Praktikum Anorganische Chemie für Lehramt Bachelor (Modul 2) Quantitative Analyse

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1 Kaiserslautern, den 21. Juni Redoxtitration Praktikum Anorganische Chemie für Lehramt Bachelor (Modul 2) Quantitative Analyse C 2 O 4 2- mit MnO 4 - Reaktion: 5 C 2 O MnO H + 2 Mn CO H 2 O Reagentien: Maßlösung: 0.1 N MnO 4 - Abkürzungen: AS Analysensubstanz M Molarität N Normalität Zusatz: konz. H 2 SO 4 AS mit H 2 O auf 100 ml auffüllen und gut durchmischen. 20 ml entnehmen, mit 10 ml konz. H 2 SO 4 versetzen, vorsichtig auf 70 ml mit H 2 O verdünnen und auf C erhitzen. Bis zum Umschlagspunkt (bleibende Rosafärbung ca. 30 sec.) titrieren.!! Nach Zugabe von 1 ml Maßlösung zunächst Entfärbung abwarten Zeitreaktion)!! 1. Säure-Base Titration CH 3 COOH mit NaOH 1 ml (0.1 N) KMnO 4 = mg C 2 O 4 2- Reaktion: CH 3 COOH + NaOH CH 3 COONa + H 2 O Reagentien: Maßlösung: 0.1 M NaOH Indikator: Phenolphthalein AS mit H 2 O auf 100 ml auffüllen und gut durchmischen. 20 ml entnehmen und mit H 2 O auf 100 ml auffüllen. 2-3 Tropfen Indikator zugeben und bis zum Umschlagspunkt titrieren. 1 ml (0.1 m) NaOH = mg CH 3 COOH Entsorgung: Ausguss 1 2

2 3. Fällungstitration Cl - mit Ag + nach Fajans Reaktion: Cl - + Ag + AgCl Reagentien: Maßlösung: 0.1 M AgNO 3 Indikator: 0.2% Fluoreszin AS mit H 2 O auf 100 ml auffüllen und gut durchmischen. 20 ml entnehmen und mit H 2 O auf 100 ml auffüllen Tropfen Indikator zugeben und bis zur Hellrotfärbung titrieren. 1 ml (0.1 M) AgNO 3 = mg Cl - Entsorgung: Silberabfälle 4. Komplexometrie Ca 2+ mit EDTA Reaktion: Ca 2+ + EDTA 2- EDTA-Ca H + Reagentien: Maßlösung: 0.1 m Titriplex III (Dinatriumsalz der Ethylendiamintetraessigsäure 2 H 2 O Indikator: Calconcarbonsäure-NaCl-Gemisch (Umschlag von violett nach blau) AS mit H 2 O auf 100 ml auffüllen, 20 ml entnehmen, mit Wasser auf 100 ml auffüllen. Mit ca. 5ml verdünnter NaOH auf ph einstellen. Sehr wenig Indikator (einige Krümel) zugeben (bis zur schwachen Violettfärbung). Hinweis: Der ph-wert muß stimmen! 1 ml EDTA = mg Ca 2+ Entsorgung: Ausguss 3 4

3 5. Gravimetrie Ni 2+ als Ni(HDAD) 2 : Reaktion: Ni H 2 DAD Ni(HDAD) H + Reagentien: H 2 DAD Zusatz: 2 M HCl, 0.2 M NH 3 Den Glasfiltertiegel im Trockenschrank bei 110 C eine Stunde trocknen, im Exsikkator abkühlen und wiegen. Den Tiegel im Exsikkator aufbewahren. AS mit H 2 O auf 100 ml auffüllen und gut durchmischen. 20 ml entnehmen, 1 ml HCl zugeben und auf 200 ml auffüllen. Mit NH 3 auf ph 3-4 einstellen. zum Sieden bringen und unter Rühren während des Abkühlens 25 ml Maßlösung zugeben. Mit NH 3 auf ph 8-9 einstellen und 10 Minuten abgedeckt stehen lassen. Auf vollständige Fällung prüfen! Warm über den Glasfiltertiegel abdekantieren, mit 10 ml warmem und 10 ml kaltem Wasser waschen. Zuerst 2 Stunden bei 110 C trocknen, wiegen und da nn erneut bei 110 C bis zur Gewichtskonstanz trocknen. 1 mg Ni(HDAD) 2 = mg Ni Elektrogravimetrie Meßprinzip: Bestimmung von Kationen, die durch den elektrischen Strom entweder kathodisch zum Metall reduziert oder anodisch zu einem schwerlöslichen Oxid oxidiert werden. Elektrodenpotential: E = E 0 + (R T) / (e F) ln c(ox) / c(red) R molare Gaskonstante T Temperatur in Kelvin e Anzahl der Elektronen F Faraday-Konstante E 0 Standardpotential Voraussetzung: Das abzuscheidende Metall muß genügend edler sein, als Wasserstoff, ansonsten wird in alkalischer Lösung gearbeitet, in der das Abscheidungspotential von Wasserstoff erheblich geringer ist. Der Niederschlag an der Kathode muß homogen sein. Die Lösung darf keine Cl - -Ionen enthalten, da sonst die Platinelektrode aufgelöst wird (teuer!). Cu 2+ Reaktion: Cu e - Cu Reagentien: Zusatz: konz. H 2 SO 4 Reinigung: konz. HNO 3, Aceton, H 2 O 2 Platinelektroden mit HNO 3 waschen, mit Aceton abspülen, an der Luft trocknen; die Netzelektrode (Kathode) wiegen (Analysenwaage) und Gewicht notieren! Die Analysenlösung wird mit dest. Wasser auf 100 ml aufgefüllt. Anschließend werden 20 ml entnommen und in ein 100 ml Becherglas gefüllt. Nach Zugabe von 3 ml konz. Schwefelsäure wird auf 40 o C erwärmt. Nun werden die Elektroden eingespannt und bei einer Spannung von 2,2 V ca min elektrolysiert. Die Netzelektrode soll dabei noch etwas aus der Lösung ragen. Gegen Ende der Elektrolyse etwas dest. Wasser zugeben und weitere 5-10 min. bei 3-3,5 V elektrolysieren. Danach die Kathode ausspannen und mit dest. Wasser waschen, dann mit Aceton abspülen und an der Luft trocknen. Die Kathode nun erneut wiegen (Analysenwaage) und ihr Gewicht notieren! Die Platinelektrode wird mit Salpetersäure (Achtung: keinesfalls Salzsäure zugeben!) gereinigt, mit Wasser und anschließend mit Aceton abgespült. Die Durchführung ist außerdem ausführlich am Gerät erklärt. 5 6

4 Hinweis: Beim Abspülen des Thermometers die Spülflüssigkeit in das Elektrolysegefäß fließen lassen! Die Spannung darf nicht zu hoch sein, da sonst Cu oxidiert wird. Gewichtsdifferenz der Netzelektrode nach und vor der Elektrolyse in mg Cu 7. Photometrie Messprinzip: Messung der Absorption monochromatischer Strahlung = Extinktion E Extinktion E: Abschwächung einer Strahlung beim Durchgang durch einen gefärbten Stoff Lambert-Beer'sches Gesetz: E = ε x c x d ε: Extinktionskoeffizient (konst.) c: Konzentration d: Schichtdicke (konst.) Cu 2+ als [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ Reaktion: Cu NH 3 [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ Reagentien: Zusatz: Cu 2+ -Maßlösung, NH 3 Arbeitsanleitung Photometrie 1. Das Gerät einschalten und 2 Minuten warten (automatischer Kalibrierungs- bzw. Justierungsvorgang). Nach dem Einschalten die Wellenlänge durch drücken auf Set nm auf 578 nm setzen. Absorbance -Programm durch Drücken des Knopfes Change Mode einstellen. 2. Bei der Herstellung der Kalibrierlösungen folgendes beachten: - Ausgegebene Maßlösung hat die Konzentration: Cu 2+ 1 mg/ml. - Die Maßkolben und die Küvette werden im Assistentenzimmer ausgeliehen. - Kalibrierlösungen mit 10, 20, 30 und 40 mg Cu 2+ pro 100 ml herstellen. - Die Maßkolben noch nicht mit dest. Wasser auffüllen. 3. Zu allen Kalibrierlösungen und zur Probe werden erst 12 ml konz. NH 3 -Lösung ( Abzug) gegeben, danach mit dest. Wasser bis zur Eichmarke aufgefüllt und anschließend durchmischt. 4. Der Blindwert wird wie folgt gemessen: - Küvette mit dest. Wasser befüllen. Auf mögliche Störfaktoren (Luftblasen) achten. - Klappe am Photometer öffnen und die Küvette, mit der klaren Fensterseite in den Strahlengang auf Platz B stellen. Auf dem Photometer wird der Platz B durch Drücken des Knopfes B ausgewählt. - Klappe wird vorsichtig geschlossen. Durch Drücken auf Measure Blank wird der Blindwert gemessen. 7 8

5 5. Die jeweilige Kalibrierlösung und die Probe wird wie folgt gemessen: a. Küvette mit der zu vermessenden Lösung mehrmals spülen. Danach mit der zu vermessenden Lösung befüllen. Auf mögliche Störfaktoren (Luftblasen) achten. b. Klappe am Photometer öffnen und die Küvette, mit der klaren Fensterseite in den Strahlengang auf Platz 1 stellen. Auf dem Photometer wird der Platz 1 durch drücken des Knopfes 1 ausgewählt. c. Klappe wird vorsichtig geschlossen. Wert vom Display ablesen. Hinweise Die Küvette nicht über längeren Zeitraum im Gerät stehen lassen! Die Küvette nicht an der klaren Fensterseite anfassen. Nach Beendigung des Versuchs werden die Maßkolben und die Küvette sauber und trocken wieder im Assistentenzimmer abgegeben. Bei Fragen und Problemen wenden Sie sich bitte immer an einen Assistenten!!! Messwerte auf Millimeterpapier auftragen, eine Gerade durch die Werte legen und den Wert für die AS ablesen. Schneller und genauer ist die lineare Regression am Taschenrechner oder Computer. 9