Anorganisch-Chemisches Praktika für Studierende der PHYS, GEÖK, AGEW, MWT und TVWL:

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1 Anorganisch-Chemisches Praktika für Studierende der PHYS, GEÖK, AGEW, MWT und TVWL: Analyse 4: Vollanalyse Dr. Christopher Anson INSTITUT FÜR ANORGANISCHE CHEMIE KIT Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft Vollanalyse Sie haben bisher die einzelne Teilanalyse geübt und durchgeführt. Jetzt müssen Sie eine Vollanalyse mit alle mögliche Kationen und Anionen aus Analyse 1-4, durchführen. Die einzelnen Trennungsgänge und Analysen müssen in der richtigen Reihenfolge ausgeführt werden (d.h. Analyse 3 2 1b 1a!). Die Übergänge zwischen den Analysen sind wichtig! Die einzelne Nachweise werden hier nicht wiederholt siehe Seminare zu Analysen 1-3 Dieses Seminar dient teilweise als Wiederholung der anderen Seminare. Aber solche Wiederholung ist nötig, um die Analyse richtig zusammenpassen zu können 2

2 Gesamter Trennungsgang CO 3 Carbonat S Sulfid Sodaauszug Cl -, NO 3-, SO 4, PO 4 3- andere Anionen Probe In konz. HNO 3 lösen + ½-konz. HCl Mit 2 HCl eindampfen, HNO 3 zu entfernen! + HCl ph 4 + Thioacetamid + (NH 4 ) 2 (CO 3 ) + HCl ph Urotropin + NH 3 ph 8 + Thioacetamid AgCl, PbCl 2 Salzsäure-Gruppe CuS, PbS, Bi 2 S 3, SnS, Sb 2 S 3 Schwefelwasserstoff- Gruppe + LiOH + KNO 3 CuS, PbS, Bi 2 S 3 Kupfer-Gruppe [Sn(OH) 6 ], [Sb(S x O 4-x )] 3- Arsen-Gruppe Fe(OH) 3, Al(OH) 3, Cr(OH) 3 Urotropin-Gruppe MnS, ZnS, NiS/Ni 2 S 3, CoS/Co 2 S 3 Ammoniumsulfid- Gruppe + (NH 4 ) 2 (CO 3 ) BaCO 3,SrCO 3, CaCO 3 Ammoniumcarbonat- Gruppe NH 4+, Na +, K + 3 Vollanalyse Vorgehensweise: 1) Probe anschauen! Auffällige Kristalle? (Farbe, Form) Geruch? (H 2 S, NH 3 Vorsichtig!) 2) Mischen / Mörsern! Ursubstanz vollständig mörsern. 3) Anionnachweise CO 3 (aus Ursubstanz) S (aus Ursubstanz) Sodaauszug 4) Kationenvorproben (aus Ursubstanz) 5) (Teil der) Ursubstanz in verd. oder konz. HNO 3 lösen 6) Trennungsgang 7) Einzelnachweise der Kationen 8) Hauptprotokoll schreiben und Feierabend! Phosphorsalzperle und Oxidationsschmelze, Leuchtprobe Bismutrutsche Thenards Blau / Rinmanns Grün Spektroskopieren NH 4+ -Nachweis 4

3 Trennungsgang: Salzsäure-Gruppe Probe In konz. HNO 3 lösen in der Kälte mit ½-konz. HCl versetzen bis kein Nd. mehr fällt PbCl 2, PbSO 4, AgCl H 2 S-Gruppe Urotropin-Gruppe (NH 4 ) 2 S-Gruppe (NH 4 ) 2 (CO 3 )-Gruppe mehrmals mit heißem H 2 O digerieren heiß zentrifugieren ph K 2 Cr 2 O 7 -Lsg. Pb 2+ PbCrO 4 ph K 2 Cr 2 O 7 -Lsg. mit ½-konz. NH 3 digerieren PbSO 4 PbSO 4, AgCl [Ag(NH 3 ) 2 ] + [Pb(tartrat) 2 ] 5 + NH 3 + Weinsäure + HCl + NH 3 AgCl Trennungsgang: Schwefelwasserstoff-Gruppe Zentrifugat aus HCl-Gruppe enthält HNO 3. Diese stört die Ausfällung der Sulfide! mal mit 3 ml konz. HCl bis fast (!) zur Trockene eindampfen + 5 Tropfen halbkonz. HCl ml H 2 O ph = 1 tropfenweise 2 5 ml TAA-Lösung (10 %-ig) zugeben 20 min. auf dem Wasserbad erwärmen H 2 S-Gruppe usw. Urotropin-Gruppe (NH 4 ) 2 S-Gruppe (NH 4 ) 2 (CO 3 )-Gruppe PbS, CuS, Bi 2 S 3, SnS, Sb 2 S 3 schwarz schwarz braun braungelb orange mit ca. 2 ml (1% LiOH, 5 % KNO 3 )-Lsg digerieren PbS, CuS, Bi 2 S 3 (Kupfergruppe) [Sn(OH) 6 ], [SbS n O (4-n) ] 3- Arsen-Zinn-Gruppe: 6

4 Trennungsgang: Kupfer-Gruppe PbS, CuS, Bi 2 S 3 in konz. HNO 3 /H 2 O (Verhältnis 1:2) lösen Nach 3 Minuten abzentrifugieren Cu 2+, Bi 3+ Pb 2+ Cu 2+ Bi 3+ Mit 3 ml konz. H 2 SO 4 abrauchen (Porzellanschale) bis weiße Nebel entsteht (um HNO 3 zu entfernen) erkalten lassen (!) 1 2 ml verd. H 2 SO 4 zugeben konz. NH 3 tropfenweise (VORSICHT!) hinzugeben PbSO 4 Nachweis: als PbCrO 4 [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ tiefblau Nachweis Bi(OH) 3 Mit verd. H 2 SO 4 leicht ansäuern + KI BiI 3 (schwarz) BiI 4- (gelb) 7 Trennungsgang: Arsen-Zinn-Gruppe [Sn(OH) 6 ], [SbS n O (4-n) ] 3- Ist dieser Niederschlag braun oder schwarz, so ist er durch Sulfide aus der Cu-Gruppe verunreinigt Zurück zum Trennungsgang der H 2 S-Gruppe! Erneut mit (LiOH/KNO 3 )- Lösung digerieren SnS 2, gelb tropfenweise mit verd. HCl ansäuern Sb 2 S 5 orange-rot 1-2 ml konz. HCl hinzugeben erwärmen [SnCl 6 ], [SbCl 6 ] - mit Fe-Nagel reduzieren Sn 2+ Leuchtprobe für Sn 2+ : einige Körnchen Zn und 5 ml verd. HCl zugeben ein mit kaltem Wasser halbgefülltes Reagenzglas in die Lösung tauchen Das Glas in eine Brennerflamme halten Blaue Fluoreszenz zeigt Sn an sehr empfindlich Blindprobe! Elementares Sb schwarz 8

5 Trennungsgang: Urotropin-Gruppe Fe 3+, Al 3+, Cr 3+, (NH 4 ) 2 S-Gruppe, (NH 4 ) 2 (CO 3 )-Gruppe, einige Tropfen H 2 O 2 (Fe 2+ Fe 3+ ) zugeben, erhitzen und verkochen. Ethanol zugeben (Cr VI Cr 3+ ; Mn VII Mn 2+ ), erhitzen und einengen. Ggf. unlöslichen weißen Rückstand abzentrifugieren und auf Al prüfen. bis zur bleibenden Trübung tropfenweise mit (NH 4 ) 2 CO 3 versetzen. verd. HCl zutropfen bis die Trübung verschwindet. erhitzen und 10%-Urotropin-Lösung tropfenweise zugeben bis die Fällung vollständig ist. Niederschlag mit 1-2 ml H 2 O kochen, nochmal zentrifugieren Fe(OH) 3, Al(OH) 3, Cr(OH) 3 rotbraun weiß graugrün Fe 3+, Al 3+, Cr 3+ Alkalischer Sturz! in möglichst wenig verd. HCl lösen mit HCl neutralisieren Einige Tropfen NH 3 -Lsg mg NH 4 Cl zugeben erhitzen [Al(OH) 4 ] -, CrO 4 Fe(OH) 3 Nachweis: Fe(SCN) 3 (NH 4 ) 2 S-Gruppe (NH 4 ) 2 (CO 3 )-Gruppe Al(OH) 3 Nachweis: Thénards Blau CrO 4 Nachweis: BaCrO 4 9 Trennungsgang: Ammoniumsulfid-Gruppe Mn 2+, Zn 2+, Co 2+, Ni 2+, (NH 4 ) 2 CO 3 -Gruppe, Lösung einengen auf ca. 5 ml halbkonz. NH 3 zutropfen bis ph = 8 Thioacetamid-Lösung (10 %-ig) zutropfen ca. 15 min. auf dem Wasserbad erhitzen (NH 4 ) 2 CO 3 -Gruppe MnS, ZnS, NiS / Ni 2 S 3, CoS / Co 2 S 3 fleisch weiß schwarz schwarz Mn 2+, Zn 2+ kühlen lassen einige ml verd. HCl zugeben Alkalischer Sturz! NiS / Ni 2 S 3, CoS / Co 2 S 3 [Zn(OH) 4 ] MnO(OH) 2 CH Nachweis: mit PbO 3 CO 2 H zutropfen bis ph = 8 2 Thioacetamid-Lösung zutropfen ZnS Nachweis: Rinmanns Grün 10 in 2 mol/l CH 3 CO 2 H + H 2 O 2 lösen H 2 O 2 verkochen! S 8 abzentrifugieren Ni 2+, Co 2+ Nachweise: [Ni(dado) 2 ], [Co(SCN) 4 ]

6 Trennungsgang: Ammoniumcarbonat-Gruppe Ca 2+, Sr 2+, Ba 2+, mit NH 3 versetzen bis ph = 9-10 (NH 4 ) 2 CO 3 zugeben und kochen. In 3 5 Tropfen halbkonz. CH 3 COOH lösen mit 5 Tropfen H 2 O verdünnen, zum Sieden erhitzen 2 Tropfen konz. CH 3 COONa zugeben ( ph 5) CaCO 3, SrCO 3, BaCO 3 Tropfenweise mit K 2 Cr 2 O 7 -Lösung versetzen, bis überstehende Lösung gelb gefärbt ist. Ca 2+, Sr 2+, Ba 2+ Ca 2+, Sr 2+ ca. 1 ml konz. (NH 4 ) 2 CO 3 -Lösung 1 min. aufkochen zum Sieden erhitzen chromatfrei waschen BaCrO 4 SrSO 4 Nachweis jeweils mittels Spektralanalyse (angesäuerte Lösung) CaCO 3, SrCO 3 In verd. HCl lösen (NH 4 ) 2 SO 4 -Lösung zugeben Ca Nachweise: Na +, K +, Mg 2+, NH 4 + Na +, K + : Nachweis mittels Spektralanalyse (Spektroskop) Mg 2+ ( wie auch Ca : 2+, Sr 2+, Ba 2+ ) Nachweis mit Magneson NH 4+ : 5-10 mg gemörsete Ursubstanz in einem kleinen Reagenzglas mit 5 Tropfen NaOH-Lösung versetzen. NH 4 + wird als NH 3 nachgewiesen (Geruch, blaue Färbung des Indikatorpapiers). Vollanalyse erledigt!! 12