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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