Modul BCh 1.2 Praktikum Anorganische und Analytische Chemie I

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1 Institut für Anorganische Chemie Prof. Dr. R. Streubel Modul BCh 1.2 Praktikum Anorganische und Analytische Chemie I Vorlesung für die Studiengänge Bachelor Chemie und Lebensmittelchemie Die ins Netz gestellte Foliensammlung soll Sie vom schnellen Mitschreiben entlasten. Sie erspart Ihnen jedoch keinesfalls das Lernen mit Büchern. Die Folien sind nur für Ihren eigenen Gebrauch bestimmt ein Vervielfältigen und Verbreiten ist nicht gestattet. Es sind weiterhin an vielen Stellen absichtlich Auslassungen vorhanden, die von Ihnen zu ergänzen sind. r.streubel@unibonn.de

2 Themenübersicht 1. Die chemische Reaktion 2. Chemie der wässrigen Lösung 3. SäureBaseReaktionen 4. ReduktionsOxidationsReaktionen 5. Einführung in nasschemische Analysemethoden 6. (Nachweis)Reaktionen von HGEVerbindungen (I) 7. (Nachweis)Reaktionen von HGEVerbindungen (II) 8. (Nachweis)Reaktionen von HGEVerbindungen (III) Folie 1

3 Analyse 2: Nachweis der Halogenide (V) Einzelnachweis von Chlorid (Variante für Fortgeschrittene) 1) Chlorid neben Bromid und Iodid durch die ChromylchloridReaktion Cr 2 O Cl + 6 H 3 O + Anm.: Der Reaktion muss Schwefelsäure zugesetzt werden! Warum? 2) Spezifischer Folgenachweis durch Einleiten in NaOHLösung Was passiert mit Br und I? (=> Disproportionierung!) Folie 2

4 Analyse 2: Nachweis der Halogenide (VI) Spezifischer Nachweis für Bromid und Iodid durch Ox. mittels Cl 2 (A37) 1) Nachweis von Br 2 und I 2 durch Anfärben der org. Phase CCl 4 oder Toluol 2) Langsame Zugabe des Reagenzes (!) und Ausschütteln => Org. Phase: Zuerst I 2 (violett), Entfärbung, dann Br 2 (braun) und Gelb 6 wichtige Oxidations/Folgereaktionen von Iodid und Iod (vgl. Vl4): 1) Cl I I Cl 2) Cl 2 + I 2 ICl 3) 3 Cl 2 + I 2 3 ICl 3 Spez. Nachweis von F : CaF 2, Wassertropfenprobe, Kriechprobe (B2,3,10) Folie 3

5 Analysen 2, 4, 5: Schwefelhaltige Anionen (I) Spez. Nachweis für S (Sulfid) aus der US (B6) 1) Austreiben der leichtflüchtigen Säure H 2 S mit mittelstarken Säuren 3) Vergleiche auch Redoxreaktionen (vgl. Vl4) 1) HCl (verd.) + S H 2 S + Cl 2) H 2 S + Pb OH Nachweis durch IodAzidReaktion aus der US (reduz. Wirkung von Sulfid) Störungen durch SCN und S 2 O 3 (=> wg. red. Wirkung) Lösung: AgNO 3 Gruppenfällung, dann mit Zn/HCl reduzieren, dann trennen Folie 4

6 Analysen 2, 4, 5: Schwefelhaltige Anionen (II) 1) Spez. Nachweis von SCN (Thiocyanat) aus der US (vgl. A15, B17, 18) 3 SCN + Fe H 2 O [Fe(H 2 O) 3 (SCN) 3 ] (rot) 2) Spez. Nachweis von SCN : US/halbkonz. H 2 SO 4 => COS (vgl. Vl4) 3) AgNO 3 Gruppenfällung (zus. mit X, S, S 2 O 3 C 2 O 4 ) => und fraktionierendes Auflösen mit ges. (NH 4 ) 2 CO 3 Lösung => Reduktion des Rückstandes mit Zn/verd. H 2 SO 4 => dann spez. Nachweis im Filtrat durch Fe 3+ haltige Lösung/HCl Folie 5

7 Analysen 2, 4, 5: Schwefelhaltige Anionen (III) 4) KMnO 4 Gruppenreaktion (SCN zus. mit Br, I, S, NO, SO 3 C 2 O 4 ) US/verd. H 2 SO 4 => Zugabe von verd. KMnO 4 Lösung (1. Kälte/2. Wärme) =>Entfärbung zeigt das Vorhandensein der obigen Ionen an 1) Spez. Nachweis von S 2 O 3 (Thiosulfat; durch die Sonnenuntergang Reaktion (A32): US/verd. HNO 3 2) 3 S 2 O 3 + Ag 2 (S 2 O 3 ) 3) Ag 2 S 2 O 3 + H 2 O Störungen: gemeinsame Fällung mit S ; pk L = 48,2 (!) Lösung: US, verd. HAc, dann CdSFällung => verd. HAc/AgNO 3 => SO 3 verbleibt in Lösung (weiß > gelb > orange > braun > schwarz) Folie 6

8 Analysen 2, 4, 5: Schwefelhaltige Anionen (IV) 1) Spez. Nachweis von S 2 O 3 durch die SonnenuntergangReaktion Weitere Störungen: falsch positiv, wg. vorheriger Bildung aus S / SO 3 1) Spez. Nachweis von SO 3 (Sulfit; GärrohrVersuch ) 1) SO H 3 O + SO H 2 O Lösung: Unterscheidung durch nachfolgende Oxidation/ im Gährrohr Störungen (II): falsch positiv, wg. Zersetzung von S 2 O 3 => Auftreten von elementarem Schwefel (!) Folie 7

9 Analysen 2, 4, 5: SAnionen (V) u. NAnionen (I) 1) Spez. Nachweis von SO 4 (Sulfat) durch Fällung als BaSO 4 in HCl (B1) SO 4 + Ba 2+ BaSO 4 (weiß) 1) Spez. Nachweis von NO 3 (Nitrat; (?) (A34, B7)) Problem: Nitratsalze haben allgemein eine (zu) hohe Löslichkeit => Umwandlung in andere StickstoffVerbindungen notwendig! Folie 8

10 Analysen 2, 4, 5: Nhaltige Anionen (II) 1) Spez. Nachweis von NO 3 Produkt /Ox. RedMittel phwert Nachweis Reagenz DevardaLegierung: 45 % Al; 5 % Zn, 50 % Cu LungesReagenz: 1) Sulfanilsäure, 2) Naphthylamin Folie 9

11 Analysen 2, 4, 5: Nhaltige Anionen (III) 1) Spez. Nachweis von NO 3 durch Devarda; NaOH (vgl. Vl4, B7.3) Störungen: falsch positiv, wg. NH 4 + ; => vorher austreiben mit NaOH 2 HNO 2 + (H 2 N) 2 C=O Kommentar: sehr empfindlicher Nachweis (!) 2) Spez. Nachweis von NO 3 ( Ringprobe (B7.2); konz. H 2 SO 4 ) 1) NO H 3 O Fe 2+ NO + 6 H 2 O + 3 Fe 3+ 2) NO + [Fe(OH 2 ) 6 ] 2+ Kommentar: experimentell anspruchsvoller Nachweis (!) Folie 10

12 Analysen 2, 4, 5: Nhaltige Anionen (III) 3) Spez. Nachweis von NO 3 (Nitrat; Diazokupplung (B7.1); Zn/HAc) 1) NO 3 + Zn + 3 H 3 O + HNO 2 + Zn H 2 O 2) RNH 2 + HNO 2 + R NH 2 + H 3 O + Kommentar: sehr empfindlicher Nachweis (!); vorher Leerwert (!) 1) Spez. Nachweis von NO 2 (Nitrit; Ringprobe ; schwach Sauer) 1) NO H 3 O + + Fe 2+ NO + 3 H 2 O + Fe 3+ Störungen: kaum, da keine reduzierenden Bedingungen Folie 11

13 Analysen 2, 4, 5: Nhaltige Anionen (IV) 2) Spez. Nachweis von NO 2 (Nitrat; Diazokupplung ; ohne Zn/HAc) RNH 2 + HNO 2 + R NH 2 + H 3 O + RN=NR + 3 H 2 O (rot; Diazen) Beseitigung von Nitrit mit Amido(schwefelsäure) (SA/HAc) Zerfall von Salpetriger Säure 1) 2 NO H 3 O + 2 HNO H 2 O 2) 3 HNO 2 3) 2 HNO 2 N 2 O 3 + H 2 O Anhydrid Folie 12

14 Analysen 2, 4, 5: Phaltige Anionen (I) 1) Spez. Nachweis von PO 3 3 (Zirkonphosphat (B8); Fällung aus konz. HCl) 4 HPO ZrO H 3 O + Störungen: falsch positiv, wg. Ausfällung von SiO 2 => vorher testen => und vorher ausfällen 2) Spez. Nachweis von PO 3 3 (Ammonium(molybdato)phosphat; Fällung) H 2 PO (NH 4 ) 6 [Mo 6 O 21 ] + 10 H 3 O + Folie 13

15 Analysen 2, 4, 5: Chaltige Anionen (I) Spez. Nachweis von CO 3 3 ( GärrohrVersuch (B9); Fällung US/HCl/Ba(OH) 2 ) 1) CO H 3 O + [H 2 CO 3 ] CO 2 + H 2 O 2) CO 2 + Ba OH BaCO 3 + H 2 O (weiß) Spez. Nachweis von C 2 O 4 (Oxalat; Fällung/HAc; Zersetzung/H 2 SO 4 vgl. Vl4 1) C 2 O 4 + Ca 2+ CaC 2 O 4 (weiß) Folie 14

16 Analysen 2, 4, 5: Si und Bhaltige Anionen Spez. Nachweis von SiO 3 (Silikat; Wassertropfenprobe (B10); US/H 2 SO 4 /CaF 2 1) 2 CaF 2 + SiO H 2 SO 4 2 CaSO 4 + SiF H 2 O 2) 3 SiF H 2 O 3) SiF H 2 O Spez. Nachweis von BO 3 3 (Borat; Borsäureester US/CH 3 OH/H 2 SO 4 vgl. Vl3 H 3 BO CH 3 COH B(OCH 3 ) 3 Folie 15