Praktikum „Anorganische Chemie für Lehramtskandidaten ...

Praktikum „Anorganische Chemie für Lehramtskandidaten“ / Hauptstudium 

Das Praktikum findet über einen Zeitraum von fünf Wochen an jeweils einem Tag pro Woche 

statt. Es dient der Vertiefung bzw. Erweiterung der im Grundstudium erworbenen Kenntnisse und 

Fähigkeiten beim präparativen und analytischen Arbeiten. Es werden Versuche zur Darstellung 

und zur Charakterisierung anorganischer Substanzen durchgeführt. In der Regel wird in der 

letzten Präparatestufe der Ausgangsstoff wieder zurückgewonnen. Auf diesem Wege lernen die 

Studenten unterschiedliche Reaktionstypen und Verbindungsklassen kennen. Das Prinzip der 

Synthese in geschlossenen Kreisläufen soll u. a. Anregungen für die spätere selbständige Planung 

von Schulversuchen unter Berücksichtigung von Aspekten des Umweltschutzes und des 

sparsamen Umgangs mit Chemikalien vermitteln. Die Konzeption der Stoffkreisläufe zur Chemie 

des Kupfers, Nickels und Cobalts erfolgte in Anlehnung an eine Publikation von V. Wiskamp et 

al. in Chemie in unserer Zeit 27(1993)48. 

Die zum Einsatz gelangenden physikalisch-chemischen Untersuchungsmethoden sind nur eine 

kleine Auswahl der Vielzahl von zur Charakterisierung von anorganischen Festkörpern 

verwendeten Methoden. Kenntnisse über weitere Methoden sind im Selbststudium und durch 

gegenseitige Information zu erwerben. 

Vor Beginn der praktischen Arbeiten findet eine Praktikumseinführung und 

Sicherheitsunterweisung statt. Informieren Sie sich bitte unabhängig davon über einige 

grundsätzliche Inhalte des Chemikaliengesetzes, der Gefahrstoffverordnung und der Technischen 

Regeln für Gefahrstoffe sowie über allgemeine Richtlinien für die Arbeit im Labor ( Jander, 

Blasius: Lehrbuch der analytischen und präparativen anorganischen Chemie, Auflage 1995, 

S.141-161). Zur Vorbereitung auf die jeweiligen Praktikumsaufgaben gehört neben den 

Informationen über zu verwendende Synthese- und Charakterisierungsmethoden auch das 

Vertrautmachen mit den Eigenschaften der verwendeten Substanzen einschließlich ihrer R- und 

S-Sätze. Die entsprechenden Angaben sind Bestandteil der Protokolle. 

Praktikumsbegleitend finden in enger Anlehnung an die Praktikumsaufgaben vier Seminar statt: 

1. Komplexverbindungen - Bindung, Struktur und Eigenschaften 

2. Thermische Analyse 

3. Strukturuntersuchung mit Röntgenstrahlung 

4. Syntheseprinzipien in der Anorganischen Chemie 

Im vierten Seminar informieren sich die Praktikumsteilnehmer durch Kurzvorträge gegenseitig 

über die jeweils durchgeführten Synthesen und die Eigenschaften der erhaltenen Produkte. Ziel 

des Seminars sind verallgemeinernde Aussagen über Syntheseprinzipien und die Vertiefung von 

Kenntnissen über ausgewählte (insbesondere anwendungsrelevante) Festkörpereigenschaften. 

Literatur: 

G. Brauer, Handbuch der präparativen anorganischen Chemie, 

Emke Verlag, Stuttgart 1975 

G. Jander, E. Blasius, Einführung in das anorganisch-chemische Praktikum, 

S.Hirzel Verlag, Stuttgart 1990 

G. Jander, E. Blasius, Lehrbuch der analytischen und präparativen 

anorganischen Chemie, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1995 

D. F. Shriver, P. W. Atkins, C. H. Langford, Anorganische Chemie - ein weiterführendes 

Lehrbuch, VCH, 1992 

A. R. West, Grundlagen der Festkörperchemie, VCH, 1992

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Chemie im Kreislauf ( Versuchsanleitungen s. u.) 

Cobaltkreislauf Kupferkreislauf Nickelkreislauf Eisenkreislauf 

CoCl 2 CuSO 4 NiCl 2 (NH 4 ) 2 Fe(SO 4 ) 2 • 6 H 2 O 

[Co(NH 3 ) 6 ]Cl 3 Cu(NH 3 ) 4 SO 4 Ni(NH 3 ) 6 Cl 2 Fe(C 2 O 4 ) x 2 H 2 O 

Co(CH 3 COO) . 2 4H 2 O K 2 [Cu(C 2 O 4 ) 2 ] NiCO 3 [K 3 Fe(C 2 O 4 ) 3 ] • 3 H 2 O 

(Zn,Co)(C 2 O 4 ) CuO Ni(CH 3 COO) 2 Fe 2 O 3 

ZnCo 2 O 4 CuCl 2 Ni(COO) 2 Fe(acac) 3 

K 3 [Co(NO 2 ) 6 ] Cu NiO Fe(NO 3 ) 3 

CoCl 2 CuCl NiCl 2 (NH 4 ) 2 Fe(SO 4 ) 2 • 6 H 2 O 

CuCl 2 

CuCO 3 

CuSO 4 

Fakultatives Versuchsangebot 

Für ergänzende und fakultative Versuche steht in einem begrenzten Umfang weitere Zeit zur 

Verfügung. Hierfür können Versuche aus dem nachstehenden Angebot ausgewählt werden. 

Thénards Blau 

a.) Eine innige Mischung von 2 g Al 2 (SO 4 ) 3 ⋅ 18 H 2 O und 300 mg CoCl 2 ⋅ 6 H 2 O wird in einem 

Porzellantiegel langsam erwärmt, bis das Kristallwasser verdampft ist. Nach Abkühlen wird 

nochmals gut gemörsert und nun 30 bis 60 min auf Rotglut erhitzt. Nach dem Abkühlen wird der 

Schmelzkuchen mit verd. Salzsäure versetzt, bis nur noch ein leuchtend blauer Rückstand von 

CoAl 2 O 4 nicht in Lösung gegangen ist. Dieser wird abfiltriert, mit Wasser gewaschen und im 

Trockenschrank bei 100 °C getrocknet. 

b.) Zu einem stöchiometrischen Gemenge von CoO und Al 2 O 3 setzt man die 1,5fache 

Gewichtsmenge KCl zu und erhitzt im Pyrolantiegel auf 1100°C. Nach dem Abkühlen wird die 

erhaltene Schmelze mit Wasser ausgekocht, der Rückstand mit Wasser gewaschen und bei 60°C 

getrocknet. 

Literatur: Brauer (Auflage 1981), Band 3, S. 1699. 

Rinmanns Grün 

2g Zinkoxid und 200 mg CoCl 2 ⋅ 6 H 2 O werden innig gemischt und in einem Porzellantiegel 

langsam erwärmt. zunächst verdampft das Kristallwasser, dann wird etwa 15 bis 30 min bis zur 

gelinden Rotglut erhitzt, wobei sich die Mischung hellgrün färbt. Man lässt abkühlen, wäscht das 

Pulver (ZnCo 2 O 4 ) gründlich mit Wasser aus und trocknet es im Trockenschrank bei 100 °C. 

Literatur: V. Wiskamp, R. Bauer, K. Trageser, V. Wenzel, Chemie in unserer Zeit 27(1993)48. 

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Alchimistengold 

Man nehme ein Becherglas, in welchem einige 10 Cent-Münzen am Rand aufgestellt sind. Die 

Münzen werden mit einer schwach essigsauren Lösung von CuSO 4 (Massenanteil 1 bis 2 %) und 

NaCl (Massenanteil 10%) in Wasser bedeckt. Dabei soll die Flüssigkeit mindestens 1 cm über die 

Oberkante der Münzen reichen. Nach kurzer Zeit überzieht sich das Messing vom Rand her mit 

einem Kupferspiegel. Man sieht den Kupferüberzug gut, wenn man das Becherglas “von außen” 

betrachtet, die zur Mitte des Becherglases zeigende Münzseite sieht dagegen unverkupfert aus. 

Erklären Sie diesen überraschenden Befund! Nach einiger Zeit sind alle Messingschichten 

verkupfert, was man beim Herausnehmen der Münzen feststellen kann. 

Literatur: R. Lemke, Chemkon 3(1993)84; W. Jansen, Chemkon 4(1994)85. 

Das Kupferiodid-Gleichgewicht 

Man gibt in ein Reagensglas zu ca. 2 ml einer 1M Kupfersulfatlösung etwa 6 ml 1M KI-Lösung 

hinzu. Es bildet sich eine braune Suspension (Reaktionsgleichung?). Gibt man nun etwa 5 ml 

Pentan hinzu, setzt einen Stopfen auf und schüttelt kräftig durch, so erkennt man, dass sich die 

Pentanschicht violett färbt. Am Boden des Reagensglases erkennt man jetzt einen weißen 

Niederschlag. Man gibt nun etwa 5 ml Ammoniaklösung (Massenanteil NH 3 : 25%) und schüttelt 

wiederum kräftig durch. Die wässrige Phase wird nun intensiv blauviolett (Reaktionsgleichung?). 

Erklären Sie den Versuchsablauf unter Berücksichtigung folgender konditioneller 

Standardelektrodenpotentiale U o’ H : Cu/Cu ++ (aq): +0,34 V, Cu/Cu(NH 3 ) ++ 4 : -0,12 V. 

Literatur: W. van der Veer, P. de Rijke, Chemkon 6(1996)25. 

Anregungen für weitere Anorganisch-chemische Experimente: 

Blei- und Kupfergewinnung im Rahmen eines anorganischen Praktikums 

Literatur: V. Wiskamp, H. Lüdtke, R. Gruehn, Chemie in unserer Zeit 30(1996)19. 

Aufarbeitung anorganischer Reste aus der organischen Synthese 

Literatur: V. Wiskamp, Chemie in unserer Zeit 29(1995)211. 

Eisen-, Calcium- und Kupfer-Kreisläufe 

Literatur: V. Kramb, W. Proske, V. Wiskamp, Naturwissenschaft im Unterricht-Chemie 

7(1996)9. (weitere Versuche zu Kreisläufen ebenfalls in Heft 32) 

Silberrückgewinnung aus Röntgenfilmen 

Literatur: V. Kramb, A. Nickel, V. Wiskamb, Chemkon (1995)113. 

Löslichkeit von Kohlendioxid in Wasser - ein verblüffendes Experiment 

Literatur: W. van der Veer, P. deRijke, Chemkon (1994)83. 

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Seminare 

1. Seminar: Komplexverbindungen - Bindung, Struktur und Eigenschaften 

• Grundzüge der Ligandenfeldtheorie 

• Magnetische Eigenschaften von Komplexverbindungen 

• Optische Eigenschaften und spektrochemische Reihe 

• Koordinationszahl und Symmetrie 

• Thermodynamische und kinetische Stabilität von Komplexverbindungen 

• Besprechung der im Praktikum synthetisierten Komplexverbindungen 

Literatur: Atkins u. a.:Anorganische Chemie, Kap. 7, 

Christen, Meyer: Allg. u. Anorg. Chemie, Kap.6 

2. Seminar: Thermische Analyse 

• Thermodynamische Grundlagen 

• Methoden (DSC, DTA, TG, DTG) 

• Auswertung von Ergebnissen thermischer Analysen (insbesondere selbst synthetisierte 

Proben) 

Literatur: Autorenkollektiv: Analytikum , 9. Auflage 1994, Kap. 7: Thermische Analyse 

M. Otto: Analytische Chemie, Kap. 2.8. Thermische Methoden 

West: Festkörperchemie, Kap. 4.3. 

3. Seminar: Strukturuntersuchung mit Röntgenstrahlung 

• Kristallsysteme und Bravaisgitter 

• Wiederholung ausgewählter Kristallstrukturen 

• Röntgenbeugungs-Techniken 

• Prinzipieller Gang einer Röntgenstrukturanalyse 

• Auswertung des Röntgenpulverdiffraktogramms der vom Student synthetisierten Probe 

Literatur: West: Festkörperchemie, Kap. 1.1., 1.2., 1.3 exemplarisch, Kap. 3. 

zur Ergänzung: Atkins u. a.:Anorganische Chemie, Kap. 4, Kap. 18. 

4. Seminar: Syntheseprinzipien in der Anorganischen Chemie 

Im Mittelpunkt des Seminars stehen die von den Studenten durchgeführten Synthesen 

(Kurzvorträge zur gegenseitigen Information). Ziel des Seminars sind einige verallgemeinernde 

Aussagen zum Seminarthema: 

• Wiederholende Behandlung von Reaktionen in Elektrolytlösungen (Chem. Gleichgewichte) 

• Reaktionen unter Beteiligung einer festen Phase und einer Gasphase 

• Reaktionen unter Beteiligung einer festen und einer flüssigen Phase (Lösung bzw. 

Schmelzphase) 

• Fest-fest-Reaktionen 

• Elektrische und magnetische Eigenschaften ausgewählter Festkörper 

Literatur: Atkins u. a.: Anorganische Chemie, Kap. 8. 

West: Festkörperchemie, Kap. 7, Kap. 8.1., 8.2. (auszugsweise) 

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Chemie des Cobalts 

1. Praktikumstag: 

C 1: [Co(NH 3 ) 6 ]Cl 3 

In einer Waschflasche gibt man zu 10 g Cobalt(II)chloridhexahydrat und 6,7 g 

Ammoniumchlorid 8 ml Wasser und schüttelt so lange, bis sich fast alles gelöst hat. Hierauf fügt 

man 20 ml konz. Ammoniak sowie 1 g Aktivkohle zu und saugt Sauerstoff durch das 

Reaktionsgemisch. Der Sauerstoffstrom darf nicht zu kräftig sein, da sonst der Ammoniakgehalt 

der Lösung verringert wird. Gegebenenfalls ergänzt man Verluste durch Zugabe einiger Milliliter 

konz. NH 3 . 

Sobald die anfänglich rote Lösung gelbbraun geworden ist (nach 30-45 min), wird das 

ausgefallene Komplexsalz zusammen mit der Aktivkohle abgenutscht. [Co(NH 3 ) 6 ]Cl 3 wird in 

1%iger Salzsäure in der Hitze gelöst (möglichst wenig Überschuss!). Die noch heiße Lösung 

filtriert man durch einen Faltenfilter. 

Aus der Lösung wird der Hexaamminkomplex durch Zusatz von 15 ml konz. Salzsäure und 

Abkühlung auf 0°C ausgefällt. Das Produkt wird abgenutscht, nach Entnahme der Mutterlauge 

zuerst mit 60%igem, dann mit wenig 96%igem Ethanol säurefrei gewaschen und an der Luft 

getrocknet. 

C 2. Zerstörung des Hexaamminkomplexes und Herstellung einer Cobaltchloridlösung 

Nach Auswage des nach C1 erhaltenen Co-Komplexes wird dieser in die vereinigten 

Mutterlaugen gegeben. Durch Zugabe von 10%iger NaOH wird die Lösung stark alkalisch 

gemacht (Gesamtverbrauch an NaOH etwa 50 bis 100 ml - in Abhängigkeit vom HCl-Gehalt der 

Mutterlaugen) und bis zum Verschwinden des Ammoniakgeruchs unter Rühren gekocht (der 

Vorgang nimmt 1 - 2 Stunden, u. U. auch noch längere Zeit, in Anspruch). Verdampftes Wasser 

wird von Zeit zu Zeit ersetzt. Es bildet sich schwarzes Cobaltoxidhydrat. Nach Erkalten der 

Suspension wird der Niederschlag abgesaugt und mit Wasser gut gewaschen. Das klare Filtrat 

wird in den Ausguss gegeben. Der Filterrückstand wird in etwa 10 ml halbkonzentrierter 

Salzsäure gelöst. Anschließend wird bis fast zur Trockne abgeraucht und mit etwa 50 ml Wasser 

aufgenommen. 

Auswertung: Achten Sie während des gesamten Löse-Abrauch-Löse-Prozesses auf die 

Farbänderungen. 

Ermitteln Sie durch Wägung die Versuchsausbeute! 

Begründen Sie die Farbunterschiede zwischen der Ausgangslösung und der 

Mutterlauge des Hexaamminkomplexes! 

[Co(NH 3 ) 6 ]Cl 3 ist diamagnetisch. Begründen Sie das anomal magnetische 

Verhalten! 

Vergleichen Sie die Bedingungen bei der Zersetzung des Komplexes mit denen bei 

der Zersetzung von Hexaamminnickel(II)chlorid und geben Sie eine Erklärung für 

das unterschiedliche Verhalten! 

2. Praktikumstag 

C 3: Herstellung einer Cobaltacetatlösung und Gehaltsbestimmung 

Die im Versuch C2 erhaltene Lösung wird zum Sieden erhitzt. Anschließend wird in kleinen 

Portionen Soda hinzugefügt, bis das basische Cobaltcarbonat vollständig gefällt ist. Das Carbonat 

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wird abgesaugt, gründlich mit Wasser gewaschen und in der gerade notwendigen Menge einer 

Eisessig/ Wasser-Mischung (1:1) in der Hitze gelöst. 

Nach Abkühlung wird mit Wasser auf genau 100 ml verdünnt. Von der Lösung werden genau 5 

ml abpipettiert, welche im Maßkolben nach Zusatz von einigen Tropfen HNO 3 wiederum auf 100 

ml aufgefüllt werden. Von der erhaltenen Lösung werden mehrere 10 ml Proben 

komplexometrisch gegen Murexid titriert. 

Auswertung: Ermitteln Sie den Co-Gehalt in den verbleibenden 95 ml der konzentrierten Co- 

Acetat-Lösung und errechnen Sie die für den unter C4 beschriebenen 

Mischfällprozess erforderliche Menge an Zn(CH 3 COO) 2 . 2 H 2 O (Molverhältnis 

Co : Zn = 2 : 1)! 


C 4: Mischfällung von Zn-Co-Oxalat 

Die nach C3 erhaltene Lösung von Cobaltacetat wird in ein Becherglas überführt und die zur 

Erzeugung einer Lösung mit dem Molverhältnis Co : Zn = 2 : 1 erforderliche Menge Zinkacetat 

hinzugefügt. Nach dessen Auflösung und guter Durchmischung wird die Lösung aus einer 

Bürette langsam in eine auf 60°C erwärmte etwa 0,5 molare Oxalsäurelösung getropft. Die 

Menge der Oxalsäure ist auf einen 5%igen Überschuss berechnet. Beim Zutropfen soll sich die 

Temperatur der Lösung möglichst wenig ändern. Nach Zugabe von wenigen ml Metallsalzlösung 

beginnt die Abscheidung schwerlöslicher Oxalatmischkristalle. Wenn die Fällung beendet ist, 

wird weitere 20 min bei 60°C gerührt. Die abgekühlte Suspension wird filtriert, das 

Oxalatfällprodukt mit Wasser, danach mit wenig Ethanol gewaschen und an der Luft getrocknet. 

Auswertung: Warum könnte eine Umkehrung des Zutropfens (Oxalsäure zu Metallsalz) 

eventuell schlechtere Fällprodukte im Hinblick auf eine Spinellbildung durch 

Zersetzung bei relativ niedriger Temperatur bringen? 

Thermische Analyse des Mischfällproduktes (Raumtemperatur bis 700°C), 

Zuordnung der DTA- und TG(DTG)-Effekte, Formulierung von Reaktionsgleichungen 

für die einzelnen Schritte der thermischen Zersetzung und Vergleich von 

theoretischen und experimentell ermittelten Masseverlusten. 

C 5. Thermische Zersetzung des Zn-Co-Oxalates 

Das Produkt aus C4 wird in einen Pyrolantiegel eingewogen und langsam mit dem Brenner 

erwärmt. Die Zersetzung beginnt am Tiegelrand und schreitet - unter Aufglühen - bis zur 

Tiegelmitte fort. Es entsteht ein nahezu schwarzes Zersetzungsprodukt. Nach weitgehender 

Abkühlung wird der Pyrolantiegel mit dem Produkt in einen Kammerofen überführt und auf 

700°C erhitzt. Nach Erreichen der Solltemperatur bleibt die Probe noch 2 Stunden im Ofen und 

wird anschließend auf Raumtemperatur gekühlt (Abschalten des Ofens). Zur Aufnahme eines 

Röntgenpulverdiffraktogramms wird eine entsprechende Probenmenge abgefüllt. 

Auswertung: Ermitteln Sie den Masseverlust bei der thermischen Zersetzung und vergleichen 

Sie mit den Ergebnissen der thermischen Analyse! 

Aufnahme des Rötgenpulverdiffraktogramms von ZnCo 2 O 4 (2Θ = 10....100°). 

Informieren Sie sich über die Struktur von ZnCo 2 O 4 ! 

Was ist Rinmanns Grün? 

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C 6: K 3 [Co(NO 2 ) 6 ] 

Das nach C5 erhaltene ZnCo 2 O 4 mit Spinellstruktur wird mit dem etwa dreifachen (im Vergleich 

zur theoretisch benötigten) Menge konzentrierter HCl in einem Becherglas in der Siedehitze 

gelöst (Abzug!). Die Lösung wird bis zur Trockne abgeraucht. Anschließend wird der Rückstand 

mit Wasser aufgenommen (falls keine vollständige Auflösung eintritt, werden wenige Tropfen 

verdünnter Schwefelsäure zugesetzt). Die erhaltene Lösung wird in einem Eisbad auf 0°C 

abgekühlt, mit einigen Tropfen Eisessig angesäuert und mit einer möglichst konzentrierten (!) 

wässrigen Lösung von 6 g KNO 2 pro 1 g an eingesetztem ZnCo 2 O 4 versetzt. Nach etwa einer 

Stunde wird der gebildete Cobaltkomplex abgesaugt, mit mehreren kleinen Portionen Wasser und 

zuletzt mit wenig Ethanol gewaschen und an der Luft oder im Trockenschrank bei 40 bis 50°C 

getrocknet. 

Auswertung: Beobachten Sie die Farbveränderungen während der gesamten Reaktionsfolge und 

geben Sie eine Erklärung, informieren Sie sich in diesem Zusammenhang über den 

Begriff “spektrochemische Reihe”! 

Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen der ablaufenden Reaktionen! 

Informieren Sie sich im Zusammenhang mit dem sauren Aufschluß über 

allgemeine Säure-Base-Konzepte, insbesondere Oxidotropie! 

Werten Sie das Röntgenpulverdiffraktogramm der Probe C5 aus: 

Computersgestützte Phasenanalyse, Zuordnung aller Reflexe, Ermittlung der 

Gitterkonstante von ZnCo 2 O 4 ! 

Bestimmen Sie die Ausbeute für den Reaktionsschritt C6! 


C 7: Rückgewinnung von CoCl 2 . 6H 2 O 

Das in C6 gewonnene Hexanitrocobaltat wird in 10%ige Natronlauge gegeben (5 ml NaOH- 

Lösung pro 1g Komplex) und 30 bis 45 min gekocht. Verdampftes Wasser wird von Zeit zu Zeit 

ersetzt. Es bildet sich schwarzes Cobaltoxidhydrat. Nach einem halbstündigen Nachrühren bei 

Raumtemperatur wird abgesaugt und mit Wasser gut gewaschen. Das klare Filtrat wird 

verworfen. Den Filterrückstand löst man in möglichst wenig halbkonzentrierter Salzsäure und 

dampft unter dem Abzug langsam bis fast zur Trockne ein. Man läßt erkalten und ein bis zwei 

Tage mit Filtrierpapier abgedeckt unter dem Abzug stehen. Das Produkt wird zerkleinert und bis 

zur erneuten Verwendung in eine Pulverflasche abgefüllt. 

Auswertung: Ermittlung der Ausbeute bezüglich des gesamten Reaktionszyklus. 

Bei welchen Reaktionsschritten treten die größten Verluste auf? 

Diskutieren Sie den gesamten Reaktionszyklus und machen Sie Vorschläge für 

eine Modifizierung und/oder Ausdehnung auf weitere Substanzen! 

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Praktikum „Anorganische Chemie für Lehramtskandidaten“ / 

Hauptstudium 


statt. Es dient der Vertiefung bzw. Erweiterung der im Grundstudium erworbenen Kenntnisse 

und Fähigkeiten beim präparativen und analytischen Arbeiten. Es werden Versuche zur 

Darstellung und zur Charakterisierung anorganischer Substanzen durchgeführt. In der Regel 

wird in der letzten Präparatestufe der Ausgangsstoff wieder zurückgewonnen. Auf diesem 

Wege lernen die Studenten unterschiedliche Reaktionstypen und Verbindungsklassen kennen. 

Das Prinzip der Synthese in geschlossenen Kreisläufen soll u. a. Anregungen für die spätere 

selbständige Planung von Schulversuchen unter Berücksichtigung von Aspekten des 

Umweltschutzes und des sparsamen Umgangs mit Chemikalien vermitteln. Die Konzeption 

der Stoffkreisläufe zur Chemie des Kupfers, Nickels und Cobalts erfolgte in Anlehnung an 

eine Publikation von V. Wiskamp et al. in Chemie in unserer Zeit 27(1993)48. 

Die zum Einsatz gelangenden physikalisch-chemischen Untersuchungsmethoden sind nur 

eine kleine Auswahl der Vielzahl von zur Charakterisierung von anorganischen Festkörpern 





grundsätzliche Inhalte des Chemikaliengesetzes, der Gefahrstoffverordnung und der 

Technischen Regeln für Gefahrstoffe sowie über allgemeine Richtlinien für die Arbeit im 

Labor ( Jander, Blasius: Lehrbuch der analytischen und präparativen anorganischen Chemie, 

Auflage 1995, S.141-161). Zur Vorbereitung auf die jeweiligen Praktikumsaufgaben gehört 

neben den Informationen über zu verwendende Synthese- und Charakterisierungsmethoden 

auch das Vertrautmachen mit den Eigenschaften der verwendeten Substanzen einschließlich 

ihrer R- und S-Sätze. Die entsprechenden Angaben sind Bestandteil der Protokolle. 

Praktikumsbegleitend finden in enger Anlehnung an die Praktikumsaufgaben vier Seminar 

statt: 





Im vierten Seminar informieren sich die Praktikumsteilnehmer durch Kurzvorträge 

gegenseitig über die jeweils durchgeführten Synthesen und die Eigenschaften der erhaltenen 

Produkte. Ziel des Seminars sind verallgemeinernde Aussagen über Syntheseprinzipien und 

die Vertiefung von Kenntnissen über ausgewählte (insbesondere anwendungsrelevante) 

Festkörpereigenschaften. 

Literatur: 









A. R. West, Grundlagen der Festkörperchemie, VCH, 1992 

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Chemie im Kreislauf ( Versuchsanleitungen s. u.) 




Co(CH 3 COO) . 2 4H 2 O K 2 [Cu(C 2 O 4 ) 2 ] NiCO 3 [K 3 Fe(C 2 O 4 ) 3 ] • 3 H 2 O 





CuCl 2 

CuCO 3 

CuSO 4 





a.) Eine innige Mischung von 2 g Al 2 (SO 4 ) 3 ⋅ 18 H 2 O und 300 mg CoCl 2 ⋅ 6 H 2 O wird in 

einem Porzellantiegel langsam erwärmt, bis das Kristallwasser verdampft ist. Nach Abkühlen 

wird nochmals gut gemörsert und nun 30 bis 60 min auf Rotglut erhitzt. Nach dem Abkühlen 

wird der Schmelzkuchen mit verd. Salzsäure versetzt, bis nur noch ein leuchtend blauer 

Rückstand von CoAl 2 O 4 nicht in Lösung gegangen ist. Dieser wird abfiltriert, mit Wasser gewaschen 

und im Trockenschrank bei 100 °C getrocknet. 


Gewichtsmenge KCl zu und erhitzt im Pyrolantiegel auf 1100°C. Nach dem Abkühlen wird 

die erhaltene Schmelze mit Wasser ausgekocht, der Rückstand mit Wasser gewaschen und bei 

60°C getrocknet. 




langsam erwärmt. zunächst verdampft das Kristallwasser, dann wird etwa 15 bis 30 min bis 

zur gelinden Rotglut erhitzt, wobei sich die Mischung hellgrün färbt. Man lässt abkühlen, 

wäscht das Pulver (ZnCo 2 O 4 ) gründlich mit Wasser aus und trocknet es im Trockenschrank 

bei 100 °C. 

Literatur: V. Wiskamp, R. Bauer, K. Trageser, V. Wenzel, Chemie in unserer Zeit 

27(1993)48. 

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Man nehme ein Becherglas, in welchem einige 10 Cent-Münzen am Rand aufgestellt sind. 

Die Münzen werden mit einer schwach essigsauren Lösung von CuSO 4 (Massenanteil 1 bis 2 

%) und NaCl (Massenanteil 10%) in Wasser bedeckt. Dabei soll die Flüssigkeit mindestens 1 

cm über die Oberkante der Münzen reichen. Nach kurzer Zeit überzieht sich das Messing vom 

Rand her mit einem Kupferspiegel. Man sieht den Kupferüberzug gut, wenn man das 

Becherglas “von außen” betrachtet, die zur Mitte des Becherglases zeigende Münzseite sieht 

dagegen unverkupfert aus. Erklären Sie diesen überraschenden Befund! Nach einiger Zeit 

sind alle Messingschichten verkupfert, was man beim Herausnehmen der Münzen feststellen 

kann. 



Man gibt in ein Reagensglas zu ca. 2 ml einer 1M Kupfersulfatlösung etwa 6 ml 1M KI- 

Lösung hinzu. Es bildet sich eine braune Suspension (Reaktionsgleichung?). Gibt man nun 

etwa 5 ml Pentan hinzu, setzt einen Stopfen auf und schüttelt kräftig durch, so erkennt man, 

dass sich die Pentanschicht violett färbt. Am Boden des Reagensglases erkennt man jetzt 

einen weißen Niederschlag. Man gibt nun etwa 5 ml Ammoniaklösung (Massenanteil NH 3 : 

25%) und schüttelt wiederum kräftig durch. Die wässrige Phase wird nun intensiv blauviolett 

(Reaktionsgleichung?). 


Standardelektrodenpotentiale U o’ H : Cu/Cu ++ (aq): +0,34 V, Cu/Cu(NH 3 ) ++ 4 : -0,12 V. 














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Seminare 














Proben) 














(Kurzvorträge zur gegenseitigen Information). Ziel des Seminars sind einige 

verallgemeinernde Aussagen zum Seminarthema: 

• Wiederholende Behandlung von Reaktionen in Elektrolytlösungen (Chem. 

Gleichgewichte) 



Schmelzphase) 





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Chemie des Eisens 


D 1: Fe(C 2 O 4 ) x 2 H 2 O 

In einem Messkolben werden 50 ml einer Oxalsäurelösung durch Auflösung 5 g 

Oxalsäuredihydrat in Wasser hergestellt. Anschließend löst man 7,5 g (NH 4 ) 2 Fe(SO 4 ) 2 • 6 H 2 O 

(„Mohr’sches Salz“) unter Erwärmen in 25 ml Wasser. Zu der erhaltenen Fe(II)-Lösung 

werden unter Rühren und weiterem Erwärmen langsam 30 ml der vorher bereiteten 

Oxalsäurelösung hinzugefügt (die verbleibende Oxalsäurelösung wird für Versuch D 2 

aufbewahrt). Die erhaltene Suspension wird bis zum Sieden erhitzt, danach auf etwa 60°C 

abgekühlt und noch etwa 20 min bei dieser Temperatur gerührt. Es bildet sich gelbes 

Eisen(II)oxalat-dihydrat. Der Niederschlag wird durch einen Büchnertrichter filtriert, 

zunächst mit kaltem Wasser, dann mit Aceton gewaschen, scharf abgesaugt und nach 

Ausbreiten auf einem Filtrierpapier an der Luft getrocknet. 

Auswertung: Ermitteln Sie durch Wägung die Versuchsaubeute und behalten Sie ca. 100 mg 

des Niederschlags für eine thermische Analyse zurück! 

Thermische Analyse des Eisen(II)oxalatdihydrats (Raumtemperatur bis 

700°C), Zuordnung der DTA- und TG (DTG)-Effekte, Formulierung von 

Reaktionsgleichungen für die einzelnen Schritte der thermischen Zersetzung 

und Vergleich der theoretischen und experimentell ermittelten 

Massedifferenzen. 

D 2: [K 3 Fe(C 2 O 4 ) 3 ] • 3 H 2 O 

Zur Darstellung des Komplexes wird das nach D 1 erhaltene Eisen(II)oxalat-dihydrat in einer 

vorher erwärmten 1,8 M Kaliumoxalatlösung suspendiert (Herstellung der Lösung durch 

Auflösen von 5 g Kaliumoxalatmonohydrat in 15 ml Wasser, bei einer 95%-igen Ausbeute an 

Fe(II)oxalatdihydrat benötigt man 15 ml, die erforderliche stöchiometrische Menge ist aus der 

tatsächlichen Ausbeute zu berechnen – siehe auch unten stehende Reaktionsgleichungen). Die 

Suspension wird bei 40°C tropfenweise mit 12-13 ml einer 3%-igen H 2 O 2 -Lösung versetzt 

und anschließend zum Sieden erhitzt, wobei ein brauner Niederschlag von Fe(OH) 3 ausfällt. 

Zur siedenden Mischung werden nun in einem Guss 10 ml der unter D 1 hergestellten 

Oxalsäurelösung zugegeben. Wenn erforderlich, wird tropfenweise weitere Oxalsäurelösung 

zur siedenden Lösung hinzugefügt, bis diese völlig klar ist. Man berechne sich jedoch zuvor 

die benötigte Menge an Oxalsäure für die tatsächliche Ausbeute, um einen Überschuss zu 

vermeiden. Es laufen folgende Reaktionen ab: 

6 FeC 2 O 4 • 2 H 2 O + 3 H 2 O 2 + 6 K 2 C 2 O 4 → 4 K 3 [Fe(C 2 O 4 ) 3 ] + 2 Fe(OH) 3 + 12 H 2 O 

2 Fe(OH) 3 + 3 H 2 C 2 O 4 + 3 K 2 C 2 O 4 → 2 K 3 [Fe(C 2 O 4 ) 3 ] + 6 H 2 O 

Die grüne Lösung wird mit 15 ml Ethanol versetzt und im Dunkeln (Kristallisierschale in 

Alufolie einpacken) bis zum nächsten Praktikumstag zur Kristallisation im Laborschrank 

stehen gelassen. 

Auswertung: Informieren Sie sich über die magnetischen Eigenschaften der hergestellten 

Komplexverbindung und erklären Sie diese auf der Grundlage der 

Ligandenfeldtheorie! 

5

6 


D 3: Fe 2 O 3 

Das am vorangegangenen Praktikumstag präparierte Kaliumtrisoxalatoferrat wird abgesaugt, 

erst mit wenig kaltem Wasser und dann mit Ethanol gewaschen und getrocknet. Etwa 200mg 

Kaliumtrisoxalatoferrat werden für spätere Versuche lichtgeschützt aufgehoben 

(Untersuchungen zur Lichtempfindlichkeit). Die Hauptmenge wird gemörsert, nochmals 

gewogen und im Porzellantiegel über der Brennerflamme erhitzt. Beobachten Sie die 

Vorgänge während der ablaufenden Zersetzung und deuten Sie diese. Hat sich eine 

durchgängig rotbraune Schicht gebildet, so lässt man den Porzellantiegel abkühlen. Nach dem 

Erkalten wird mit einem Spatel die Kruste aufgekratzt. Befindet sich noch grünliche Substanz 

im Tiegel, wird erneut gemörsert und der Zersetzungsvorgang etwa 20 min bei 600 °C im 

Muffelofen fortgesetzt. Nach dem Erkalten wird das Gemisch mehrmals gründlich mit 

warmen Wasser und schließlich mit Ethanol gewaschen und im Trockenschrank bei ca. 150 

°C getrocknet. Prüfen Sie nach dem Trocknen die Substanz auf Carbonat! Bei einem positiven 

Nachweis wird nochmals gewaschen. 

Auswertung: Ermitteln Sie die Ausbeute an Fe 2 O 3 ! 

Welche Farbe hat Ihre Substanz nach der Zersetzung und welche Komponenten 

sind in ihr enthalten? 

Ermitteln Sie den theoretischen Masseverlust bei der Zersetzung und 

vergleichen Sie mit dem experimentellen Ergebnis! 

Aufnahme des Röntgenpulverdiffraktogramms von Fe 2 O 3 

D 4: Kaliumtrisoxalatoferrat(III) als chemisches Aktinometer 

Kaliumtrisoxalatoferrat(III)-Lösungen können als chemisches Aktinometer verwendet 

werden. Chemische Aktinometer sind integrierende Empfänger, bei denen die 

Strahlungsmenge durch den Stoffumsatz einer photochemischen Reaktion bestimmt wird. 

Unter dem Einfluss von Licht läuft folgende Reaktion ab: 

2 Fe(C 2 O 4 ) 3 

3- 

→ 2 Fe 2+ + 5 C 2 O 4 

2- 

+ 2 CO 2 

Das entstandene Fe(II) wird als o-Phenanthrolinkomplex colorimetrisch bestimmt. 

Zur qualitativen Untersuchung der Lichtempfindlichkeit werden 0,3 g Kaliumtrisoxalatoferrat(III)-trihydrat 

(K 3 Fe(C 2 O 4 ) 3 • 3H 2 O) in einem 100 ml – Messkolben in etwa 

50ml Wasser gelöst. Nach Zugabe von 10 ml einer 0,1N Schwefelsäure und 5 ml 

Phenanthrolinlösung (0,12%ig) wird mit Wasser bis zur Markierung aufgefüllt. Bei allen 

Operationen ist eine stärkere Lichteinstrahlung auf die Lösung zu vermeiden. Deshalb wird 

die Lösung an einem wenig erleuchteten Platz hergestellt und der Messkolben wird bis dicht 

unter den Eichstrich mit Alufolie eingewickelt. 

Je 10 ml der Lösung werden in einem Reagenzglas 

a) 10 min dem diffusen Tageslicht ausgesetzt, 

b) 2 min mit einer UV-Lampe bestrahlt und danach 8 min im Dunkeln aufbewahrt, 

c) 10min im Dunkeln aufbewahrt. 

Anschließend wird die Farbe der Lösungen verglichen. 

Auswertung: Formulieren Sie die Reaktionsgleichung für die Komplexbildung mit o- 

Phenanthrolin und ziehen Sie Schlussfolgerungen aus dem Farbvergleich! 

6

7 


D 5: Fe(acac) 3 

Das im Versuch D 3 erhaltene Fe 2 O 3 wird im dreifachen Überschuss an konz. Salzsäure in der 

Hitze gelöst. Nach vollständiger Auflösung wird mit Wasser auf ca. 250 ml verdünnt und 

das Eisen unter ständigem Rühren mit 25%-igem Ammoniak das Hydroxid gefällt. Die 

Suspension wird noch etwa 10 min nahe am Sieden gehalten. Anschließend wird das 

ausgefallene Eisenhydroxid in einen Büchner-Trichter überführt, abgesaugt und gründlich mit 

warmem Wasser, dem einige Tropfen NH 3 -Lösung zugesetzt wurden, gewaschen. Nach 

gutem Absaugen wird der noch feuchte Niederschlag in ein Becherglas überführt und in etwa 

100 ml Wasser aufgeschlämmt. Nach Zusatz von Acetylaceton im 100%igen Überschuss wird 

unter Rühren auf 70°C erwärmt und 30 min bei dieser Temperatur temperiert. Danach wird 

zur Vervollständigung der Kristallisation im Eisbad abgekühlt, das Produkt abfiltriert und an 

der Luft getrocknet. 

Auswertung: Das Produkt wird ausgewogen und die Ausbeute berechnet. 

Warum ist Trisacetylacetonato-Eisen (III) gut in organischen Lösungsmitteln 

löslich? 


D 6: Herstellung einer Fe(NO 3 ) 3 -Lösung und Ermittlung des Fe-Gehaltes 

In einem hohen 600 ml Becherglas werden 30 ml konz. HNO 3 vorgelegt und nach Zusatz von 

etwas Trisacetylacetonato-Eisen (III) langsam erwärmt (Abzug, Heizplatte mit 

Magnetrührer!). Nach kurzer Zeit setzt eine heftige Reaktion ein, erkenntlich an der 

Entwicklung nitroser Gase. Nach dem Abklingen wird das restliche Acetylacetonat 

portionsweise mit dem Löffelspatel in die Lösung eingetragen. Danach wird die Salpetersäure 

bis nahezu zur Trockne abgeraucht und der Rückstand mit Wasser aufgenommen. Bei zu 

starkem Abrauchen müssen zur vollständigen Auflösung des Rückstandes gegebenenfalls 

wieder einige Tropfen Salpetersäure zugefügt werden. 

Die erhaltene Fe(NO 3 ) 3 -Lösung wird in einem Messkolben auf 100 ml mit Wasser aufgefüllt. 

Zur Ermittlung des Fe-Gehaltes der Lösung werden je nach Ausbeute an Acetylacetonat im 

Versuch D 5 fünf bis zehn ml entnommen und auf 100 ml verdünnt. Die Lösung soll für eine 

Rücktitration unter Verwendung von 0,01 M EDTA-Lsg. sowie 0,01 M Pb(NO 3 ) 2 -Lsg. mit 

Xylenolorange als Indikator geeignet sein. Der Farbumschlag erfolgt von gelb nach violett. 

Die ermittelte Stoffmenge an Eisen dient als Grundlage für die benötigten Stoffmengen an 

Ammoniumsulfat, Eisen und Schwefelsäure zur Rückgewinnung des Mohr’schen Salzes. 


D 7: Rückgewinnung des Mohr’schen Salzes 

Die nach D 6 verbliebene Menge an Fe(NO 3 ) 3 -Lösung mit bekanntem Gehalt wird in ein 

Becherglas überführt. Nach Vedünnung auf etwa 250 ml wird wie in Versuch D 5 mit 25%- 

igem Ammoniak Eisen(III)hydroxid gefällt, abgesaugt und gewaschen, anschließend im 

Trockenschrank getrocknet. Das weitgehend getrocknete Eisenhydroxid wird in ein 

Becherglas überführt und mit einer berechneten Menge an 10%-iger Schwefelsäure 

aufgenommen. Anschließend wird Eisenpulver in geringem Überschuss zugesetzt und bis 

zum Anspringen der Reaktion gegebenenfalls etwas erhitzt. Ist die Redox-Reaktion 

7

8 

abgeschlossen, wird das überschüssige Eisenpulver abfiltriert und die berechnete Menge 

Ammoniumsulfat hinzugegeben. Den Kristallisationsbeginn kann man durch Kühlen im 

Eisbad unterstützen. Die Lösung muss zur Vervollständigung der Kristallisation u. U. über 

Nacht stehen bleiben. Die jeweils benötigten Stoffmengen werden unter Zugrundelegung der 

nachstehenden Reaktionsgleichung berechnet: 

2 Fe(OH) 3 + 3 H 2 SO 4 + Fe + 3 (NH 4 ) 2 SO 4 → 3 (NH 4 ) 2 Fe(SO 4 ) 2 + 6 H 2 O 

Nach Vervollständigung der Kristallisation wird das Mohr’sche Salz abgesaugt, mit Aceton 

gewaschen und getrocknet. 

Auswertung: Die Ausbeuten für die letzte Präparatestufe sowie für den Gesamtzyklus sind 

zu berechnen 

Um welchen Faktor muss die Ausbeute korrigiert werden, um den tatsächlichen 

Verlust im durchgeführten Kreislauf zu bestimmen? 

Bei eventuell am 3. und 4. Praktikumstag auftretenden Leerlaufzeiten kann in Absprache mit 

dem Assistenten ein Versuch aus dem fakultativen Versuchsangebot durchgeführt werden. 

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Literatur: 










Chemie im Kreislauf ( Versuchsanleitungen s. u.)

2 




Co(CH 3 COO) . 2 4H 2 O K 2 [Cu(C 2 O 4 ) 2 ] NiCO 3 [K 3 Fe(C 2 O 4 ) 3 ] • 

3 H 2 O 





CuCl 2 

CuCO 3 

CuSO 4 














getrocknet. 









2

3 


















Standardelektrodenpotentiale U H o’ : Cu/Cu ++ (aq): +0,34 V, Cu/Cu(NH 3 ) 4 ++ : -0,12 V. 














Seminare 

3

4 














Proben) 



















Schmelzphase) 





4

5 

Chemie des Kupfers 


A 1: [Cu(NH 3 ) 4 ]SO 4 ⋅ H 2 O 

10 g CuSO 4 ⋅ 5H 2 O werden unter Erwärmen in 20 ml H 2 O gelöst und mit 40 ml konz. Ammoniaklösung 

versetzt. (Ein intermediär gebildeter Niederschlag von Cu(OH) 2 geht wieder in Lösung.) 

Die klare, tiefblaue Lösung wird langsam unter Rühren in 60 ml Ethanol eingetragen. 

Dabei fällt der Cu-Amminkomplex in Form blauer Kristalle aus. Er wird abgesaugt und dreimal 

mit jeweils 4 ml Ethanol ausgewaschen. Man saugt 5 bis 10 Minuten Luft durch den 

Filterkuchen. Danach ist der ausreichend trocken. Der isolierte Komplex wird in Versuch A2 

weiterverarbeitet, seine Mutterlauge im Versuch A4. 

Auswertung: Begründen Sie die Farbänderung der Lösung bei der Bildung des 

Amminkomplexes (Ligandenfeldtheorie, spektrochemische Reihe)! 

A 2: K 2 [Cu(C 2 O 4 ) 2 ] ⋅ 2 H 2 O 

Warum wird die Löslichkeit des Komplexes durch Zusatz von Ethanol 

herabgesetzt? 

Das gesamte Produkt aus Versuch A1 wird verwendet und der Ansatz entsprechend umgerechnet: 

24,4 g K 2 C 2 O 4 ⋅ H 2 O werden in 80 ml Wasser in der Siedehitze gelöst. Zu der heißen Lösung 

gibt man tropfenweise eine Lösung von 8 g [Cu(NH 3 ) 4 ]SO 4 ⋅ H 2 O in 20 ml Wasser, dem einige 

Tropfen konz. NH 3 zugesetzt sind. Man lässt langsam auf Zimmertemperatur abkühlen, wobei 

türkisblaue Kristalle ausfallen. Dann gibt man tropfenweise Schwefelsäure zu, bis die tiefblaue 

Farbe der überstehenden Lösung (unumgesetzter Cu-Amminkomplex) verschwunden ist und lässt 

zur Vervollständigung der Kristallisation noch etwa 30 min stehen. Anschließend werden die 

Kristalle abgesaugt, mit wenig Eiswasser gewaschen, zwischen Filtrierpapier trockengepresst und 

über Nacht im Exsikkator über Blaugel getrocknet. Das kristalline Produkt wird im Versuch A 3 

weiterverwendet, die Mutterlauge im Versuch A 4. 

Auswertung: DTA/TG des Oxalatkomplexes, Zuordnung der thermischen Effekte, Formulierung 

der Reaktionsgleichungen für die thermische Zersetzung und Vergleich der 

theoretischen und experimentell ermittelten Massendifferenzen 


A 3: Cu-Gewinnung aus K 2 [Cu(C 2 O 4 ) 2 ] ⋅ 2 H 2 O 

Das gesamte Produkt aus Versuch A2 wird in einen Porzellantiegel eingewogen. Man erwärmt 

langsam mit dem Brenner. Die Verbrennung beginnt am Tiegelrand und schreitet - gelegentlich 

unter Aufglühen - bis zur Tiegelmitte fort. Es entsteht CuO (Reaktionsgleichung!). Man entfernt 

den Brenner, lässt auf Raumtemperatur abkühlen und gibt den Tiegelinhalt in ein Becherglas. 

Darin wird er vorsichtig mit halbkonzentrierter Salzsäure versetzt. (Reaktionsgleichungen!). Die 

tiefgrüne Lösung wird innerhalb von 30 Minuten portionsweise mit Eisenpulver (0,2g Fe pro 

1,0g K 2 [Cu(C 2 O 4 ) 2 ] ⋅ 2 H 2 O) versetzt. gegebenenfalls muss etwas HCl nachdosiert werden, um 

den pH-Wert im sauren Bereich zu halten und um überschüssiges Eisen zu FeCl 2 zu oxidieren. 

Die Vollständigkeit der Auflösung von überschüssigem Fe erkennt man an der Beendigung der 

Gasentwicklung. Die ausgefallenen Kupferflocken werden abfiltriert, mit verdünnter Salzsäure 

5

6 

gewaschen, im Trockenschrank getrocknet und im Versuch A5 weiterverwendet. Das Filtrat wird 

durch Zugabe von etwas Eisenpulver auf Vollständigkeit der Cu-Zementation geprüft. Danach 

wird mit Natronlauge neutralisiert, filtriert und das durch die Fe 2+ -Ionen nur noch schwach grün 

gefärbte Filtrat in den Ausguss gegeben. 

Auswertung: Beobachten Sie den Verlauf der Zersetzung des Oxalatokomplexes genau und 

ziehen Sie Schlussfolgerungen bezüglich der Wärmetönung der ablaufenden 

Reaktionen! 

Welche Reaktionsprodukte erwarten Sie bei Durchführung der Zersetzung des 

Komplexes in Stickstoffatmosphäre? 

Vertiefen Sie Ihre Kenntnisse über Redoxreaktionen durch das Studium von 

Kapitel 8 im Lehrbuch AC von Shriver, Atkins und Langford! 

A4: Cu-Gewinnung aus den Mutterlaugen von Versuch A1 und A2 

Die Mutterlauge aus dem Versuch A1 wird weitgehend eingedampft, um den Alkohol zu vertreiben. 

Das Konzentrat wird zu der Mutterlauge aus dem Versuch A2 gegeben. Es wird mit HCl 

angesäuert. Danach werden so lange kleine Mengen Eisenpulver zugegeben, bis kein Cu-Metall 

mehr ausfällt. Ein eventuell auftretender weißer Konzentrationsniederschlag wird durch 

Erwärmen und gegebenenfalls Verdünnung mit Wasser in Lösung gebracht. Das Kupfer wird wie 

in A3 isoliert und in Versuch A5 weiterverwendet. Sollte die Cu- Probe noch sichtlich durch 

anhaftende schwerlösliche Niederschläge verunreinigt sein (um welche Verbindung kann es sich 

handeln?), wird sie vor der Vereinigung mit der Probe aus A3 mit wenig konzentrierter HCl 

ausgekocht und nochmals wie in A3 isoliert. 

Auswertung: Ausbeuteberechnung , Aufnahme des Röntgenpulverdiffraktogramms von Kupfer 

aus den Versuchen A3 und A4 ( 2Θ = 10....100°). 


Dichtebestimmung des erhaltenen Kupfers. 

Auswertung: Sie erhalten die Röntgenpulverdiffraktogramme der in A3 und A4 hergestellten 

Kupferproben. Werten Sie diese unter folgenden Gesichtspunkten aus: 

-Reinheit der Produkte 

-Zuordnung der Röntgenreflexe (rechnergestützte Phasenanalyse) 

-Indizierung der Cu-Reflexe 

-Berechnung der Gitterparameter 

-Ermittlung der “Röntgendichte” und Vergleich mit der experimentell ermittelten 

Dichte. 


A5: CuCl 

Die aus den Versuchen A3 und A4 erhaltenen Cu-Mengen werden vollständig verwendet. Der 

Ansatz wird entsprechend umgerechnet: 

5 g CuSO 4 ⋅ 5 H 2 O und 2,6 g NaCl werden in 40 ml konz. HCl gelöst. Man gibt 1,4 g 

Kupferpulver hinzu und hält den Ansatz am Sieden (Siedestab und Uhrglas verwenden). Die 

6

7 

tiefgrüne Färbung verschwindet, der Ansatz wird hellgelb bis farblos, die Kupfermenge nimmt 

deutlich ab. Es bildet sich der Chlorokomplex des einwertigen Kupfers, der als Natriumsalz 

Na[CuCl 2 ] zunächst in Lösung gehalten wird. 

In einem Becherglas werden während der Kochzeit bereits 300 ml Wasser, dem einige Körnchen 

Natriumsulfit zugesetzt sind (warum?), vorgelegt und im Eisbad gekühlt. 

Die Reaktionslösung filtriert man direkt in das eisgekühlte Wasser. Weißes CuCl fällt aus, wird 

abgesaugt und mit ganz wenig Ethanol trockengewaschen. Es wird in Versuch A6 weiterverwendet. 

Die Mutterlauge kann - falls sie weitgehend farblos ist - in den Ausguss gegeben 

werden. Ist sie jedoch von nicht reduziertem Cu 2+ noch blaugrün gefärbt, wird etwas 

Wasserstoffperoxidlösung zugegeben, mit Soda auf einen pH von 11 bis 13 gebracht und 

gekocht. Ausgefallenes CuCO 3 /CuO wird mit event. vorhandenem CuCO 3 /CuO-Niederschlag aus 

dem Recyclingversuch A6 zu Kupfervitriol aufgearbeitet. 

Auswertung: Formulieren Sie die Reaktionsgleichung für die Bildung von CuCl! 

Wie bezeichnet man derartige Reaktionen? 

Berechnen Sie die Gleichgewichtskonstante der Gesamtreaktion und diskutieren 

Sie das Ergebnis! ( U H o Werte: Cu/Cu + : 0,55V; Cu + /Cu ++ : 0,15V; pK L (CuCl) = 6 ) 

Etwa 100 mg des trockenen Niederschlags werden in wenig verdünnter 

Schwefelsäure unter Zugabe von 1 ml 30%igem H 2 O 2 gelöst und in einem 

Maßkolben auf 100 ml aufgefüllt. Durch komplexometrische Cu-Bestimmung 

wird die Zusammensetzung der Probe A5 überprüft. Alternativ kann in Absprache 

mit dem Assistenten auch eine Chloridbestimmung erfolgen. 


A6: Rückgewinnung von CuSO 4 ⋅ 5 H 2 O 

Das CuCl aus Versuch A5 wird in halbkonzentrierter HCl suspendiert (5 ml pro 1 g CuCl). Durch 

Einleiten von Luft wird das einwertige Kupfer zu zweiwertigem oxidiert und geht als CuCl 2 in 

Lösung. (Die Oxidation kann - wenn man Zeit sparen will - auch durch Zutropfen von 2 ml H 2 O 2 

(30%ig) pro 1 g CuCl erfolgen.) Durch tropfenweises Zugeben von konz. Natronlauge wird ein 

pH-Wert von 6 bis 7 eingestellt. Dann werden einige Spatelspitzen Soda zugegeben. In der 

Siedehitze fällt basisches CuCO 3 aus. Dies wird abgesaugt, gründlich mit Wasser gewaschen, 

anschließend wieder in wenig Wasser aufgeschlämmt und mit der gerade nötigen Menge konz. 

Schwefelsäure in der Siedehitze zu Sulfat gelöst. Die Lösung wird weitgehend eingeengt. Aus 

der heißgesättigten Lösung kristallisiert CuSO 4 ⋅ 5 H 2 O beim Abkühlen im Eisbad aus. Die 

Mutterlauge wird abdekantiert und bei einem späteren Recyclingversuch mit verwertet. Die 

großen Kristalle werden kurz mit wenig Eiswasser abgewaschen und im Exsikkator über Blaugel 

getrocknet. 

Auswertung: Bestimmen Sie die Ausbeute und setzen Sie diese in Beziehung zur Gesamtmenge 

der eingesetzten Cu-Verbindungen! Diskutieren Sie das Ergebnis: Bei welchen 

Reaktionsstufen treten die größten Substanzverluste auf? Machen Sie Vorschläge 

für eine eventuell andere Gestaltung des Reaktionszyklus oder auch dessen 

Ausdehnung auf weitere Verbindungen mit interessanten Eigenschaften! 

7



































Literatur: 










Chemie im Kreislauf ( Versuchsanleitungen s. u.)

2 




Co(CH 3 COO) . 2 4H 2 O K 2 [Cu(C 2 O 4 ) 2 ] NiCO 3 [K 3 Fe(C 2 O 4 ) 3 ] • 

3 H 2 O 





CuCl 2 

CuCO 3 

CuSO 4 














getrocknet. 








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3 



















Standardelektrodenpotentiale U H o’ : Cu/Cu ++ (aq): +0,34 V, Cu/Cu(NH 3 ) 4 ++ : -0,12 V. 














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4 

Seminare 














Proben) 



















Schmelzphase) 





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5 

Chemie des Nickels 


B 1: [Ni(NH 3 ) 6 ]Cl 2 

8 g NiCl 2 . 6 H 2 O werden in einem Becherglas in 6 ml Wasser gelöst. Dann werden 16 ml 

konzentrierte Ammoniaklösung, welche zusätzlich mit NH 4 Cl gesättigt ist, hinzugefügt. Dabei 

erwärmt sich die Lösung stark und färbt sich dunkelblau (evtl. etwas NH 3 - Lösung 

nachdosieren!). Die Flüssigkeit wird im Eisbad abgekühlt. Dabei bildet sich ein blauvioletter 

Niederschlag. Zur Vervollständigung der Reaktion fügt man tropfenweise noch 5 – 10 ml 

konzentrierte NH 3 -Lösung zu und beobachtet, ob weiterer Amminkomplex ausfällt. Der 

blauviolette Niederschlag wird über einen Büchner-Trichter abgesaugt, mit wenig konzentrierter 

Ammoniaklösung und anschließend mit wenig Alkohol gewaschen und an der Luft getrocknet. 

Kristalle und Mutterlauge werden im Versuch B2 weiterverwendet. 

Auswertung: Ermitteln Sie durch Wägung die Versuchsausbeute! 

Begründen Sie die Farbänderung der Lösung bei der Bildung des 

Amminkomplexes (spektrochemische Reihe)! 

Hexaamminnickel(II)chlorid ist paramagnetisch. Geben Sie hierfür eine Erklärung 

auf der Grundlage einer ligandenfeldtheoretischen Betrachtung! 

B 2: Ni(CH 3 COO) 2 . 4 H 2 O 

Das isolierte [Ni(NH 3 ) 6 ]Cl 2 aus Versuch B1 wird in seine Mutterlauge gegeben. Man füllt mit 

Wasser auf ein Gesamtvolumen von 60 ml auf, erhitzt zum Sieden und trägt 8 g Soda in kleinen 

Portionen ein. Aus der ursprünglich violetten Lösung fällt ein hellgrüner Niederschlag von 

basischem Nickelcarbonat aus. Es muss so lange gekocht werden, bis die Lösung weitgehend 

farblos ist (Freisetzung von NH 3, Dauer 30 bis 45 min). Der Niederschlag wird abgesaugt und in 

mehreren Portionen mit insgesamt 150 ml Wasser gewaschen. Er wird weitgehend 

trockengesaugt, in ein Becherglas überführt, mit einer Mischung aus 6 ml Eisessig und 6 ml 

Wasser versetzt und in der Siedehitze gelöst (CO 2 -Entwicklung). Anschließend wird auf 

Raumtemperatur abgekühlt. Sobald sich die ersten Kristalle gebildet haben, wird das Becherglas 

zur Vervollständigung der Kristallisation in ein Eisbad gestellt. Die Kristalle werden nach etwa 

einer halben Stunde abgesaugt, mit 3 bis 4 ml Eiswasser in kleinen Portionen gewaschen, 

weitgehend trockengesaugt und im Exsikkator über Blaugel getrocknet. Die Kristalle werden im 

Versuch B3, die Mutterlauge im Versuch B5 weiterverwendet. 

Auswertung: Überprüfung der Zusammensetzung von Nickelacetat durch komplexometrische 

Titration von Nickel. 

Formulieren Sie Reaktionsgleichungen für die ablaufenden Reaktionen und diskutieren 

Sie den Einfluss der Reaktionsbedingungen auf die Gleichgewichtslage! 

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6 


B 3: Ni(C 2 O 4 ) . 2 H 2 O 

Etwa 100 mg des Produktes B2 werden genau eingewogen, in Wasser gelöst und in einem 

Maßkolben auf 50 ml aufgefüllt. Zur Bestimmung des Ni-Gehaltes werden mehrere 10 ml - 

Proben unter Verwendung von Murexid als Indikator komplexometrisch titriert. Auf der 

Grundlage des Analysenergebnisses wird die für die Fällung von Nickeloxalat benötigte Menge 

an Oxalsäure ermittelt. 

Das nach Entnahme der Analysenprobe verbleibende Nickelacetat wird in einer solchen Menge 

Wasser gelöst, dass eine etwa 0,2 molare Lösung entsteht. Die zur Fällung benötigte Menge 

Oxalsäuredihydrat (5 % Überschuß) wird ebenfalls in Wasser gelöst. Die Wassermenge soll so 

bemessen sein, daß eine etwa 0,5 molare Lösung entsteht. Zur Fällung wird die 

Nickelacetatlösung auf 60°C erwärmt. Unter Beibehaltung dieser Temperatur wird die 

Oxalsäurelösung langsam aus einer Bürette zugetropft. Nach Beendigung der Zugabe wird noch 

etwa 30 min bei 60°C gerührt, anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt und der Niederschlag 

über einen Büchner-Trichter abfiltriert. Das Auswaschen erfolgt mit wenig Wasser, anschließend 

mit etwas Alkohol. Das erhaltene Nickeloxalat wird an der Luft getrocknet. Das farblose Filtrat 

wird in den Ausguss gegeben. 

Auswertung: Vergleich des Ergebnisses der Nickelacetatanalyse mit dem Erwartungswert, 

Ausbeuteberechnung für Nickeloxalat, 

Thermische Analyse des Nickeloxalates (Raumtemperatur bis 700°C), Zuordnung 

der DTA- und TG(DTG)- Effekte, Formulierung der Reaktionsgleichungen für die 

einzelnen Schritte der thermischen Zersetzung und Vergleich der theoretischen 

und experimentell ermittelten Massendifferenzen. 


B 4: Thermische Zersetzung von Nickeloxalat zu NiO 

Das gesamte Produkt aus Versuch B3 wird in einem Pyrolantiegel eingewogen. Man erwärmt 

langsam mit dem Brenner. Die Verbrennung beginnt am Tiegelrand und schreitet - unter 

Aufglühen - bis zur Tiegelmitte fort. Es entsteht Nickeloxid. Merken Sie sich die Farbe des 

Produktes! Nach weitgehender Abkühlung wird der Pyrolantiegel mit dem Produkt in einen 

Kammerofen überführt und auf 1100°C erhitzt. Zwischenzeitlich wird der Tiegel bei etwa 750°C 

kurz aus dem Ofen entnommen, nach weitgehender Abkühlung die Farbe des Produktes 

registriert und anschließend sofort wieder in den Ofen gestellt. Nach Erreichen der 

Solltemperatur verbleibt die Probe noch 60 min im Ofen und wird anschließend aus dem heißen 

Ofen entnommen. Nach sofortiger Abkühlung auf Raumtemperatur sollte das Produkt eine grüne 

Farbe haben. 

Auswertung: Beobachten Sie den Verlauf der Zersetzung des Oxalates genau und ziehen Sie 

Schlussfolgerungen bezüglich der Wärmetönung der ablaufenden Reaktionen! 

Ermitteln Sie den Masseverlust bei der thermischen Zersetzung und vergleichen 

Sie mit den Ergebnissen der thermischen Analyse! 

Wie deuten Sie die Farbänderung beim Tempern des Zersetzungsproduktes? 

Informieren Sie sich über die magnetischen Eigenschaften von NiO, studieren Sie 

hierzu Kapitel 8 des LB Festkörperchemie von West! 

6

7 

Aufnahme des Röntgenpulverdiffraktogramms von NiO ( 2Θ = 10...100 °) 


B 5: Rückgewinnung von NiCl 2 . 6 H 2 O 

Das im Versuch B5 erhaltene NiO wird in ein Becherglas überführt, pro 1 g NiO mit 8 ml 

konzentrierter Salzsäure versetzt, unter Erhitzen gelöst und bis fast zur Trockne abgeraucht. Der 

Reaktionsansatz sollte bis zur völligen Austrocknung noch einige Tage unter dem Abzug 

belassen werden. Anschließend wird ausgewogen und der auf diese Weise zurückgewonnene 

Ausgangsstoff zur weiteren Verwendung dem Assistenten übergeben. In ähnlicher Weise kann 

die Mutterlauge aus Versuch B2 durch mehrmaliges Abrauchen mit kleinen Mengen 

konzentrierter Salzsäure wieder in den Ausgangsstoff überführt werden. 

Auswertung: Sie erhalten das Röntgenpulverdiffraktogramm des NiO. Werten Sie unter 

folgenden Gesichtspunkten aus: 

-Reinheit des Produktes 

-Zuordnung der Röntgenreflexe (rechnergestützte Phasenanalyse) 

-Indizierung der NiO-Reflexe 

-Berechnung der Gitterparameter 


Auswertung: Bestimmen Sie die Ausbeute des wiedergewonnenen Ausgangsstoffes und setzen 

Sie diese in Beziehung zur eingesetzten Nickelchloridmenge! 

Diskutieren Sie das Ergebnis: Bei welchen Reaktionsstufen treten die größten 

Substanzverluste auf? Machen Sie Vorschläge für eine eventuell andere 

Gestaltung des Reaktionszyklus oder auch dessen Ausdehnung auf weitere 

Verbindungen mit interessanten Eigenschaften! 

B 6: Durchführung eines Versuches aus dem fakultativen Angebot 

In Abhängigkeit von der noch zur Verfügung stehenden Zeit wird in Absprache mit dem 

Assistenten ein Versuch aus den untenstehenden Beispielen ausgewählt, nach entsprechender 

Vorbereitung durchgeführt und mit Protokoll ausgewertet. 

7

Praktikum „Anorganische Chemie für Lehramtskandidaten ...

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