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Praktikum Anorganische Chemie, Modul 5, MN-C-AC, SS 2008
Analysenplan
Analysenplan
Analysen Analysen-
-Nr
Nr.
KationenKationen
Anionen Anionen
Reduktions- und HCl- Gruppe
s. Anionen
Cu- und As-Gruppe (H
2
S-Gruppe)
s. Anionen
(NH
3
)- und (NH
4
2
S-Gruppe
s. Anionen
(NH
4
2
CO
3
s. Anionen
Kleine Vollanalyse (Analysen 1-4)
s.u. ohne I
, SiO
4
4-
, BO
3
3-
, S
2-
H
2
S- + NH
3
-Gruppe inkl. „Seltene Elemente”
s.u. ohne I
, SiO
4
4-
, BO
3
3-
, S
2-
Große Vollanalyse mit allen Elementen
s.u. ohne I
, SiO
4
4-
, BO
3
3-
, S
2-
Anionenanalyse
s. Anionen
Abschlußanalyse von 2 technisch orientierten Stoffen
alle
Reduktionsgruppe:
Se, Te
HCl-Gruppe:
Pb, Ag, Hg(I)
Cu-Gruppe:
Hg(II), Pb, Cu, Bi, Cd
(ab Analyse 6)
As-Gruppe:
As, Sb, Sn
NH
3
-Gruppe:
Fe, Al, Cr
(NH
4
2
S-Gruppe:
Zn, Co, Ni, Mn
(NH
4
2
CO
3
-Gruppe:
Ca, Sr, Ba
„lösliche”-Gruppe:
NH
4
, Mg, Na, K, Li, Rb/Cs
Anionen der Analysen 1
Anionen der Analysen 1-
SO
4
2-
, CO
3
2-
, NO
3
, BO
3
3-
, SiO
4
4-
, S
2-
, PO
4
3-
, I
, Cl
Anionenanalyse
Anionenanalyse
(Analyse 8)
SO
3
2-
, S
2
O
3
2-
, SCN
, BrO
3
, Br
, IO
3
, ClO
3
, ClO
4
Anionen der 1.Analyse
Abschlußanalyse
Abschlußanalyse
(Analyse 9 und 10)
Teamarbeit zu selbst gesetztem Termin, Ergebnis zählt für alle aus dem Team.Bibliothekbenutzung. “Wesen” der Substanzen muß erkannt und benannt werden.Analyse sollte in zwei Nachmittagen abgeschlossen werden.
Literatur
Literatur Jander, Blasius, „Lehrbuch der analytischen und präparativen anorganischenChemie“, 15. Auflage, Hirzel VerlagRiedel, „Anorganische Chemie“, 5.Auflage, de Gruyter VerlagBiltz, Klemm, Fischer, „Experimentelle Einführung in die Anorganische Chemie“, deGruyter Verlag
Anionen & Abschlußanalyse
Anionen & Abschlußanalyse
Bestehen
Bestehen
Mögliche Punkte
Mögliche Punkte
Punkte
Benötigte Punkte
Benötigte Punkte
Punkte
Fehlende Punkte
Fehlende Punkte
können durch zwei
zwei weitere
weitere Analysen 7 erzielt werden.
Ergibt eine Analysenabgabe mehr Fehler, als Teilchen (=
Anionen + Kationen) in
der Analyse waren, wird diese automatisch mit
Punkten gewertet. Auch wenn die
benötigte Punktzahl erreicht wurde, müssen die noch ausstehenden Analysenbearbeitet werden.
Zeitbegrenzung
Zeitbegrenzung Analysen 1-4 sollten nach 1 Arbeitswoche eingereicht werden.Analyse 5-7 haben keine Zeitbegrenzung außer dem Ende des PraktikumsAnalyse 8 wie Analysen 1-4Analyse 9 und 10 sollte in zwei Arbeitstagen beendet werden.
Bestehen
Bestehen Das Praktikum gilt nur als bestanden, wenn genügend Punkte erzielt und dasPraktikum mit erfolgreicher Abschlußanalyse (Analyse 9 und 10) beendet wurde.Ansonsten gilt das Praktikum als nicht bestanden und muß komplett wiederholtwerden.
zum Bearbeiten einer Analyse
zum Bearbeiten einer Analyse
Vor der Durchführung jedweder Arbeiten informiere man sich Vor der Durchführung jedweder Arbeiten informiere man sich
über den zugehörigen Analysenstoff, inkl. möglicherüber den zugehörigen Analysenstoff, inkl. möglicher
Gefährdungen und der notwendigen Arbeitsweisen! Gefährdungen und der notwendigen Arbeitsweisen!
Analysenbeschaffenheit
Analysenbeschaffenheit Vor Beginn der Analyse ist es sinnvoll, zunächst die Beschaffenheit des zuanalysierenden Substanzgemenges als Feststoff zu untersuchen. Dann sindLöseversuche sowie sich aufgrund der Beobachtungen sinnvolle Vorprobenauszuführen. Dabei ist als Reihenfolge zu beachten:
Aussehen, Farbe(n), Partikelbeschaffenheit, Geruch, hygroskopisch (?)
Lösungsverhalten in Säuren und Laugen (oxidierend, nicht-oxidierend)
Rückstände
Vorproben, Pickanalyse, Aufschlüsse, Spektroskopie
Anionennachweise
Kationentrennungsgang
Allgemeine Hinweise
Allgemeine Hinweise
PO
4
3-
Ursubstanz stark salpertersäuern, Ammoniummolybdat-Lsg. zugeben,Nachweis durch gelbes (NH
4
3
[P(Mo
3
O
10
4
].
BO
3
3-
Ursubstanz u. konz. H
2
SO
4
u. Methanol. Grüne Flammenfärbung an
Kapillarenspitze
SiO
4
4-
Bleitiegelprobe mit konz. H
2
SO
4
u. CaF
2
. Weißer Fleck von SiO
2
auf
schwarzem Papier.
Nachweise aus dem Sodaauszug Nachweise aus dem Sodaauszug -
SO
4
2-
Ansäuern mit HCl, BaCl
2
-Lsg. zugeben, Nachweis durch weiße BaSO
4
Fällung.
Cl
-
Ansäuern mit HNO
3
, AgNO
3
-Lsg. zutropfen, Nachweis durch weißes
AgCl, auflösbar in NH
3
PO
4
3-
wie oben aber aus dem Sodaauszug
I
-
Analog zu Cl
, Fällung gelblich, nicht auflösbar in NH
3
. Mit Cl
2
-Wasser I
2
Entwicklung.
S
2-
Sodaauszug mit Cd-Acetat-Lsg. im Überschuß versetzen, Nachweisdurch gelbes CdS.
NO
3
-
Ansäuern mit H
2
SO
4
, konz. Fe
2+
-Lsg, unterschichten mit konz. H
2
SO
4
Nachweis: brauner Ring.
BO
3
3-
Eindampfen. Konz. H
2
SO
4
u. Methanol. Grüne Flammenfärbung an
Kapillarenspitze
Nachweise aus dem Rückstand des Sodaauszuges
Nachweise aus dem Rückstand des Sodaauszuges
S
2-
wie oben mit Pb-Acetatpapier
Zn
SiO
4
4-
Trocknen. Bleitiegelprobe mit konz. H
2
SO
4
u. CaF
2
. Weißer Fleck von
SiO
2
auf schwarzem Papier.
Häufige Probleme bei den
Häufige Probleme bei den
Anionennachweisen
Anionennachweisen
Sodaauszug funktioniert nur, wenn er ausreichend lange mit genügend Soda
gekocht wurde! Min. 10 min.!
Störungen durch Verunreinigungen der ausstehenden Substanzen, insbesondere
der HCl und HNO
3
! Blindproben immer zur Sicherheit ausführen!
Störungen bei Nachweisen aus der Ursubstanz. Diese können auch durch
Kationen bedingt werden. Z.B. Borat-Nachweis wird durch Spritzer vonBa-,Cu- und Tl-Salzen gestört (grüne Flammenfärbung). Kapillarenspitzekann selbst B-Oxide enthalten!
1. Analyse
1. Analyse
HCl
HCl-
- und Reduktions
und Reduktions-
-Gruppe (
Gruppe (Hg(I),Pb,Ag,Se,Te
Hg(I),Pb,Ag,Se,Te)
Die Salzsäure
Die Salzsäure-
-Gruppe: Abtrennung und Nachweise
Gruppe: Abtrennung und Nachweise
In verdünnter, kalter Salzsäure (max. 2 mol/l) fallen als unlösliche Chloride:
(Fällung aus neutraler oder schwach HNO
3
-saurer Lösung durch tropfenweise Zugabe von
verd. HCl)
AgCl
, weiß
- flockiger, “käsiger” Niederschlag- der Niederschlag ist vollständig, solange die Salzsäure nicht
zu konzentriert war
Hg
2
Cl
2
, weiß
- pulveriger Niederschlag- hier wird nur Hg(I) gefällt (das aber vollständig)- wenn in der HCl-Gruppe Hg(I) nachgewiesen wird tritt fast
immer auch Hg(II) in der H
2
S-Gruppe auf
PbCl
2
, weiß
2
ist in kalter verd. HCl wenig, beim Erwärmen jedoch
deutlich besser löslich
2
als Kristallnadeln wieder aus
- die HCl-Fällung ist jedoch immer unvollständig
(siehe auch Pb in H
2
S-Gruppe)
Achtung Achtung
: Bei Verwendung von oxidierenden Säuren zur Lösung der:
Analyse kann Hg(II) entstehen, welches dann nicht in der HCl-Gruppezur Fällung gelangen kann!
ev. „fraktioniertes“ Lösen nötig.
Nachweise für die Elemente der Nachweise für die Elemente der HCl
HCl-
-Gruppe
Gruppe
Pb:
2
mit heißem Wasser herauslösen
PbCrO
4
(gelb)
PbSO
4
(weiß)
PbI
2
(gelb)
Hg(I):
- verbleibenden Niederschlag mit verd. NH
3
versetzen
(HgNH
2
Cl, weiß + Hg, schwarz )
KALOMEL
= „schön schwarz“
Ag:
3
2
]
-haltige Lösung ggf. vom schwarzen Niederschlag trennen
AgI(gelblich)
AgCl (nach erneutem ansäuern)
♦ ♦
Te:
- eindampfen und mit wenig SO
2
-Wasser aufnehmen
Te:
elementar, schwarz. (Ausnahme: grau).
- trocknen, in warmer konz. H
2
SO
4
lösen: Te
4
2+
(rot-violette Lösung)
Die Elemente Se und Te können auch im Rahmen der H
2
S-Gruppe nachgewiesen
werden. Ohne oder bei unzureichender Durchführung der Reduktionsgruppeerscheinen beide in der As-Gruppe.
Achtung Achtung
: Die Schwelfelsäure muß min. 96%ig (Oleum) und die:
Elemente Se oder Te völlig trocken sein! Sonst Weiteroxidation undBildung von SeO
3
2-
und TeO
3
2-
(farblos). Hochkonzentrierte
Schwefelsäure reagiert heftig mit Wasser und bewirkt schwereVerkohlungen der Haut !!
2. Analyse
2. Analyse
Die H
Die H
S-S
-Gruppe (Hg, Pb, Cu, Bi, Cd, As, Sb, Sn)
Gruppe (Hg, Pb, Cu, Bi, Cd, As, Sb, Sn)
Die Abtrennung der H
Die Abtrennung der H
S
S-
-Gruppe
Gruppe
Theorie:
Bei pH 0 bis 3,5 fallen in H
2
S-haltiger Lösung die Sulfide von As(III,V),
Sb(III,V), Sn(II,IV), Hg(II), Cu(II), Pb(II), Bi(III,V) und Cd(II) aus.
Vorbereitung für die Gruppenfällung:
Die Lösung muß zu Beginn der Fällung schwach salzsauer sein.Nicht mehr als max 1-2 mol/l !! Eher weniger !!
Achtung
Achtung
Beim Lösen in konz. oxidierenden Säuren, Oxidations-
mittel komplett vertreiben, sonst S
8
-Bildung bei Zugabe von H
2
S-
Lösung !Reihenfolge der Fällung
bei gleichen Mengen
As
2
S
3
(gelb), SnS
2
(hellgelb), Sb
2
S
3
(orange), HgS, PbS, CuS, SnS und
Bi
2
S
3
(schwarz bis braun), zuletzt CdS (eigelb).
Trennung und Nachweise der
Trennung und Nachweise der
H
H
S
S-
-Gruppe
Gruppe
Trennung der Arsen
Trennung der Arsen-
- von der Kupfergruppe
von der Kupfergruppe
Die Sulfide von As, Sb und Sn bilden mit NH
4
S
x
3
-Lösung
lösliche Thiometallat- bzw. Oxothiometallat-Komplexe
(As-Gruppe),
während die Sulfide von Hg, Pb, Bi, Cu und Cd zurückbleiben. (Cu-Gruppe)
Zuvor Sulfidfällung mit ausreichend H
2
S-Wasser waschen!
Ausreichend: Kein Cl
mehr im Waschwasser. Wichtig für Abtrennung der H
2
S-
Gruppe in der Vollanalyse!
Achtung:
Achtung:
H
2
S-Fällung muß vollständig sein!
Ev. Schwefel-
bildung verringert die Konz. an S
2-
für die Fällung!
Trennung und Nachweise der
Trennung und Nachweise der
Elemente der Kupfer
Elemente der Kupfer-
-Gruppe
Gruppe
Rückstand der Untertrennung mit warmer halbkonz. HNO
3
behandeln
Pb, Bi, Cu und Cd gehen in Lösung HgS (schwarz oder rot) bleibt
zurück (
es entsteht auch elementarer Schwefel
Hg:
- Zur Sicherheit HgS in wenig konz. HCl/konz. HNO
3
lösen, HNO
3
abrauchen und weitere Hg-Nachweise durchführen.
Pfennigprobe, Reduktion mit SnCl
2
, HgI
2
(rot, löslich in I
Überschuß)
Pb:
- Lösung (Pb, Bi, Cu, Cd) mit wenig konz. H
2
SO
4
abrauchen, abkühlen
lassen, dann mit wenig Wasser verdünnen (
VORSICHT
PbSO
4
fällt aus
4
mit warmer, konz. Ammoniumtartratlsg. auflösen
Pb-Nachweise (s. 1.Analyse)
Achtung
Achtung
Bei zu starker Verdünnung kann Bi
2
O(SO
4
2
(weiß)
ausfallen! Bi kann später übersehen werden und PbSO
4
vortäuschen
Trennug
Trennug und Nachweise der
und Nachweise der
Elemente der Arsengruppe
Elemente der Arsengruppe
Lösung (Thiometallat- bzw. Oxothiometallat-Komplexe von As, Sb, Sn) mit HCl
ansäuern ⇒
Die Sulfide von As, Sb und Sn fallen erneut aus (Farben beachten!)
As:
- Sulfide abtrennen und mit wenig konz. HCl erwärmen
As
2
S
5
bleibt als gelbes Sulfid zurück, Sb und Sn gehen in
Lösung
2
S
5
mit konz. (NH
4
2
CO
3
, KClO
4
/HCl oder NH
3
/H
2
O
2
in Lösung bringen
Nachweis als Mg(NH
4
)AsO
4
.
6 H
2
O
mit Ammoniummolybdat-Lsg. (vgl. PO
4
3-
-Nachweis)
Marshsche Probe
Achtung
Achtung
Bei der Marshschen Probe entstehen AsH
3
(und falls
nicht abgetrennt: SbH
3
), die beide hochgiftig sind. Knoblauchgeruch
zeigt AsH
3
an!
Lösung einengen und Sb und Sn nebeneinander nachweisen:
Sb:
- Eisennagelprobe auf Sb (elementar)- erneut im Sauren oranges Sulfid fällen.
Sn:
- Leuchtprobe !! Mit Zn-Zusatz auch aus der Ursubstanz auf SnO
2
geeignet
Mit 20%-HCl ausführen, im Dunklen nach Benetzung inBrennerflamme halten.
Blaue Fluoreszens von SnCl
2
herrührend
3
/K
3
[Fe(CN)
6
] (Sn(IV) vorher reduzieren)
2
SnCl
6
Achtung Achtung
:
Leuchtprobe kann in Anwesenheit von viel As versagen!
Bei Vorprobe beachten
). Behandeln der Sn-haltigen Ursubstanz mit
Königswasser erzeugt SnO
2
-Rückstand!
