Fällungsanalyse (Beispiel: Chloridbestimmung)

Transkript

1 Fällungsanalyse (Beispiel: Chloridbestimmung) Prinzip: Eine zu bestimmende Lösung wird mit einer Maßlösung titriert, deren Bestandteile mit den zu bestimmenden Ionen einen schwerlöslichen Niederschlag bilden. Im Beispiel: NaCl-Lösung wird mit AgN 3 titriert:

2 Start: c(cl - )=0,1 mol l -1 Titrationskurve: Berechnung charakteristischer Punkte 50% Umsatz: c(cl c(cl c(ag + ) = C0(Cl ) C *(Ag ) für 1 1 ) = 0,1mol l 0,05moll = + ) = K c(cl L ) mol l = 0,05moll 2 1 c(cl ) >> 0,05moll = moll c(ag 1 + ) 90% Umsatz: c(ag + ) K = c (Cl L ) = mol l 0,01mol l 2 1 = moll 1 100% Umsatz: c(ag + ) = c(cl ) c(ag + ) = K L = mol 2 l 2 = moll 1

3 Titrationskurve: Berechnung charakteristischer Punkte Umsatz 0% 50% 90% 99% 99,9% 100% 100,1% c(cl - ) [mol l -1 ] c(ag + ) [mol l -1 ]

4 Titrationskurve: Cl - -Bestimmung mit Ag + Quelle: U.R. Kunze, G. Schwedt, Grundlagen der qualitativen und quantitativen Analyse, Georg Thieme Verlag

5 Methoden der Indikation

6 Methoden der Indikation Ag + nach Gay-Lussac: Endpunktsbestimmung ohne Niederschlag: Ausflocken des Niederschlags zeigt Endpunkt an (Ag + mit Cl - )

7 Methoden der Indikation Br - nach Fajans: Indikation mit Hilfe eines Adsorptionsindikators (Ag + mit Br -, Indikator: Eosin) X X X X H H X X 2 H - 2 H + X C - X X = H Fluorescein X = Br Eosin

8 Methoden der Indikation Br - nach Fajans: Indikation mit Hilfe eines Adsorptionsindikators (Ag + mit Br -, Indikator: Eosin) Vor Äquivalenzpunkt Äquivalenzpunkt Ag + -Überschuss

9 Methoden der Indikation

10 Methoden der Indikation

11 Beispiel: Berechnung der optimalen Cr Konzentration Gesucht: die optimale Konzentration an Cr 4 2-, so dass Ag 2 Cr 4 exakt am Äquivalenzpunkt auszufallen beginnt.

12 Redoxreaktionen Redoxreaktionen: Reaktionen, die unter Übertragung von Elektronen ablaufen xidation Abgabe von Elektronen (e - ) Erhöhung der xidationszahl Reduktion Aufnahme von Elektronen (e - ) Verminderung der xidationszahl Fe 2+ Fe 3+ + e - Fe 3+ + e - Fe 2+

13 Redoxreaktionen Reduktions- und xidationsreaktionen treten stets zusammen auf, denn freie Elektronen sind normalerweise nicht existent. Man spricht deswegen von Redoxreaktionen Fe 3+ + e - Fe 2+ A ox + z e - A red oxidierte Form reduzierte Form Korrespondierendes Redoxpaar 2 Fe 3+ + Sn 2+ 2 Fe 2+ + Sn 4+ A ox + B red A red + B ox Fe 3+, A ox : xidationsmittel (nimmt e - von B red auf) wird selbst reduziert Sn 2+,B red : Reduktionsmittel (gibt e - an A ox ab) wird selbst oxidiert

14 Redoxreaktionen (xidationszahlen oder -stufen) xidationszahl: hypothetische Ladung, die ein einzelnes Atom haben würde, wenn in einem Molekül die Elektronen dem jeweils elektronegativeren Bindungspartner zugeordnet werden. Bestimmung mittels Prioritätsregeln aus Summenformel Zeichnerische Bestimmung aus Lewis-Formeln und Elektronegativitäten

15 xidationszahlen: Bestimmung aus Summenformel/ Durchschnittliche xidationszahl

16 Beispiele Fe 2 3 H 2 S 4 S H 2 2

17 xidationszahlen: Bestimmung aus Strukturformel (Lewisformel) Lewisformel aufstellen (Alle Elektronenpaare berücksichtigen) Bindende Elektronenpaare dem elektronegativeren Partner zuordnen Bindungen zwischen gleichen Atomen werden gleichmäßig verteilt xidationszahl: Differenz aus Zahl der Valenzelektronen und Zahl der Elektronen in obiger Formel

18 Beispiele H 2 S 4 H 2 2 H S H H H e - VE Z H 0 1 +I S 0 6 +VI 8 6 -II 2 (+1)+1 (+6)+4 (-2)=0 e - VE H (+1)+2 (-1)=0 Z +I -I

19 Beispiele 2- - S S S S Cl e - VE Z S 1 6 +V S 6 6 ± II 2 (+5)+2 (±0)+6 (-2)=-2 e - VE Cl (+7)+4 (-2)=-1 Z +VII -II

20 Beispiele F F F Xe F e - VE Z e - VE Z 4 6 +II Xe 6 8 +II F 8 7 -I F 8 7 -I 1 (+2)+2 (-1)=0 1 (+2)+2 (-1)=0

21 Aufstellen von Redoxgleichungen In wässrigen Lösungen: Aufstellen der Reduktions- und xidationsgleichung xidationszahlen => Zahl der ausgetauschten Elektronen Ladungsausgleich durch Zufügen von H + (saures Medium) oder H - (basisches Medium) Daraus automatisch Stoffbilanz Aufstellen der Ionengleichung Bildung des KGV der ausgetauschten Elektronen und Vervielfachen Addition der Teilgleichungen Aufstellen der Stoffgleichung

22 Beispiele Reaktion von Zink mit CuS 4 -Lösung

23 Beispiele Reaktion von Kaliumpermanganat mit Eisen-(II)-chlorid

24 Beispiele Reaktion von Kaliumpermanganat mit Arsentrichlorid

25 Beispiele Reaktion von Arsen-(III)-sulfid mit Salpetersäure

26 Beispiele xidationsschmelze zum Nachweis von Chrom und Mangan Bsp: Reaktion von CrCl 3 in einer Schmelze von Na 2 C 3 und NaN 3 (Ladungsausgleich durch 2- )