woche12a

12. Praktikumswoche: Qualitative Nachweise für Kationen Was machen wir heute?

Qualitativer nachweis von Kationen

Welche Ionen weißen wir nach?

NH4+, K+, Ca2+, Al3+, Fe3+, Ni2+, Co2+, Mn2+, Cu2+

Was für Probleme gibt es, die bei den Anionen weniger stark auftreten? Lösung: Aufteilen in Gruppen: Ammoniumsulfidgruppe: Schwefelwasserstoffgruppe: Urotropingruppe: Lösliche Gruppe: Ammoniumcarbonatgruppe:

Ni2+, Co2+, Mn2+ Cu2+ Al3+, Fe3+ NH4+, K+ Ca2+

1. Nachweis von Ammonium NH4Cl

2 NH4Cl

+ NaOH

+

MgO

NH3

+

H2O

+

NaCl

2 NH3

+

H2O

+

MgCl2

Was ist sensibler, Nase oder Indikatorpapier? Ammoniak färbt Indikatorpapier blau (bis 1 g NH3 pro Liter Luft) 10 g NH3 pro Liter Luft lassen sich am Geruch erkennen

2. Nachweis von Kalium Warum stehen in der Vorschrift zwei separate schritte vor dem eigentlichen Nachweiß? Magnesiastäbchen (MgO) enthält meist Natrium (Handschweiß) welches die Flammenfärbung anderer Metalle überdeckt. Natrium zeigt intensiv gelbe Flammenfärbung während Kalium rötliche Farbe zeigt. Durch das Kobaltglas lassen sich die Gelb-Anteile des Lichts filtern und man kann selektiv nur die “rote” Farbe des Kaliums sehen. 2 2 2 6 1 P3/2 2P 1/2

1s 2s 2p 3p

Wodurch entsteht die Flammenfärbung? 589 nm

589.6 nm

Valenzelektronen werden auf ein höheres Level gehoben. Die Energie wird in Form eines Lichtquants wieder abgegeben 1s22s22p63s1 (Energiewert repräsentativ für eine Farbe)

2S 1/2

Feinstruktrur der Natrium D Linie

1s22s22p63s1 Konfiguration Grundzustand

1s22s22p63p1 ΔT (Δ E)

Konfiguration erster angeregter Zustand

3. Nachweis von Calcium Flammenfärbung: ziegelrote Flammenfärbung Fällungsreaktion: als Calciumoxalat: O HO

OH +

NH4

2 NH3

O O

O

O

Ethandisäure = Oxalsäure Ca2+

O NH4

+

Ammoniumoxalat

C2O42-

Ca(C2O4)

weiß

Calciumoxalat (Nierensteine)

CaC2O4 lässt sich mit starken Säure durch Reprotonierung des Oxalatanions wieder auflösen 2 H+ Ca(C2O4)

Ca2+

+

Oxalsäure löst als einziges Reagenz Ägyptisch Blau

H2C2O4 Oxalsäure

Schichtsilikat: CaCuSi4O10

4. Nachweis von Aluminium Nachweis als Thenards Blau: Al3+

+

Al(OH)3

3 OH-

+

Al(OH)3

OH-

weiß

Al(OH)4-

Deswegen beim Versuch erst nur leich alkalisch machen

Aluminat-Anion

+3 2 Al(OH)3

T -3 H2O

+3 Al2O3

+

+2 Co(NO3)2

+3 Al2O3 Aluminiumoxid (Korund) +2 +3 CoAl2O4

+

2 NO2

+

0.5 O2

"Thenards Blau" (ein Spinell) +2 +3

Störung: bei Überschuss an Cobaltnitrat bildet sich CoCo2O4 (schwarz)

4.2 Nachweis mit Morin OH O

HO

O

B-

OH OH

-HB

O OH

O OH OH

HO

O

OH delokalisierte negative Ladung

Morin

O O

O

HO

OH OH

+3

OH OH

3

O

+

Al3+

Al

HO

O

O

OH OH 3 grüne Fluoreszenz

mittels Reprotonierung des Morins durch HCl läßt sich der Al/Morin-Komplex wieder auflösen

5. Nachweis von Eisen Liganden[Fe(H2O)6]3+ +

-

3 SCN

Thiocyanat

Fe(H2O)3(SCN)3 austausch

+

3 H2O

blutrot

Co2+ Mo3+ O C N

S C N

O C N

S C N

Cyanat

Thiocyanat

Austausch des Sauerstoffs durch Schwefel = „Thio“

= blau = rot

6. Nachweis von Nickel N Ni2+

+

O N

OH

H

O N

Ni

2 N

OH

Diactetyldioxim = Dimethylglyoxim

- 2 H+

N O

H

N O

Bis(diacetyldioximato)nickel(2)

siehe 9. Praktikumswoche: Gravimetrie

7. Nachweis von Cobalt 7.1 Nachweis als Phosphorsalzperle  Natriumammoniumhydrogenphosphat

NaPO3 +

Polyphosphate Lösen Schwermetalloxide

(NaPO3)x

x Na(NH4)HPO4 - H2O, - NH3

x = 3, 4, infinity

NaPO3*CoO = NaCoPO4

CoO

dunkelblau

Charakteristisch gefärbte Orthophosphate

Blaufärbung im Glas

7.1 Nachweis als Co(SCN)2 [Co(H2O)6]2+

+

2 SCN-

Co(H2O)4(SCN)2 blau in Amylalkohol

+

2 H2O

8. Nachweis von Mangan 8.1 Nachweis durch Oxidationsschmelze Mn2+

+

3 MnO42-

2 CO32-

+

+

MnO42-

2 NO3-

4 H+

MnO2

+

2 NO2-

2 MnO4-

+

+

+

2 CO2 2 H2O

siehe 10. Praktikumswoche: Aufschlussverfahren

8.2 Nachweis durch Oxidation zum Permanganat

2 Mn2+ +

+4 5 PbO2 +

4

H+

2

MnO4-

Permanganat violett

+

+2 5 Pb2+ +

2 H2O

9. Nachweis von Kupfer [Cu(H2O)6]2+ +

[Cu(NH3)4(H2O)2]2+

4 NH3

+

4 H2O

Diaquatetraamminkupfer(+2) tiefblau

Zeichnen Kontrollfrage:

und

beschreiben

Sie

die

Struktur

Diaquatetraamminkupfer(+2)-komplexes. + 4 NH3

[Cu(H2O)6]2+ Hexaaquakupfer(+2) idealer Oktaeder

- 4 H2O

[Cu(NH3)4(H2O)2]2+

H2 O

Diaquatetraamminkupfer(+2) gestreckter Oktaeder

H2 O

H3N H3N

NH3

Cu2+ NH3

H2O H2O

des

OH2

Cu2+ OH2

O H2

O H2