in einem gesonderten Buch: "Au8führung qualitativer AnalY8en" erschienen!, das nach Durcharbeitung aller vier Abschnitte der vorliegenden Anleitung zu benützen ist. Wie früher ist zur Erleichterung der übersicht der Text durch vers chiedene Dru ckarten gekennzeichnet: Alle Anweisungen für das experimentelle Arbeiten sind in Grundschrift, die eingestreuten theoretischen Abschnitte in Kursivdruck und die allgemeinen Einführungskapitel in Kleindruck wiedergegeben. Nach wie vor liegt die Bedeutung der klassischen analytischen Methodik für den Anfänger darin, daß er erlernen muß, exakt und sauber im Laboratorium zu arbeiten und Experimente zur Klärung einer bestimmten Frage so anzusetzen, daß sie einen 1 s. W. SOUCI unter Mitwirkung von H. TmEs: Ausführung qualitativer Analysen. 7. Aufl., München: J. F. Bergmann 1960.

6 VI Vorwort zur sechsten Auflage eindeutigen Schluß zulassen. In Anbetracht dieses Zieles wurde der bisherige Stoffumfang beibehalten und von der Aufnahme seltenerer Elemente und Verbindungen Abstand genommen. Durch Gründlichkeit bei der analytischen Arbeit - sowohl theoretisch wie praktisch - muß in den Anfängersemestern das Fundament für alle weiteren Laboratoriumsarbeiten gelegt werden. Hierzu soll die vorliegende Anleitung die notwendigen Voraussetzungen bieten. Bei der Neubearbeitung der Praktikumsanleitung erfreuten wir uns der Mithilfe von Frau F. BIGI, Frl. A. HARTMANN, Frau G. MAlER, und Herrn Dr. E. MERGENTHALER an der Deutschen Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie München, die bei der Neugestaltung des Textes und bei experimentellen Nachprüfungen beteiligt waren. Es ist uns ein Bedürfnis, an dieser Stelle unseres früheren Mitarbeiters Prof. Dr. Dr. F. FISCHLER zu gedenken, der am 26. Juni 1957 verschieden ist und der an der Bearbeitung aller früheren Auflagen dieses Buches mitgewirkt hat. München, im Juni 1960 S. WALTER SOUCI Deutsche Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie, München HEINRICH TRIES Institut für Phannazie und Lebensmittelchemie der Universität München

7 Inhalt Seite Aus dem Vorwort zur zweiten Auflage. III Vorwort zur sechsten Auflage. V Unfall- und Schadenverhütung Erste Hilfe bei Unfällen Die Bezeichnung chemischer Verbindungen nach den Regeln der IU P AG 8 Atombau und Periodensystem der Elemente Richtlinien für die praktische Arbeit im Laboratorium Erster Abschnitt A. Reaktionen Kalium Ghemische Bindung (Teil 1). Ionenbindung, Atombindung, Metallbindung Chlorwasserstoff Elektrolytische Dissoziation (Protolyse) (Teil 1). Säuren und Basen Natrium Essigsäure Elektrolytische Dissoziation (Protolyse) (Teil 11). Anwendung des Massenwirkungsgesetzes Lithium Schwefelsäure.. 51 Löslichkeitsprodukt 54 Ghemische Bindung (Teil 11). Koordinative Bindung (Komplexbildung am Anion) Abtrennung des Sulfat-Ions und Nachweis der Alkalien nebeneinander Ammoniak Kohlensäure Löslichkeit schwer löslicher Salze schwacher Säuren in starken Säuren Barium Salpetersäure Wertigkeit. 12. Strontium. 13. Wasserstoffperoxid 14. Calcium

8 VIII Inhalt Seite 15. Magnesium Trennung von Calcium, Strontium, Barium und Magnesium.' 84 B. Analysengang für die im I. Abschnitt behandelten Stoffe. 86 A. Reaktionen aus der Substanz B. Prüfung des Sodaauszugs auf Säuren (Anionen) C. Prüfung auf Metalle (Kationen) I. Untersuchung der salzsauren Lösung der Substanz Erdalkalien und Magnesium Trennung und Nachweis der Alkalien. 94 II. Untersuchung des unlöslichen Rückstands 97 Zweiter Abschnitt A. Reaktionen Phosphorsäure Oxalsäure Weinsäure Zink Elektrochemische Spannungsl'eihe der Metalle Aluminium Aquo- und Hydroxokomplexe Chrom Mangan Disproportionierung Eisen Chemische Bindung (TeillII). Koordinative Bindung (Komplexbildung am Kation) Kobalt und Nickel Trennung von Chrom, Aluminium, Eisen, Kobalt, Mangan, Zink, Phosphorsäure B. Analysengang für die im I. und Ir. Abschnitt behandelten Stoffe A. Reaktionen aus der Substanz....., B. Prüfung des Sodaauszugs auf Säuren (Anionen). 142 C. Prüfung auf Metalle (Kationen) I. Untersuchung der salzsauren Lösung der Substanz Vorbehandlung der Lösung Ammoniakgruppe, Ammoniumsulfidgruppe, Erdalkalien und Alkalien (Verweisungen) II. Untersuchung des unlöslichen Rückstands

9 Inhalt IX A. Reaktionen 1. Silber.. 2. Blei Quecksilber Dritter Abschnitt SeIte Fällung und Nachweis von Silber, Blei und einwertigem Quecksilber ("Chlorwasserstoffgruppe") Wismut Kupfer Cadmium Trennung von Quecksilber, Blei, Kupfer, Cadmium Arsen Kolloider Zustand Antimon Zinn Trennung von Arsen, Antimon und Zinn. 188 B. Analysengang für die im I. bis IH. Abschnitt behandelten Stoffe A. Reaktionen aus der Substanz B. Prüfung des Sodaauszugs auf Säuren (Anionen). 191 C. Prüfung auf Metalle (Kationen) I. Untersuchung der salzsauren Lösung der Substanz Schwefelwasserstoffgruppe (Verweisung) Vorbehandlung des Filtrats von der Schwefelwasserstoff fällung für die weitere Untersuchung Ammoniakgruppe, Ammoniumsulfidgruppe, Erdalkalien und Alkalien (Verweisungen) H. Untersuchung des unlöslichen Rückstands Reaktionen Borsäuren Schwefelwasserstoff. 3. Schweflige Säure.. 4. Thioschwefelsäure. Vierter Abschnitt Nachweis von Sulfid, Sulfit, Thiosulfat und Sulfat nebeneinander Schwefel, Phosphor, Kohlenstoff Chlorsauerstoffsäuren Trennung von Chlorid, Hypochlorit, Chlorat und Perchlorat 220

10 x Inhalt Seite 9. Bromwasserstoff Jodwasserstoff Nachweis von Chlorid, Bromid und Jodid nebeneinander. 225 Elelctrochemi8che Spannung8reihe der Nichtmetalle Salpetrige Säure Kieselsäure PolY8äuren Fluorwasserstoff, Rexafluorokieselsäure Cyanwasserstoff, Thiocyansäure Trennung des Nitrats von Jodid, Bromid, Thiocyanat und Cyano. ferraten Tabellen Tabelle 1: Neue und alte Bezeichnungen chemischer Verbindungen 10 Tabelle 2: Periodensystem der chemischen Elemente Tabelle 3: Beziehungen zwischen den pr. und por.werten wäßriger Lösungen und ihrer R 30+ und OR- Konzentration.. 50 Tabelle 4: Löslichkeit wichtiger Erdalkaliverbindungen in Wasser 80 Tabelle 5: Verbindungen des Chroms mit Sauerstoff Tabelle 6 : Verbindungen des Mangans mit Sauerstoff Tabelle 7: Eigenschaften analytisch wichtiger Hydroxide und Sulfide von Metallen der Ammoniak und Ammoniumsulfidgruppe. 139 Tabelle 8: Eigenschaften analytisch wichtiger Silberverbindungen 157 Tabelle 9: Löslichkeit analytisch wichtiger Sulfide in Wasser Tabelle 10: Löslichkeit analytisch wichtiger Stoffe in W Mser 236 Tabelle 11: Protolysekonstanten mittelstarker und schwacher Säuren in wäßriger Lösung Tabelle 12: Protolysekonstanten mittelstarker und schwacher Basen in wäßriger Lösung Tabelle 13: Elektronengruppierung in den chemischen Elementen 238 Tabelle 14: Deutsche und internationale Bezeichnungen der Elemente. 240 Tabelle 15: Die Atomgewichte der chemischen Elemente Verzeichnis der für das Praktikum benötigten Arbeitsgeräte Verzeichnis der für das Praktikum benötigten Reagentien Sachverzeichnis