Seminar zum Grundpraktikum Anorganische Chemie

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1 Seminar zum Grundpraktikum Anorganische Chemie Sommersemester 201 Christoph Wölper Universität DuisburgEssen

2 4 CO Analyse 4 SalzsäureGruppe Ag + Pb 2+ Hg 2 2+ Bi + Cu 2+ Cd 2+ Sb +/5+ Sn 2+/4+ As +/5+ H 2 SGruppe Hg 2+ UrotropinGruppe (NH 4 ) 2 SGruppe

3 4 CO Eigenschaften der Gruppen SalzsäureGruppe Ag + Pb 2+ Hg 2 2+ schwerlösliche Chloride Bi + Cu 2+ Cd 2+ Sb +/5+ Sn 2+/4+ As +/5+ H 2 SGruppe Hg 2+ schwerlösliche Sulfide in saurem Medium

4 Vorproben BettendorfProbe für Arsen Reduktion mit SnCl2 schwarzer Niederschlag ist Hinweis auf (viel) Arsen +V +II 0 +IV 2AsO + SnCl HCl 2As + [SnCl 6 ] + 6H 2 O keine Störung durch Antimon Quecksilber bildet ebenfalls schwarzen Niederschlag

5 Vorproben Marsh' sche Probe für Arsen und Antimon mit Zn bildet sich AsH verbrennt mit bläulicher Flamme hinterlässt schwarzen Arsenspiegel auf Porzellanschüssel Arsenspiegel in ammoniakalischer H 2 O 2 Lösung löslich Antimon stört aber: Antimonspiegel nicht löslich Achtung: AsH und SbH sind sehr giftig!

6 Exkurs: Redoxpotentiale und Überspannungen Marsh' sche Probe im Detail +V 0 III AsO 4 + 4Zn + 11H + AsH + 4Zn H 2 O Analysevorschrift: ZnGranalien und Pulver, H 2, Cu und Analysenlösung in Reagenzglas Warum Kupfersulfat?

7 Exkurs: Redoxpotentiale und Überspannungen Marsh' sche Probe im Detail Aufgabe des Zn: As(III)/As(V) As(III) 2H + H 2 thermodynamisch begünstigt Zn ist unedel H2 Bildung kinetisch gehemmt höheres Potential nötig als sich aus den RedoxPotentialen ergibt (Überspannung ) η (V) η (V) η (V) Pt 0 Ag 0,10 Cd 0,9 Pd 0 Ni 0,14 Pb 0,40 Au 0,02 Fe 0,17 Zn 0,48 Pt 0,08 Cu 0,19 Hg 0,57 Metalloberfläche Lösungsvorgang

8 Exkurs: Redoxpotentiale und Überspannungen Marsh' sche Probe im Detail Aufgabe des Cu: Kupferschicht auf dem Zink Zn + Cu 2+ Zn 2+ + Cu geringere Überspannung an der Kupferoberfläche H2 Bildung nicht mehr kinetisch gehemmt höheres Potential nötig als sich aus den RedoxPotentialen ergibt (Überspannung ) η (V) η (V) η (V) Pt 0 Ag 0,10 Cd 0,9 Pd 0 Ni 0,14 Pb 0,40 Au 0,02 Fe 0,17 Zn 0,48 Pt 0,08 Cu 0,19 Hg 0,57

9 Vorproben Leuchtprobe für Zinn ZnPerle und Ursubstanz in konz. Salzsäure geben durch Reduktion durch Zn gehen schwerlösliche Sn(IV) Verbindungen in Lösung Reagenzglas mit Eis und Wasser füllen und in Analysenlösung tauchen evtl. Eiswasser mit Kaliumpermanganat anfärben In die Brennerflamme halten blaue Fluoreszenz ist Nachweis für Zinn

10 Vorproben weitere Vorproben Phosphorsalzperle Cu und Sn zeigen charakeristische Farben (blau bzw. rot)

11 SodaAuszug Wie Schon bei Analyse 2 werden die Anionen aus dem SodaAuszug nachgewiesen

12 Aufschlüsse SodaPottascheAufschluss siehe Analyse 2 Saurer Aufschluss siehe Analyse Oxidationsschmelze siehe Analyse Freiberger Aufschluss schwerlösliche Oxide von Elementen die Thiosalze bilden 2SnO 2 + 2Na 2 CO + 9S 2Na 2 SnS + SO CO 2

13 Trennungsgang Probenvorbereitung wie bei Analyse (konz. HCl kochen, H2 O 2 zugeben, Fe + Test ) HClGruppe bleibt im Bodensatz Rückstände abfiltrieren (HClGruppe und nicht lösliches) nicht lösliches Aufschließen alternativ: in H lösen HClGruppe geht in Lösung evtl. Rückstände aufschließen

14 Trennungsgang HClGruppe H 2 SGruppe UrotropinGruppe (NH 4 ) 2 SGruppe HCl HClGruppe H 2 SGruppe UrotropinGruppe (NH 4 ) 2 SGruppe H 2 S H 2 SGruppe UrotropinGruppe (NH 4 ) 2 SGruppe siehe Analyse

15 Trennungsgang Trennung der HClGruppe Pb PbCl2 ist in heißem Wasser löslich AgCl bildet löslichen Amminkomplex heißes Wasser Pb NH Ag + Hg 2 2+ Einzelnachweise

16 Trennungsgang Trennung der H 2 SGruppe ArsenGruppe bilden in ammoniakalischer Lösung löslische Thioanionen Hg 2+ Bi + Cu 2+ Cd 2+ Sb +/5+ Sn 2+/4+ As +/5+ KupferGruppe bleiben in ammoniakalischem Medium im Bodensatz charakteristische Farben einiger Sulfide CdS, As2 S gelb Sb2 S orange die anderen braun oder schwarz Hg 2+ Bi + Cu 2+ Cd 2+ Sb +/5+ Sn 2+/4+ As +/5+ KupferGruppe (NH 4 ) 2 S x ArsenGruppe

17 Trennungsgang Trennung der H 2 SGruppe: ArsenGruppe Sb +/5+ Sn 2+/4+ As +/5+ mit HCl ansäuern Sb und Sn bilden mit Chlorid lösliche Komplexanionen Sb +/5+ Sn 2+/4+ As +/5+ halbkonz. HCl Sb wird von Eisen reduziert und fällt elementar aus Sb +/5+ Sn 2+/4+ Fe As +/5+ Sb +/5+ Sn 2+/4+ Einzelnachweise

18 Trennungsgang Trennung der H 2 SGruppe: KupferGruppe Hg 2+ Bi + Cu 2+ Cd 2+ mit H erwärmen Hg 2+ Bi + Cu 2+ Cd 2+ evtl. als zweiten Schritt mit H2 behandeln um Pb abzutrennen NH Bi fällt als Hydroxid aus Bi + Cu 2+ Cd 2+ blauer Cu Ammoniumkomplex KCN dann H 2 S Cu bildet sehr stabilen Cyanokomplex Cu 2+ Cd 2+ Achtung: KCN in saurem Medium bildet sehr giftiges HCN!! Einzelnachweise

19 Trennungsgang Trennung der H 2 SGruppe: KupferGruppe evtl. als zweiten Schritt mit H2 behandeln um Pb abzutrennen Bi fällt als Hydroxid aus Hg 2+ Bi + Cu 2+ Aufarbeitung von CyanidResten Hg 2+ Bi + Cu 2+ CN + H 2 O 2 OCN + H 2 O Cd 2+ mit H erwärmen NH Bi + Cu 2+ Cd 2+ Cd 2+ blauer Cu Ammoniumkomplex im Basischen bei >80 C Cu bildet sehr stabilen Cyanokomplex Cu 2+ KCN dann H 2 S Cd 2+ Achtung: KCN in saurem Medium bildet sehr giftiges HCN!! Einzelnachweise

20 Trennungsgang Trennung der H 2 SGruppe: KupferGruppe Hg 2+ Bi + Cu 2+ Cd 2+ mit H erwärmen Hg 2+ Bi + Cu 2+ Cd 2+ evtl. als zweiten Schritt mit H2 behandeln um Pb abzutrennen NH Bi fällt als Hydroxid aus Bi + Cu 2+ Cd 2+ blauer Cu Ammoniumkomplex KCN dann H 2 S Cu bildet sehr stabilen Cyanokomplex Cu 2+ Cd 2+ Achtung: KCN in saurem Medium bildet sehr giftiges HCN!! Einzelnachweise

21 Einzelnachweise Nachweis von Arsen 1.Marsh'sche Probe 2.mit Mg 2+ + und NH 4 weißer Niederschlag mit charakteristischem Habitus aus MgNH4 AsO 4 Arsen kann Phosphatnachweis stören

22 Einzelnachweise Nachweis von Antimon 1.Marsh'sche Probe Metallspiegel in der Porzellanschale löst sich nicht in NH /H 2 O 2 2.orange Farbe des Sulfids kann als Nachweis genutzt werden

23 Einzelnachweise Nachweis von Zinn 1.Leuchtprobe 2.gelbe Farbe des Sulfids kann als Nachweis genutzt werden

24 Einzelnachweise Nachweis von Kupfer 1.in ammoniakalischer Lösung blaue Farbe durch Cu[(NH ) 4 ] 2+ als Nachweis 2.Zugabe von Kaliumiodidlösung brauner Niederschlag aus CuI und I2 als Hinweis auf Cu Zugabe von Schwefliger Säure I2 wird reduziert, weiß des CuI bleibt übrig

25 Einzelnachweise Nachweis von Cadmium gelbe Farbe des Sulfids als Nachweis

26 Einzelnachweise Nachweis von Quecksilber 1.KalomelReaktion Hg2 Cl 2 färbt sich beim übergießen mit Ammoniak schwarz Mischung aus feinverteiltem Hg, und [Hg(NH2 )Cl] n 2.zur neutralen Probelösung Kaliumchromatlösung geben gelber Niederschlag von Quecksilberchromat Blei stört

27 Einzelnachweise Nachweis von Blei 1.Zugabe von Schwefelsäure weißer Bleisulfat Niederschlag als Nachweis 2.Zugabe von Kaliumchromat in essigsaurer oder ammoniakalischer Lösung gelber Bleichromat Niederschlag als Nachweis löst sind im stärker saurem oder alkalischem Medium

28 Einzelnachweise Nachweis von Bismut Thioharnstoff zu salpetersaurer Lösung geben gelbe Farbe des BismutThioharnstoffkomplexes als Nachweis auch als Bismutrutsche Ursubstanz NaF: Maskierung von Al, Fe NaCl: Fällung von Ag, Hg NaTartrat: Entfernung von Sb, Sn Thioharnstoff

29 5 alle Analyse 5 sämtliche Anionen und Kationen von Analyse 1 bis 4

30 Zum Ende noch mal philosophisch: Man kann niemanden etwas lehren, man kann ihm nur helfen, es in sich zu finden Gallileo Gallilei

31 Kommantare/konstruktive Kritik bitte an: Weiterhin viel Spaß im Praktikum und viel Erfolg im weiteren Studium!