Einf uhrung - LA-AGP 2021
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Einführung
Einführung
LA-AGP 2021
Katharina Köhler
Einführung
Gliederung
Einleitung
Begriffsdefinitionen
Qualitative Analyse
Vorproben
Flammenfärbung
Nachweise aus der Ursubstanz
NH4 + -Nachweis
Kationen-Trennungsgang
1. Analyse
Sonstiges
Literatur
Einführung
Einleitung
Einleitung
Analytische Chemie (allgemein):
Identifizierung (qualitativ) und Mengenbestimmung (quantitativ)
von chemischen Substanzen (Analyten).
Womit beschäftigen wir uns im Praktikum:
◮ Anorganische Substanzen
◮ Qualitative Analytik (I)
Was ist drin?
◮ Quantitative Analytik (II)
Stoffmenge [mol] bzw. Masse [mg]
◮ + 1 Präparat (III)
Einführung
Einleitung
Qualitativ (I):
◮ Kationen- und Anionen-Trennungsgänge.
◮ Analyten liegen vorwiegend in ionischer Form in Lösung vor.
⇒Nachweis erfolgt aus Lösung.
◮ Einzel-Gruppen (Kationen-: 1, 3+4; Anionen-Analyse: 2)
⇒wichtige Hinweise dazu s. Skript Kap. 2, S. 15
◮ vollständiger Trennungsgang (Analyse 5)
Quantitativ (II):
◮ Titrationen (Acidimetrie, Komplexometrie, Manganometrie)
◮ Fällung (Gravimetrie)
Präparat (III):
Cobaltferrit, Mangan-dotiertes Zinksulfid,
Tetramminkupfer(II)-sulfatmonohydrat
Einteilung s. Skript Kap. 1, S. 4Einführung
Begriffsdefinitionen
Begriffsdefinitionen
◮ Spatelspitze
◮ Filtrat (Überstand) vs. Niederschlag
◮ Eindampfen
◮ Einengen
◮ gelindes Erwärmen
◮ Austreiben
◮ Räuchern
◮ Blind- bzw. Vergleichsprobe
◮ ...Einführung
Begriffsdefinitionen
Spatelspitze
◮ Anweisung:
. . . mit einer Spatelspitzen der
Ursubstanz. . .
◮ unpräzise EinheitEinführung
Begriffsdefinitionen
Filtrat (Überstand) vs. Niederschlag
◮ Fällung eines gelösten Stoffes aus einer
Lösung durch Zugabe eines geeigneten
Reagenz.
◮ ehemals gelöster Stoff geht in eine
unlösliche Form über
Trennungsgänge, Gravimetrie
◮ Niederschlag (Nds) = aus einer
Flüssigkeit abgeschiedener Feststoff.
◮ Überstand = über dem Niederschlag
stehende Lösung.Einführung
Begriffsdefinitionen
Eindampfen
◮ Anweisung: Eindampfen 6= Rösten
◮ Abtrennen/Entfernen von Lösungsmittel (LM) durch Erhitzen (über
den Siedepunkt des LM) der Lösung (Lsg.).
◮ Vorgehen: Lsg. in eine Abdampfschale (große Oberfläche, möglichst
Flach) geben, Wärme zuführen, offen an Luft LM verdampfen lassen.
◮ Bsp.: Schritt ○
T des Kationen-TrennungsgangsEinführung
Begriffsdefinitionen
Einengen
◮ Anweisung: Einengen
◮ Konzentration des gelösten Stoffes in der Lsg. erhöhen durch
unvollständiges Eindampfen.
◮ Vorgehen: s. Eindampfen ABER das LM nicht vollständig entfernen!
Manchmal reicht gelindes Erwärmen
◮ Bsp.: Schritt ○
B des Kationen-TrennungsgangsEinführung
Begriffsdefinitionen
gelindes Erwärmen
◮ Anweisung: gelindes Erwärmen
◮ Eine Lsg. wird vorsichtig/langsam auf eine Temperatur weit unter
dem Siedepunkt des LM erwärmt.
◮ Vorgehen: Lsg. im Reagenzglas (RG) im Wasserbad oder vorsichtig
über der Brennerflamme erwärmen
◮ Bsp.: Manganometrische Bestimmung von FeEinführung
Begriffsdefinitionen
Austreiben
◮ Anweisung: Austreiben/Vertreiben/Abrauchen
◮ Entfernung von gelösten Gasen aus einer Lsg. durch Erhitzen der
Lsg.
◮ Vorgehen: s. Eindampfen, ggf. müssen noch Gleichgewichte
verschoben werden (pH-Wert). Regelmäßig prüfen ob sich das Gas
schon verflüchtigt hat.
◮ 1. Bsp.: NH4 + -Nachweis über Basizität des ausgetriebenen NH3 .
◮ 2. Bsp.: SO2 vertreiben bei der Manganometrische Bestimmung von
Fe.
◮ 3. Bsp.: Schritt ○
W des Kationen-Trennungsgangs (NH3 wird durch
NO3 – und Cl – ersetzt)Einführung
Begriffsdefinitionen
Räuchern
◮ Anweisung: . . . über konzentriertem NH3 geräuchert . . .
◮ Ein Feststoff soll deprotoniert werden. Substanz wird den
Dämpfen/Gasen (z.B. NH3 ) ausgesetzt.
◮ Vorgehen: Probelösung wird auf ein Filterpapier aufgebracht. In ein
Becherglas wird etwas NH3 konz. gegeben. Das Filterpapier wird auf
das Becherglas gelegt und für kurze Zeit dort belassen. Erhitzen ist
dabei nicht notwendig.
◮ Nachweis von Sn2+ mit Morin.Einführung
Begriffsdefinitionen
Blind- bzw. Vergleichsprobe
◮ Anweisung: Vergleichsprobe/Blindprobe
◮ Test ob die Nachweisreaktion funktioniert
◮ positive Vergleichsprobe: Lsg. der nachzuweisenden Substanz in
H2 O.
Nachweis muss positiv sein
◮ negative Vergleichsprobe: destilliertes Wasser.
Nachweis muss negativ sein
◮ Vorgehen: Die Nachweisreaktion wird an drei unterschiedlichen
Lösungen getestet:
1. positive Vergleichsprobe
2. negative Vergleichsprobe
3. zu analysierende Lsg.
Anhand der Vergleichsproben Beurteilung einfacher.
◮ Bsp.: NW von Zn+II als Rinmans Grün.Einführung
Qualitative Analyse
Qualitative Analyse
Gang der (Voll-)Analyse:
1. Probe anschauen
2. Probe homogenisieren (Feststoffe mörsern, Lsg. solange schütteln
bis keine Schlieren mehr auftreten)
3. Vorproben & NW aus der Ursubstanz
4. Lösungsversuche
5. Aufschlussverfahren
◮ Sodaauszug
◮ Anionen-Trennungsgang aus dem Überstand des Sodaauszugs
Anionen-Nachweise
◮ Kationentrennungsgang
Kationen-Nachweise
DokumentationEinführung
Qualitative Analyse
Qualitative Analyse
Gang der (Voll-)Analyse:
1. Probe anschauen
2. Probe homogenisieren (Feststoffe mörsern, Lsg. solange schütteln
bis keine Schlieren mehr auftreten)
3. Vorproben & NW aus der Ursubstanz
4. Lösungsversuche
5. Aufschlussverfahren
◮ Sodaauszug
◮ Anionen-Trennungsgang aus dem Überstand des Sodaauszugs
Anionen-Nachweise
◮ Kationentrennungsgang
Kationen-NachweiseEinführung
Qualitative Analyse
Vorproben
Vorproben
s. Skript Kap. 3.1
◮ Vorproben geben Hinweis auf An- oder Abwesenheit von Ionen, sind
nur unter bestimmten Bedingungen echte NW
1. Flammenfärbung
2. Borax- oder Phosphorsalzperle
3. Oxidationsschmelze
4. Anionen:
CO3 2 – ; O2 2 –Einführung
Qualitative Analyse
Vorproben
Flammenfärbung
◮ Alle Elemente (atomar, ionisch) emittieren im
gasförmigen angeregten Zustand (thermisch,
elektronisch) Licht mit bestimmter Farbe.
◮ Licht lässt sich durch ein Prisma in
Spektrallinien aufspalten, die für jedes
Element charakteristisch sind.
◮ Anregungsbedingungen verschieden, für
flüchige Alkali- und Erdalkali- und eine paar
andere Metallsalze (z.B. Chloride) genügt die
700 650 600 550 500 450 400 nm
Temperatur der Bunsenbrennerflamme.
◮ Die Farben können sich gegenseitig Na
überdecken (z.B Na-gelb sehr intensiv ⇒ K
Kobaltglas). Ca
Sr
BaEinführung
Qualitative Analyse
Vorproben
Flammenfärbung
Oxidationsberich → ←990℃
1. Analysesubstanz mit einigen Tropfen konz. ←1060℃
HCl versetzen. Reduktionsbereich →
←520℃
2. sauberes ausgeglühtes Magnesiastäbchen in ←330℃
die Lsg. tauchen.
3. Stäbchen in die Brennerflamme halten,
Beobachtung dokumentieren.
4. Magnesiastäbchen mit konz. HCl abspühlen,
wieder ausglühen.
Farben: s. JB+Skript Gas →
Na+ gelb
+
K fahlviolett +Kobaltglas: karminrot
Ca2+ ziegelrot
Sr2+ tiefrot
Ba2+ grün
Cu2+ blaugrünEinführung
Qualitative Analyse
Nachweise aus der Ursubstanz
Nachweise aus der Ursubstanz
s. Skript Kap. 3.1
◮ spezifische Nachweise, die aus der Ursubstanz durchgeführt werden
können, da keine anderen Ionen die Reaktion stören.
1. NH4 + -Nachweis über Basizität des NH3
2. Marsch-Probe auf As & Sb
3. Leuchtprobe auf Sn
4. Pfennig-Probe auf Hg
5. Anionen:
CO3 2 – ; BO3 3 – ; Wassertropfen-Probe: SiO4 4 –Einführung
Qualitative Analyse
Nachweise aus der Ursubstanz
NH4 +-Nachweis über Basizität des NH3
s. Skript Kap. 10.4
➂
➁
25 mL
➀
◮ NH4 + -Ionen durch starke Basen als NH3 austreibbar.
H2 O H2O
NH4+ + OH– NH3↑ NH4+ + OH–
➀ ➁ ➂Einführung
Qualitative Analyse
Kationen-Trennungsgang
Kationen-Trennungsgang
Prinzip:
1. Es werden nacheinander Elementgruppen mit bestimmten
Reagenzien gefällt.
2. Die gefällten Gruppen werden einer weiteren Auftrennung in die
Elemente unterzogen.
3. Die aufgetrennten Elemente werden einzeln nachgewiesen.
◮ Nur Reaktionen verwenden, die für das zu prüfende Ion spezifisch
sind.
◮ Störungen durch gleichzeitig anwesende Ionen müssen beachtet
werden s. JB.
◮ nicht zu viel Probe nehmen! Mit weniger sind die Nachweise genauso
empfindlich und man spart Zeit!Einführung
Qualitative Analyse
Kationen-Trennungsgang
Vorproben As/Sb/Bi3+ , Sn2+/4+ , Pb2+ , Cu+/2+ , Cd2+ , Hg2+
D +Thioacetamid (pH 2)
(Sn/Pb)S, (As/Sb/Bi)2 S3 , Cu2 S, CuS, CdS, HgS
E +LiOH, +KNO3 , 5 min., 60o C
Lösen/Aufschließen
PbS, CdS, HgS, Cu2 S, CuS, Bi2 S3 (As/Sb)O3−
4 , SnO4−
4
+2n HCl F +halbkonz. HNO3 I +verd. HCl
A
AgCl, PbCl2 , Hg2 Cl2 HgS Cu2+ , Cd2+ , Pb2+ , Bi3+ (As/Sb)2 S5 , SnS2
schwarz +konz. HCl,
B +heißes H2 O G +H2 SO4 J
5.3 Kochen
AgCl, Hg2 Cl2 Pb2+ PbSO4 Cu2+ , Cd2+ , Bi3+ As2 S5 SbO3− 4−
4 , SnO4
gelb
C +NH3 Abkühlen 5.1 H +konz. NH3 K +Fe
6.4
Hg,HgNH2 Cl [Ag(NH3 )2 ]+ PbCl2 Bi(OH)3 [(Cd/Cu)(NH3 )6 ]2+ Sb Sn2+
schwarz schwarz
5.3 5.2 5.1 Cu−Gruppe 6.1 blau 6.2 6.3
6.4 6.5
HCl−Gruppe H2 S-Gruppe As−Gruppe
TiO2+ , (Al/Cr/Fe)3+ (Co/Ni/Zn/Mn)2+
L +Urotropin (pH 5-7) Q +NH4 Cl/NH3 ,+Thioacetamid (pH 8)
TiO2 , (Al/Cr/Fe)(OH)3 CoS, NiS, ZnS, MnS
M 1. +2n HCl, 2. KOH/H2 O2 R +HAc
TiO2 , Fe(OH)3 [Al(OH)4 ]− , CrO2−
4 CoS, NiS, ZnS Mn2+
N +HCl P 1. HCl/SO2 , 2. KOH S +2n HCl 8.1
2+ 3+ 2+
TiO , Fe Cr(OH)3 [Al(OH)4 ] −
CoS, NiS Zn
O +NH3 , H2 O2 grün NaOH/ schwarz
7.1 8.2
H2 O2 8.3
Fe(OH)3 Ti(O2 ) 2+
CrO2−
4 Urotropin− Ammonium−Sulfid−
rotbraun gelborange
7.4 7.3 7.2 Gruppe Gruppe
Ca2+ , Sr2+ , Ba2+ Mg2+ , Na+ , K+
T +(NH4 )2 CO3 (pH 10) NH+4 abrauchen
W
(Ca/Sr/Ba)CO3 Lsg. teilen
U +HAc
2+
Mg Na+ K+
Ca2+ , Sr2+ , Ba2+
Lösung teilen 10.1 10.2 10.3
V
+warme H2 SO4
9.2 Lösliche Gruppe
(Sr/Ba)SO4 Ca2+
Einengen
Ammonium− CaSO4 Niederschlag Filtrat
Gips-Nadeln
Carbonat−Gr. 9.1Einführung
Qualitative Analyse
1. Analyse
1. Analyse
✞ ☎
✝10.4 ✆
Mg2+ , Ca2+ , Sr2+ , Ba2+ , Na+ , K+ , NH4 + 3-6 Kationen
Entfernung von H2 S nicht nötig! ○
T + (NH4 )2 CO3 ; pH≤10
(Ca/Sr/Ba)CO3 Mg2+ , Na+ , K+
○
U + 2M CH3 CO2 H ○
W Lösung teilen
2+ 2+ 2+
Ca , Sr , Ba NH4 + abrauchen
✞ ☎
○
V Lösung teilen ✝10.1 ✆
+ 2M H2 SO4 ; ∆T MgO Na+ , K+
✞ ☎ ✞ ☎✞ ☎
✝9.2 ✆ ✝10.2 ✆✝10.3 ✆
Lösliche Gruppe
(Sr/Ba)SO4 Ca2+
✞ ☎
✝9.1 ✆Einengen Überstand
Ammoniumcarbonat CaSO4 · 2 H2 O
Niederschlag
Gruppe Gips-NadelnEinführung
Qualitative Analyse
1. Analyse
Vorproben
◮ Flammenfärbung
◮ NH4 + -Nachweis über Basizität des NH3
700 650 600 550 500 450 400 nm
Na ➂
K
Ca ➁
25 mL
Sr
Ba ➀Einführung
Qualitative Analyse
1. Analyse
Trennungsgang
Schritt ○
T
1. Probe in Zentrifugenglas
2. Zugabe von 1-2 mL gesättigter (NH4 )2 CO3 -Lsg. pH≤10 darüber
fällt Mg(OH)2 aus!
3. aufkochen im Wasserbad nicht direkt über der Brennerflamme
4. zentrifugieren
5. Überstand in eine neues Zentrifugenglas überführen, Niederschlag
(Nds) aufbewahren
6. Fällung auf Vollständigkeit prüfen
d.h. Schritte 2-5 mit dem Überstand wiederholen bis nichts mehr
ausfällt
7. gesammelte Nds mit H2 O waschen
d.h. Nds mit H2 O aufschlämmen, zentrifugieren, Überstand
verwerfen.Einführung
Qualitative Analyse
1. Analyse
(Ca/Sr/Ba)CO3
○
U + 2M CH3 CO2 H
Ca2+ , Sr2+ , Ba2+
○
V Lösung teilen
+ 2M H2 SO4 ; ∆T
✞ ☎
✝9.2 ✆
(Sr/Ba)SO4 Ca2+
✞ ☎
✝9.1 ✆Einengen
Ammoniumcarbonat CaSO4 · 2 H2 O
Gruppe Gips-NadelnEinführung
Qualitative Analyse
1. Analyse
✞ ☎
2+
✝9.2 ✆Nachweis von Sr & Ba2+
Nachweis mit Rhodizonat
➀ ➁ ➂ ➃ ➄
O 2−
O O
←Sr2+
Na+ Ba2+ → Ba2+ →
25 mL
O O
O
➀ Na2 C6 O6 -Molekül; ➁ Filterpapier + Tropfen Na2 C6 O6 -Lsg. + Tropfen Probe-Lsg. ⇒ brauner
Nds; ➂ Tropfen [(CH3 )2 NH2 ]Cl-Lsg. ⇒ Chromatographie; ➃ Ergebnis der chromatographischen
Trennung; ➄ Tropfen sehr verdünnte HCl ⇒ SrC6 O6 geht wieder in Lsg., BaC6 O6 färbt sich rot.
◮ Na-Rhodizonat bildet in neutralen (bis nur ganz schwach sauren)
Lsg. farbige Nds mit Ba2+ und Sr2+ ; nicht mit Ca2+
◮ M 2+ + C6 O6 2 – −−→ MC6 O6 ↓ (M = Sr, Ba)
Vergleichsproben machen!Einführung
Qualitative Analyse
1. Analyse
✞ ☎
2+
✝9.2 ✆Nachweis von Sr & Ba2+
ACHTUNG giftig, krebserzeugend
Nachweis als Chromate
basisch sauer sehr sauer
2- 2- 2-
2(n−1)H3 O+
2 + 2H3 O+ ↽−⇀
−−− + 3H2 O →−−−−−−−−→ + 3 (n −1)H2 O
[CrO4 ]2– [Cr2 O7 ]2– [Crn O3n+1 ]2–
◮ Sr2+ und Ba2+ bilden gelbe Nds mit Chromat
◮ M 2+ + CrO4 2+ −−→ MCrO4 ↓ (M – Sr2+ , Ba2+ )
gelb
BaCrO4 ↓ (schwer löslich) fällt schon im schwach sauren; SrCrO4 ↓
erst im basischen
◮ pH-Werte beachten!
◮ Reagenzlösung ist basisch, Probelösung sauer → wird mit HAc/Ac
gepuffertEinführung
Qualitative Analyse
1. Analyse
Mg2+ , Na+ , K+
○
W Lösung teilen
NH4 + abrauchen
✞ ☎
✝10.1 ✆
MgO Na+ , K+
✞ ☎✞ ☎
✝10.2 ✆✝10.3 ✆
Lösliche Gruppe
2+
Bei Schritt ○
W wird lediglich Mg abgetrennt.Einführung
Qualitative Analyse
1. Analyse
Lösliche-Gruppe
Schritt ○
W
1. 1/2 der Lsg. in Abdampfschale geben
2. 5 Tropfen konz. HCl + 10 Tropfen konz.
HNO3 ⇒ eindampfen
Achtung: brauen Dämpfe ≡ nitrose Gase
3. weiter erhitzen bis es zu glühen beginnt
4. abkühlen lassen
5. Rückstand mit wenig dest. H2 O lösen
unl. Rückstand = MgOEinführung
Qualitative Analyse
1. Analyse
Lösliche-Gruppe
Nachweise für Mg2+ , Na+ , K+ über charakteristische Kristalle.
◮ nicht zu konz. Lsg. verwenden
◮ nicht zu sehr verdünnte Lsg. verwenden
→ einengen, nicht vollständig trocknen
Kristalle bilden sich oft am Rand des Tropfens
◮ Vergleich mit den Kristallfotos im JB
◮ Okular nicht in die Lsg. tauchen!
Nachweise für Mg2+ über Farblack.
Je nach Mg2+ -Konzentration Färbung des Nds oder der Lsg. darüber:
◮ Chinalizarin → blau (NH4 + verringert die Empfindlichkeit)
◮ Titan-gelb → rot
◮ Vergleichsproben!Einführung
Sonstiges
Sonstiges
◮ Vorbereitung
Skript lesen, Versuche planen (Zeitplan), Risiken abschätzen.
Ausgewählte Versuche werden erst nach Rücksprache mit den
Assistenten durchgeführt:
1. Nachweise mit Chromat
2. Marsch-Probe
3. Wassertropfen-Probe
4. Maskieren mit CN – und F –
◮ Sauberes Arbeiten
Experimente immer im Abzug (Ausnahmen werden mitgeteilt)
Waagen, Mikroskope, Trockenschränke, Abzüge, UV-Lampe,
Waschbecken, Bench sauber halten.
Bücher/Skripte/Laborbuch gehört nicht in den Abzug!
◮ Dokumentation
Beobachtungen in einem gebundenen Heft notieren (Datum, Schritt
im Trennungsgang, Nachweisreaktion ggf. mit Reaktionsgleichung,
pH-Wert, Rechenweg,. . . )Einführung
Literatur
Literatur
◮ Praktikumsskript
Homepage
◮ Schweda, Eberhard, Gerhart Jander, and Ewald Blasius.
Jander/Blasius Anorganische Chemie. 16., völlig neu bearb. Aufl.
Stuttgart: Hirzel, 2012.
◮ Jander, Gerhart, and Karl Friedrich Jahr. Massanalyse: Theorie Und
Praxis Der Klassischen Und Elektrochemischen Titrierverfahren. 8.,
durchges. und erg. Aufl. Berlin: de Gruyter, 1959.
◮ Küster-Thiel, Rechentafeln für die Chemische Analytik, Walter de
Gruyter. Berlin New York, 1982
◮ AC Lehrbücher
z.B. Riedel, HoWiSie können auch lesen
