Kurs:Methoden für die qualitative Analyse/Herstellung eines Sodaauszuges und den Nachweis der in der Ausgangs- bzw. Ursubstanz enthaltenen Anionen (meist Säurereste)

Herstellung eines Sodaauszuges und den Nachweis der in der Ausgangs- bzw. Ursubstanz enthaltenen Anionen (meist Säurereste).

Man mischt ca. 250 mg Untersuchungssubstanz mit ca. 1 g Na₂CO₃, gibt das Ganze mit ca. 50 ml Wasser in ein 100 ml-Becherglas und läßt das ganze ca. 10 bis 15 min bei schwacher Hitze kochen. Anschließend wird das Ganze filtriert. Der Rückstand wird aufgehoben.

Die Reaktionsformeln der Nachweise befinden sich am Ende.

Cl^--Nachweis:

Man gibt ca. 0,5 ml des Filtrates mit einer Tropfpipette in ein Reagenzglas, säuert mit verd. HNO₃ an und gibt einige Tropfen AgNO₃. Bei Vorhandensein von Cl^- bildet sich ein weißer flockiger Niederschlag aus, der sich leicht mit verdünnter NH₃-Lösung auflösen läßt. Hierbei bildet sich der Ag-Diammin-Komplex: AgCl + NH₃ <--> [Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl^- Vorsicht, Br^-, und J^- und SCN^- stören diesen Nachweis. Auch Br^- und J^- verursachen einen Niederschlag. AgCl löst sich auch in einer etwa 10%-igen (NH₄)₂CO₃-Lösung auf, die freies NH₃ enthält. Die Lösung darf dabei nicht erwärmt werden. AgBr ist gelblich und in NH₄OH löslich, in (NH₄)₂CO₃-Lösung nicht. Wenn Br^- und J^- neben Cl^- vorliegen erfolgt der Cl^--Nachweis etwas anders: Man gibt ca. 2 ml des Filtrates mit einer Tropfpipette in ein Becherglas,verdünnt auf ca. 20 ml mit Wasser, säuert mit Essigsäure an, erhitzt das ganze und gibt tropfenweise KMnO₄-Lösung hinzu bis die Violettfärbung nicht mehr verschwindet (langsam zugeben, damit kein großer überschuss vorhanden ist). Hierbei werden Br^- und J^- zu Br₂ und J₂ reduziert und aus der Lösung herausgekocht, so dass eigentlich nur noch Cl^- vorhanden sein sollte. Die eingeengte Lösung wird abfiltriert umd dem Filtrat AgNO₃ zugesetzt. Bei Vorhandensein von Cl^- entsteht ein weißer flockiger Niederschlag der sich leicht mit einer etwa 10%-igen (NH₄)₂CO₃-Lösung auflösen läßt.

Nachweis von Br^- und J^- mit Cl₂:

AgJ ist hellgelb gefärbt, und AgBr ist gelblich. Man sollte die Finger davon lassen anhand der Farbe zu sagen was man vorliegen hat. Sicherer ist es Man gibt ca. 0,5 - 1 ml des Filtrates mit einer Tropfpipette in ein Reagenzglas, säuert mit verd. HCl an. Der Nachweis dieser Halogenide erfolgt als Element indem diese durch Cl₂ zu den freien Elementen aufzuoxidiert werden. Dies kann beispielsweise mit Chlorwasser oder mit 5 - 10 fach verdünnter Chlorbleichlauge die mit verd. HCl angesäuert wurde erfolgen. Diese Lösung wird der Untersuchngslösung tropfenweise zudosiert, die vorher bereits mit verd HCl angesäuert und mit ca. 0,5 ml CHCl₃ (oder einem anderen Lösungsmittel, das sich nicht mit Wasser mischt) versetzt wurde. Die entstehende Mischung ist gut zu durchmischen. Die Farben Violett für J₂ und braun für Br₂ tauchen nacheinander auf. Das entstehende Jod färbt die organische Lösung zunächst violett und anschließend färbt entstehendes Br₂ die organische Lösung rotbraun. Vorsicht, wenn die Chlorbleichlauge zu konzentriert ist, kann es passieren, dass die Freisetzung von J₂ übersprungen wird, so dass eventuell vorhandenes J₂ nicht nachgewiesen wird. Bei zu stakem Chlorwasser kann in der organischen Lösung Cl₂ mit dem weingelbfarbenem BrCl₃ verwechselt werden.

Nachweis von F^-:

Zunächst das frisch hergestellte Reagenz, für den man einige Tropfen einer salzsauren ZrOCl₂ mit etwas Alizarin S versetzt, dieses Reagenz wird Zirkon-Alizarin-S-Lack genannt. Dieses Reagenz ist rot-violett gefärbt. Man gibt ca. 0,5 ml des Filtrates mit einer Tropfpipette in ein Reagenzglas, gibt so lange tropfenweise HCl hinzu bis zur sauren Reaktion und gibt etwas dieses Zirkon-Alizarin-S-Lacks hinzu. Bei vorhandensein von F^- erfolgt ein Farbumschlag von rot-violett nach gelb. Die Empfindlichkeit dieses Nachweises hängt von der Zr-Menge ab und sollte vor Nachweisbeginn getestet werden.

NO₃^--bestimmung mit dem Farbringnachweis:

Man gibt ca. 0,5 ml des Filtrates mit einer Tropfpipette in ein Reagenzglas, säuert mit verd. H₂SO₄ an, gibt Mohr´sches Reagenz hinzu und unterschichtet mit konz. H₂SO₄. An der Phasengrenzfläche zwischen der konz H₂SO₄ und der oberen verdünnten Lösung bildet sich bei Vorhandensein von NO₃^- ein brauner bis violetter Ring. Vorsicht, Br^- und J^- können auch einen braunen Ring verursachen. Dieses Problem kann man mit Ag₂SO₄ beheben. CrO₄^2-- und MnO₄^2--Ionen müssen mit zusätzlichem FeSO₄ maskiert bzw reduziert werden. Eine weitere Möglichkeit Br und J vorher abzutrennen ist mit Pb-Ac₂, wobei sich Br und J als PbJ₂ und PbBr₂ abscheiden. Die Lösung wird abfiltriert, es wird auf Vollständigkeit der Fällung geprüft. Wenn dies gegeben ist kann der Nitratnachweist in gewohnter Weise durchgeführt werden. überschüssiges PbAc₂ fällt zwar als PbSO₄ aus, stört aber nicht den Nachweis.

Ein weiterer Nitratnachweis geht folgendermaßen: Man nimmt etwas Sodaauszug, säuert mit HAc an und gibt etwas Sulfanilsäure und Alpha-Naphthylamin-Lösung und etwas Zinkstaub hinzu. Färbt sich das ganze langsam rot ist Nitrat vorhanden.

PO₄^3--Nachweis:

Man gibt ca. 0,5 ml des Filtrates mit einer Tropfpipette in ein Reagenzglas, säuert mit verd. HNO₃ an. Dann wird das ganze vorsichtig erwärmt und gibt einige Tropfen Molybdatreagenz hinzu. Bei Vorhandensein von PO₄^3- entsteht ein gelber Niederschlag. Das Molybdatreagenz stellt man her, indem man (NH₄)₅HMo₆O₂₁ unter Erwärmung in etwas Wasser löst. Nachdem sich alles abgekühlt hat kommt so lange konz. HNO₃ hinzu bis sich ein durch die Abkühlung entstehender Niederschlag von Molybdänsäuren wieder gelöst hat. Vorsicht, das PO₄^3- kann von eventuell vorhandenen AsO₄^3- vorgetäuscht werden. Bei Vorhandensein von As ist es sinnvoller etwas Filtrat der H₂S-Gruppe zum Nachweis zu nehmen, da das As hier abgetrennt wurde. Diese Flüssigkeit ist stark einzudampfen zur Entfernung vorhandener HCl und H₂S. Diese Lösung wird mit verd. HNO₃ angesäuert und dann der Nachweis durchgeführt.

Ein weiterer Phospahtnachweis in Form von Mg(NH₄)PO₄: Man gibt ca. 0,5 ml des Filtrates mit einer Tropfpipette in ein Reagenzglas, säuert mit verd. HCl an, gibt , fügt NH₄Cl zu und macht mit NH₄OH alkalisch. Jetzt gibt man vorsichtig MgCl₂ hinzu, wobei vorhandenes PO₄^3- als Mg(NH₄)PO₄-Niederschlag ausfällt.

SO₄^2--Nachweis:

Man gibt ca. 0,5 ml des Filtrates mit einer Tropfpipette in ein Reagenzglas, gibt so lange tropfenweise HCl hinzu bis zur sauren Reaktion und anschließend einige Tropfen BaCl₂-Lösung hinzu. Bei Vorhandensein von SO₄^2- entsteht BaSO₄

==SCN-Nachweis mit Fe

Man säuert ca. 0,5 ml des Filtrates mit konz. HCl al. Bei Zugabe von FeCl₃ entsteht eine Rotfärbung aus Fe(SCN)₃

WO₄^2--Nachweis

Wenn in der Untersuchungssubstanz keine Heteropolysäurenbildner wie AsO₄^3-, BO₃^3- oder PO₄^3- vorhanden sind entsteht bei jedem Ansäuern des Sodaauszuges ein Niederschlag.

Bei Verwendung von HCl z.B.: WO₄^2- + 2 HCl -- in der Kälte --> H₂WO₄ (weißlicher Niederschlag)

Erwärmt man diese Lösung mit Niederschlag entsteht gelber WO₃-Niederschlag. Beide Niederschläge lösen sich unter Zugabe von Na(OH) auf.

Versetzt man die mit HCl angesäuerte Sodaauszugslösung mit einer Zn-Granalie entsteht im laufe der Zeit H_{0,1 - 0,5}WO₃ als Niederschlag, das sogenannte Wolframblau. Läuft die Reduktionsreaktion weiter hellt sich diese Lösung langsam auf.

Man kann auch die mit HCl angesäuerte Sodaauszugslösung des Wolframats mit Ammoniumsulfid versetzen:

WO₄^2- + (NH₄)₂S --> farbloses WS₄^2- und dann mit HCl --> einen braunen Niederschlag aus WS₃

VO₃^--Nachweis:

Im Sodaauszug liegt VOsub>4^3- oder VOsub>3^- farblos vor. Säuert man diese Lösung mit HCl an können sich gelbliche Polyvanadinsäuren bilden, die mit geringen Mengen H₂O₂ rotbraunes VO₂³⁺ bilden. Gibt man weiterhin H₂O₂ zu entsteht gelbe H₃VO₂(O₂)₂.

Weiterhin kann man zu VOsub>3^- konz HCl geben, wobei wieder die gelben Polyvanadinsäuren entstehen. Gibt man hierzu Zn-Granalien läuft eine für V sehr charakteristische Reaktion ab, indem zunächst blaues VO²⁺ entsteht, als nächstes bildet sich über Mischfaren grünes V³⁺. Die Reaktion endet bei hellviolettem V²⁺.

Leitet man zu saurer Ausgangssubstanz mit V⁵⁺ H₂S ein, wird dieses wieder zu blauem VO²⁺ reduziert, die im Filtrat der H₂S-Gruppe wieeder auftauchen und anschließend mit HNO₃ wieder zu V⁵⁺ oxidier werden müssen. Mit HJ oder Na₂S₂O₄ reduzieren das V zu V³⁺, das sich dann mit NaOH zu V(OH)₃ fällen lässt.

Formelitis Formelenzia

Formeln für Cl^--Nachweis

Cl^- + Ag⁺ --> AgCl

AgCl + 2 NH₃ --> [Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl^-

Wenn Br^- und J^- neben Cl^- vorliegen erfolgt der Cl^--Nachweis etwas anders:

Br^- + MnO₄^- + H⁺ --ac^---> Br₂ + MnO(OH)₂ + H₂O.

Die gleiche Reaktion erfolgt auch mit J^-, beide verdampfen beim Kochen. Die Nachweisreaktion ist die gleiche wie oben.

Formeln für Nachweis von Br^- und J^- mit Cl₂

2 J^- + Cl₂ --> 2 Cl₂ + J₂ (das die organische Flüssigkeit violett färbt)

J₂ + Cl₂ --> JCl₃ (das praktisch farblos ist)

2 Br^- + Cl₂ --> 2 Cl₂ + Br₂ (das die organische Flüssigkeit rotbraun färbt)

Br₂ + Cl₂ --> BrCl₃ (weingelb)

Formeln für Nachweis von F^-

ZrOCl₂ + 2 Alizarin S ---HCl---> 2 HCl + ZrO * 2 Alizarin S (rot-violett)

ZrO * 2 Alizarin S + 6 H⁺ + 6 F^- --> [ZrF₆] (farblos) + 2 Aliz * H⁺ (gelb) + H₂O

Formeln für NO₃^--Nachweis

NO^- + Fe²⁺ + H⁺ --> NO + Fe³⁺ + H₂O

NO + Fe²⁺ + 5 H₂O --> [Fe(NO)(H₂O)₅]²⁺ als braune Fällung

Formeln für PO₄^3--Nachweis

2 (NH₄)₅HMo₆O₂₁ + PO₄^3- + 10 H⁺ --HNO₃--> 6 H₂O + 7 NH₄⁺ + (NH₄)₃[PMo₃O₁₀)₄] (gelb)

Formeln für SO₄^2--Nachweis

SO₄^2- + Ba²⁺ --> BaSO₄ als Niederschlag

Formeln für den SCN-Nachweis

FeCl₃ + 3 SCN^- --> Fe(SCN)₃ + 3 Cl^-