Trennungsgang. AC-I Seminar, B.

Transkript

1 Trennungsgang

2 Trennungsgang auf einen Blick

3 Trennungsgang Reaktionen in wässriger Lösung Fällung und Komplexbildung in der qualitativen Analyse: Fällung: Trennung Anreicherung Nachweis : Farbe, Morphologie, Struktur Reaktionsgleichung Silberchlorid-Fällung: Ag + (aq) + NO 3 - (aq) + Na + (aq) + Cl - (aq) AgCl (s) + Na + (aq) + NO 3 - (aq) Netto Ionengleichung: Bsp.: Nachweis von Cr VI durch Fällung von K 2 CrO 4 Ag + (aq) + Cl - (aq) AgCl (s)

4 Trennungsgang Komplexierung: Ionennachweis: Farbe Maskierung Reaktionsgleichung: Cu 2+ (aq) + 4 NH 3 (aq) + SO 4 2- (aq) [Cu(NH 3 ) 4 ]SO 4 Nachweis von Cu II durch Komplexierung mit NH 3

5 Trennungsgang Pearson-Konzept als Ordnungsprinzip Konzept der harten und weichen Säuren und Basen HSAB Hard and Soft Acids and Bases Säuren allgemein wie Lewis Säuren als Elektronenakzeptoren keine strenge Gesetzmäßigkeit! Def.: harte Säuren sind Kationen, die weniger deformierbar sind Kationen mit Edelgaskofiguration bei gleicher Ionenladung, je kleiner das Kation bei gleichem Ion, je höher die pos. Ladung

6 Trennungsgang Wie verhält sich die Härte der Kationen im Periodensystem? Lösung: Abnahme von oben nach unten und von rechts nach links Li + > Na + > K + > Rb + > Cs + P 5+ > Si 4+ > Al 3+ > Mg 2+ > Na + Mn 7+ > Mn 6+ > Mn 4+ > Mn 3+ > Mn 2+ > Mn 0

7 Trennungsgang Def.: harte Basen sind kleine wenig deformierbare Anionen (Moleküle). Basen allgemein wie Lewis Basen als Elektronendonatoren Anionen mit Edelgaskofiguration bei gleicher Ionenladung, je kleiner das Anion bei gleichem Ion, je kleiner die neg. Ladung Wie verhält sich die Härte der Anionen im Periodensystem? Lösung: C 4- >N 3- > O 2- > F - härter I - > Br - > Cl - > F - härter Weiche Basen sind leicht deformierbare Anionen, Moleküle. Ihr Zentralatom ist weniger elektronegativ und daher leichter polarisierbar F - > O 2- > OH - > H 2 O > NH 3 Cl - > I - > S 2- CN -

8 Trennungsgang HSAB Konzept: Harte Säuren kombinieren bevorzugt mit harten Basen Weiche Säuren verbinden sich besser mit weichen Basen -> es entstehen stabile Komplex oder schwerlösliche Verbindungen Anwendung: Warum kommen in der Natur Silicium und Aluminium als Oxide und Blei und Zink als Sulfide vor? -> Verdrängen von Liganden oder Donator [Zn(OH) 4 ] 2- + S 2- ZnS + 4OH - [Al(H 2 O) x ] 3+ +3NH 3 Al(OH) 3 + 3NH (x-3)h 2 O Al 2 O 3 Ca 2+ + OH - + 2F - CaF 2 Al(OH) F - [AlF 6 ] OH - PbS

9 Trennungsgang Regeln: Harte Kationen haben eine abgeschlossene Edelgasschale Weiche Kationen haben eine abgeschlossene d-schale d 10 oder d 10 s 2 Harte Kationen sind meist hydratisiert, und das Wasser läßt sich nur durch F -, OH - verdrängen. Weiche Kationen bevorzugen NH 3, CN - und S 2- zur Komplexbildung. Je weicher das Kation, desto tiefer die Farbe Ü-Kationen sind farbig

10 Trennungsgang Basen: Härte ist proportional der Elektronegativität: F > O >> N Cl > Br > S > I Se > P > As > Sb Härte ist umgekehrt proportional dem Radius Reihenfolge hängt vom Substituenten ab H-OH > R-OH > R-OR

11 Trennungsgang: Sinn: stoffliche Systematik, selektive Trennung durch Gruppenreagenzien AgCl Gruppenfällungsreagenzien: weiche Base Cl - weiche Base S 2- harte Base OH - harte Base CO 3 2- As x S x weiteres Steuerungsmittel durch gekoppelte Gleichgewichte Fällung: M 2+ + S 2- MS ph Wert: H + +S 2- HS - H + + HS - H 2 S Verflüchtigung: H 2 S(g) H 2 S(l) Oxidation: S H 2 O 2 SO H 2 O Komplexbildung: MS + S 2- MS 2-2 Bi(OH) 3 CaCO 3

12 Trennungsgang Die Chlorid-Gruppe: Cl - Br - I - : Löslichkeit nimmt ab, Komplexstabilität zu saurer Cl- Lösung: Hg 2 Cl 2, AgCl, PbCl 2, TlCl d 10 : AgCl CuCl AuCl liegen in wässriger Lösung nur als Komplex vor. ZnCl 2 > CdCl 2 > HgCl 2 theoretisch nimmt die Löslichkeit ab, aber HgCl 2 ist ein lösliches Molekül Halogenide der anschließenden Hauptgruppen-elemente sind kovalent. Neigung zu Chlorokomplexen steigt von oben nach unten Hg 2 Cl 2 : weiche Säure Hg 2+ mit weicher Base Hg 0

13 Säureschwerlösliche Gruppe

14 Säureschwerlösliche Gruppe

15 Vorproben - Flammenfärbung

16 Vorproben - Flammenfärbung

17 Vorproben - Phosphorsalzperle

18 Vorproben - Phosphorsalzperle

19 Vorproben - Phosphorsalzperle

20 Vorproben - Phosphorsalzperle

21 Vorproben - weitere

22 Vorproben - Oxidationsschmelze

23 Trennung HCl Gruppe

24 Nachweise HCl Gruppe

25 Trennung H 2 S Gruppe

26 Nachweise H 2 S Gruppe

27 Nachweise H 2 S Gruppe

28 Trennung Urotropin - Gruppe

29 Nachweise Urotropin - Gruppe

30 Nachweise Urotropin - Gruppe

31 Trennung (NH 4 ) 2 S - Gruppe

32 Nachweise (NH 4 ) 2 S - Gruppe

33 Nachweise (NH 4 ) 2 S - Gruppe

34 Trennung (NH 4 ) 2 S Gruppe 2

35 Nachweise (NH 4 ) 2 S Gruppe 2

36 Trennung (NH 4 ) 2 CO 3 - Gruppe

37 Nachweise (NH 4 ) 2 CO 3 - Gruppe

38 Trennung lösliche Gruppe

39 Nachweise lösliche Gruppe