Qualitative anorganische Analyse

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1 Qualitative anorganische Analyse Grundprinzip: nicht Stoffe (chemische Verbindungen) werden nachgewiesen, sondern die Ionen, aus denen sie aufgebaut sind Ergebnisform: (auf einem A4 oder A5 Blatt mit Namen, Gruppen- Nummer, Datum und Unterschriften) bei Analysenmischungen: Kationen und Anionen bei Einzelstoffen: Substanzformel Analysenmischung: Gemisch mehrerer Salze, die aus den jeweils in der Skripte angeführten Ionen bestehen können. Da durchaus auch zwei oder mehr Salze ein gleiches Ion (Anion oder Kation) enthalten können, muss die Zahl der Kationen nicht gleich der der Anionen sein. Arbeitsweise: 1. Gesamte Analysenmischung gut mischen: Im Mörser verreiben (damit jede entnommene Probe auch repräsentativ ist, d.h. alle Ionenarten enthält) 2. Vorproben mit kleinen Teilen der Originalmischung machen 3. Aufbauend auf den Ergebnissen der Vorproben gezielte Tests auf die möglichen Ionen durchführen (Einzelnachweise), dabei auf eventuelle Wechselwirkungen durch so genannte störende Ionen achten. Vorproben: Sie werden mit der Originalprobe gemacht (Achtung: jeweils sehr geringe Substanzmengen nehmen!). Sie geben Hinweise auf

2 Vorhandensein oder Abwesenheit bestimmter Ionen; in Einzelfällen liefern sie bereits den Nachweis für das Vorhandensein eines Ions. - Löslichkeit in H 2 O (Kälte/Wärme)? schwerlöslicher Bestandteil (Farbe?) kann z.b. sein: Ca-, Sr- Ba- Carbonat oder Sulfat; Ag-Halogenid; K-Perchlorat; Schwermetall-Sulfid - Verhalten gegenüber verd. H 2 SO 4 (K/W)? Gasentwicklung? (CO 2 ; SO 2 ; H 2 S: testen) Löst sich ein in H 2 O unlöslicher Rest? - Verhalten gegenüber konz. H 2 SO 4 (K/W)? HCl-, ClO 2 -, Br 2 -, I 2 -, NO 2 -Entwicklung? Ferner CO 2 ; SO 2 ; H 2 S - Verhalten gegenüber konzentriertem Alkali (K/W)? NH 3 -Entwicklung? (Nachweis!) - Flammenfärbung? (mit/ohne Kobaltglas oder Handspektrometer) Hinweise (Nachweise) für Alkali- und Erdalkalimetalle (außer Mg): Na gelb (589,3 nm); K violett (768,2 rot + 404,4 violett); Ca ziegelrot (622 rot + 553,3 grün); Sr rot (mehrere rote Linien + 604,5 orange + 460,7 blau); Ba grün (524,2 grün + 513,7 grün); Cu grün; Li rot (670,8 rot) Nachweise (Identifikation) der Ionen: Die Identifikation der Ionen erfolgt durch so genannte Nachweisreaktionen. Damit diese aussagefähig sind, müssen in der Regel bestimmte Reaktionsbedingungen genau eingehalten werden

3 und/oder die Analysenprobe muss einer definierten Vorbehandlung unterworfen werden. Sehr häufig müssen zwei (oder mehrere) unterschiedliche Nachweisreaktionen durchgeführt werden, um zu verlässlichen Ergebnissen zu gelangen, da oft zwei (oder mehrere) verschiedene Ionenarten mit einem bestimmten Nachweisreagenz Reaktionen eingehen, die zu visuell sehr ähnlichen Ergebnissen führen. Man sagt, die eine Ionenart stört den Nachweis der anderen. Nur sehr selten gibt es hochspezifische Nachweisreaktionen, die durch keine andere Ionenart gestört werden. Die Nachweisreaktionen werden mit jeweils kleinen Volumina einer konzentrierten wässrigen Lösung des Analysengemisches durchgeführt. Ein eventueller ungelöst bleibender Rest wird mit wenig (!) H 2 O gewaschen und separat untersucht (Vorproben und z.b. Lösung in verd. HCl). (Wenn sich der restliche Feststoff auch beim Waschen nicht löst, ist dies zugleich die Bestätigung, dass es sich nicht um einen so genannten Konzentrationsniederschlag handelt, d.h. um einen Stoff geringerer Löslichkeit, der jedoch nicht als schwerlöslich einzustufen wäre. Beispiel: NaCl) Ist die Substanz in H 2 O löslich, so kann die gemeinsame Anwesenheit von Ionen, die miteinander schwerlösliche Verbindungen bilden, ausgeschlossen werden. Wurde in den Vorversuchen beispielsweise die Anwesenheit von Iodid sicher nachgewiesen, so können in einem H 2 O-löslichen Substanzgemisch keine Ag + -Ionen vorhanden sein. Ein gezielter Versuch zum Nachweis von Ag + -Ionen erübrigt sich damit. (weitere Beispiele?)

4 Das systematische Vorgehen beginnt i.d.r. mit dem Austesten von so genannten Gruppenreagenzien. Dies sind Reagenzien, die mit einer Anzahl ( Gruppe ) von Ionen eine sichtbare Reaktion eingehen. So gibt eine AgNO 3 -Lösung im stark HNO 3 -sauren Milieu (nur) mit Cl -, Br - und I - eine Silberhalogenid-Fällung. Bleibt diese Fällung aus, so kann keines dieser Halogenid-Ionen anwesend sein, während im positiven Fall weiter untersucht werden muss, welche(s) Ion(en) tatsächlich vorliegen (siehe im Praktikum: analytische Differenzierung zwischen Cl -, Br - und I - durch Komplexbildung). Das Beispiel der AgNO 3 -Fällung zeigt auch, wie wichtig es ist, die Reaktionsbedingungen genau einzuhalten: im neutralen ph-bereich gibt AgNO 3 auch mit anderen Anionen schwerlösliche Niederschläge, wie im Praktikum zu lernen ist (Protokollführung!). Um den mit einem Gruppenreagenz erhaltenen Niederschlag (Nd) weiter zu untersuchen, sollte er zunächst von allen weiteren Fremdionen befreit werde. Dies geschieht durch so genanntes Waschen des Nd. Dazu wird er mit einer kleinen Menge H 2 O (oder falls gefordert einer speziellen Lösung) aufgeschüttelt, die nach dem erneuten Absetzen des Nd vorsichtig über die Reagenzglaskante abgegossen ( dekantiert ) wird. Dieser Vorgang wird 3 mal wiederholt. Mit dem so gewaschenen Nd erfolgen die weiteren Untersuchungen, beispielsweise spezifische Nachweisreaktionen. Dies sind Reaktionen, die bei Einhaltung bzw. Vorliegen der jeweiligen Randbedingungen (die aus den Praktikumsversuchen abzuleiten sind!) die Anwesenheit bzw. Abwesenheit einer bestimmten Ionenart anzeigen. Um den positiven Ausgang einer

5 solchen Reaktion sicher beurteilen zu können (Bildung eines Nd oder einer charakteristisch gefärbten Verbindung) ist es notwendig, in den Versuchen so genannte Blindproben zu machen. Dabei werden alle zur Nachweisreaktion erforderlichen Reagenzien zu einer Probe gegeben, die das nachzuweisende Ion nicht enthält. Man sieht also, wie ein negativer Nachweis aussehen muss (natürlich im Kontrast zu einem positiven). Beispiele für solche Nachweisreaktionen sind u.a. der Nitratring als Nachweis für NO - 3 Ionen, oder die Oxidation von Mn 2+ Ionen mit S 2 O 2-8 /Ag + zu violett-farbenen MnO - 4 Ionen. Allgemeine Hinweise Alle analytischen Reaktionen sollten mit sehr kleinen Volumina aber hohen Konzentrationen ausgeführt werden. Lösen Sie nach den Vorproben nicht die gesamte Substanz in Wasser, nehmen Sie wenig Wasser. Als Wasser wird immer destilliertes bzw. deionisiertes Wasser verwendet! Überlegen Sie bei der Bewertung einer ausgeführten Nachweisreaktion, welches quantitative Ergebnis im positiven Fall überhaupt erwartet werden kann. Werden beispielsweise Ba 2+ Ionen nachgewiesen indem sie als BaSO 4 mittels gesättigter SrSO 4 -Lösung ausgefällt werden, so kann allein aufgrund der sehr geringen Menge an SO 2-4 Ionen in der gesättigten SrSO 4 -Lösung (SrSO 4 ist ebenfalls schwer löslich in Wasser) nur eine sehr geringe BaSO 4 -Menge erwartet werden, d.h. eher eine Trübung als ein Niederschlag.