26.01.2014 Aufrufe

Praktikumsanleitung - Fachrichtung Chemie und Lebensmittelchemie

Praktikumsanleitung - Fachrichtung Chemie und Lebensmittelchemie

Praktikumsanleitung - Fachrichtung Chemie und Lebensmittelchemie

MEHR ANZEIGEN
WENIGER ANZEIGEN

Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.

YUMPU macht aus Druck-PDFs automatisch weboptimierte ePaper, die Google liebt.

Fakultät Mathematik <strong>und</strong> Naturwissenschaften, <strong>Fachrichtung</strong> <strong>Chemie</strong> <strong>und</strong> <strong>Lebensmittelchemie</strong>, Anorganische <strong>Chemie</strong> I<br />

http://img.fotocommunity.com/photos/2685377.jpg<br />

PRAKTIKUMSANLEITUNG<br />

QUALITATIVE ANALYSE<br />

GRUNDLAGEN DER CHEMIE UND CHEMIE DER ELEMENTE<br />

LEHRAMTSBEZOGENE STUDIENGÄNGE MIT CHEMIE ALS KOMBINATIONSFACH<br />

TU Dresden, Wintersemester 2013/2014<br />

Allgemeine <strong>und</strong> Anorganische <strong>Chemie</strong><br />

Fakultät Mathematik <strong>und</strong> Naturwissenschaften<br />

Ansprechpartner: Dr. Anja Günther<br />

Professur für Anorganische <strong>Chemie</strong> I Neubau Chemische Institute, Raum 484<br />

TU Dresden Telefon: 0351 463 32029<br />

01062 Dresden E-Mail: anja.guenther@chemie.tu-dresden.de<br />

Qualitative Analyse


ALLGEMEINES<br />

Arbeitsschutz<br />

Vor Beginn des Praktikums erhalten Sie vom Verantwortlichen des Lehrabschnitts<br />

eine ausführliche Sicherheitsbelehrung, die für alle Studenten die am Praktikum<br />

teilnehmen möchten verpflichtend ist. Die Kenntnisnahme der Sicherheitsbelehrung<br />

ist durch Ihre Unterschrift zu bestätigen.<br />

Die in der Sicherheitsbelehrung <strong>und</strong> Saalführung dargelegten Normen <strong>und</strong> Richtlinien<br />

sind unbedingt einzuhalten:<br />

1. Gr<strong>und</strong>regeln (Umgang mit Gefahrstoffen)<br />

2. Allgemeine Schutz - <strong>und</strong> Sicherheitseinrichtungen<br />

3. Abfallverminderung <strong>und</strong> Entsorgung<br />

4. Verhalten in Gefahrensituationen<br />

5. Gr<strong>und</strong>sätze der richtigen Erste - Hilfe - Leistung<br />

Ihre Teilnahme am Laborpraktikum verpflichtet Sie zu umsichtigem Arbeiten: Sie<br />

haben gr<strong>und</strong>sätzlich Gefährdungen bzw. Schädigungen von Personen <strong>und</strong> Objekten<br />

sowie der Umwelt zu vermeiden. Im Praktikumssaal haben Sie die Pflicht zur<br />

Nutzung persönlicher Körperschutzmittel (Schutzbrille, Laborkittel, trittsicheres <strong>und</strong><br />

festes Schuhwerk, lange Hosen) sowie allgemeiner Schutz- <strong>und</strong> Sicherheitseinrichtungen<br />

(Abzüge).<br />

Während der Versuche sind Sie zu einem sparsamen Umgang mit Chemikalien unter<br />

Einsatz kleiner Mengen <strong>und</strong> der Entnahme nur der benötigten Mengen an<br />

Chemikalien aus den Vorratsgefäßen verpflichtet. Die Sammlung/Entsorgung von<br />

Gefahrstoffen hat in einer sachgerechten Weise zu erfolgen.<br />

Informieren Sie sich vor Beginn der experimentellen Arbeiten über die Zielsetzung<br />

des Versuches, die Reaktivität <strong>und</strong> Toxizität der eingesetzten Chemikalien <strong>und</strong> den<br />

Versuchsaufbau – fertigen Sie dazu eine Betriebsanweisung für die jeweiligen<br />

Praktikumstage an <strong>und</strong> geben Sie diese jeden Montag bis 13 Uhr einem<br />

Assistenten.<br />

Es ist nicht gestattet Versuche durchzuführen, die nicht Bestandteil des Praktikums<br />

sind.<br />

Machen Sie sich vor Beginn des Praktikums mit der Funktionsweise der allgemeinen<br />

Schutz- <strong>und</strong> Sicherheitseinrichtungen vertraut. Informieren Sie sich über die<br />

Standorte von Löschbrause, Augendusche <strong>und</strong> Feuerlöscher sowie Erste-Hilfe-<br />

Kasten <strong>und</strong> Notabsperreinrichtungen für Gas, Wasser <strong>und</strong> Elektrizität.<br />

Zuwiderhandlungen sowie eine grob fahrlässige Arbeitsweise können zum<br />

Ausschluss vom Praktikum führen.<br />

2


Laborgeräte<br />

Informieren Sie sich vor Beginn des Praktikums in den einschlägigen Lehrwerken<br />

über die Bezeichnung der Laborutensilien. Sie werden am ersten Praktikumstag<br />

einen Satz von Laborgeräten ausgehändigt bekommen, für den Sie verantwortlich<br />

sind. Sie müssen diesen Satz auf Vollständigkeit <strong>und</strong> Unversehrtheit überprüfen.<br />

Dazu ist es unerlässlich, dass Sie die Bezeichnung der (Glas)-Geräte kennen. Die<br />

Übernahme der Laborutensilien ist am ersten Praktikumstag beim Assistenten per<br />

Unterschrift zu quittieren. Beachten Sie dabei, dass die Laborutensilien in Ihrem<br />

Laborschrank einen vierstelligen Wert aufweisen. Bei Schäden an ihren<br />

Laborutensilien sind Sie zum Ersatz dieser verpflichtet.<br />

Ablauf des Praktikums<br />

Das Praktikum „Allgemeine <strong>und</strong> Anorganische <strong>Chemie</strong>“ für lehramtsbezogene<br />

Bachelorstudiengänge mit <strong>Chemie</strong> als Kombinationsfach führt Sie an das Arbeiten im<br />

chemischen Laboratorium heran. Das Praktikum ist in 12 Praktikumstage<br />

untergliedert.<br />

Zunächst werden Sie sich mit der gr<strong>und</strong>legenden Arbeitsweise im Labor vertraut<br />

machen. Sie werden die Laborgeräte <strong>und</strong> deren Handhabung kennenlernen. Dann<br />

werden Sie Kenntnisse <strong>und</strong> Fähigkeiten erwerben, wie man wichtige physikalische<br />

Eigenschaften von chemischen Stoffen untersucht. Anschließend werden Sie<br />

chemische Reaktionen in wässrigen Lösungen durchführen. Dabei lernen Sie, wie<br />

man einfache Kationen <strong>und</strong> Anionen spezifisch nachweisen kann. Die von Ihnen<br />

erarbeiteten Erkenntnisse werden Sie dann in der Anfertigung von zwei einfachen<br />

Analysen unter Beweis stellen. Nachdem Sie sich die Gr<strong>und</strong>lagen der qualitativen<br />

anorganischen Analyse angeeignet haben, werden Sie zum Ende des Semesters<br />

nochmals zwei Analysen bearbeiten.<br />

Zum Praktikum in einem chemischen Laboratorium gehört natürlich eine intensive<br />

Vorbereitung auf die durchzuführenden Experimente <strong>und</strong> eine anschließende<br />

Reflexion des Durchgeführten. Ersteres dient vor allem der Sicherheit. Um diese zu<br />

gewährleisten, beginnt jeder Praktikumstag mit einem schriftlichen Antestat. Dieses<br />

Antestat ist zu bestehen, wer nicht die erforderlichen Punkte erhält wird an diesem<br />

Tag des Praktikums verwiesen <strong>und</strong> muss den Versuch am darauf folgenden<br />

Praktikumstag wiederholen. Um an dem Wiederholungstermin am Praktikum<br />

teilzunehmen bedarf es dann eines ausführlichen Vorprotokolls, welches bestenfalls<br />

mit der Note 2.0 gewertet wird. Nachdem Sie bewiesen haben, dass Sie sich<br />

ausreichend auf die durchzuführenden Experimente vorbereitet haben, können Sie<br />

Ihre Arbeiten beginnen.<br />

Protokollieren Sie alle Ihre Experimente <strong>und</strong> Beobachtungen, seien sie noch so<br />

trivial!! Neben Ihren persönlichen Notizen im Laborjournal werden Sie zu jedem<br />

Praktikumstag ein Protokoll anfertigen, welches vom Assistenten korrigiert wird. Das<br />

jeweilige Protokoll haben Sie (in einem Hefter; eine lose Blättersammlung führt zu<br />

Punktabzug!!!) am folgenden Praktikumstag vorzulegen. Das Protokoll <strong>und</strong> die<br />

Antestate fließen in Ihre Gesamtnote mit ein. Die vier anzufertigenden Analysen<br />

werden ebenfalls benotet. Sollte Ihr Analysenergebnis falsch sein, so haben Sie die<br />

3


Möglichkeit, sich einmal zu korrigieren. Bei erneuter Falschansage müssen Sie die<br />

Analyse mit einem neuen Stoffgemisch wiederholen.<br />

Ein entschuldigtes Fehlen zum Praktikum gilt nur wenn Sie dem Praktikumsleiter<br />

eine ärztliche Krankschreibung vorlegen. Wenn Sie unentschuldigt Fehlen liegt es im<br />

Ermessen der Assistenten, wann Sie den Versuch nachholen können!<br />

Praktikumsnote<br />

Bei den ersten beiden qualitativen Analysen (Praktikumstag 6 <strong>und</strong> 8) errechnet sich<br />

Ihre Note nach der Anzahl Ihrer Fehler bei der Ansage der enthaltenen Ionen. Sie<br />

können hierbei zwei Ansagen vornehmen.<br />

1. Probe Wiederholungsprobe<br />

Fehleranzahl 1. Ansage: 2. Ansage: 1. Ansage: 2. Ansage:<br />

0 1.0 1.5 2.0 2.5<br />

1 - 2.0 - 3.0<br />

2 - 2.5 - 3.5<br />

3 - 3.0 - 4.0<br />

4 - 3.5 - 5.0<br />

5 - 4.0<br />

Ist der Fehler größer als 5 bei der zweiten Ansage ihrer ersten Analyse, so müssen<br />

Sie diese wiederholen. Sie können nun maximal eine 2.0 erreichen. Treten bei der<br />

Zweitanalyse mehr als 4 Fehler auf gilt die Analyse als nicht bestanden.<br />

Bei den qualitativen Analysen (Praktikumstag 10 <strong>und</strong> 12) errechnet sich Ihre Note<br />

nach der Anzahl Ihrer Fehler bei der Ansage der enthaltenen Ionen. Sie können<br />

hierbei zwei Ansagen vornehmen.<br />

1. Probe Wiederholungsprobe<br />

Fehleranzahl 1. Ansage: 2. Ansage: 1. Ansage: 2. Ansage:<br />

0 1.0 2.0 2.0 2.5<br />

1 - 3.0 - 3.0<br />

2 - 4.0 - 4.0<br />

3 - 5.0 - 5.0<br />

Ist der Fehler größer als 3 bei der zweiten Ansage ihrer ersten Analyse, so müssen<br />

Sie diese wiederholen. Sie können nun maximal eine 2.0 erreichen. Treten bei der<br />

Zweitanalyse mehr als 3 Fehler auf gilt die Analyse als nicht bestanden.<br />

4


Des Weiteren wird es zur Mitte des Semesters ein mündliches Kolloquium geben,<br />

das in Zweiergruppen absolviert wird. Geprüft werden die Inhalte der Vorlesung, des<br />

Seminars <strong>und</strong> der Praktikumsversuche bis zum Zeitpunkt des Kolloquiums. Hierfür<br />

werden Sie zu gegebener Zeit einen Termin mit dem Assistenten vereinbaren. Am<br />

Ende des Semesters wird eine Modulabschlussklausur stattfinden.<br />

Gemäß Prüfungsordnung können durch das Modul 9 Leistungspunkte erworben<br />

werden. Die Modulnote ergibt sich aus dem gewichteten Durchschnitt der Noten der<br />

drei Prüfungsleistungen. Das Laborpraktikum wird zweifach, die mündliche<br />

Prüfungsleistung einfach <strong>und</strong> die Klausurarbeit dreifach gewichtet.<br />

Die Prüfungsleistung 1 (Laborpraktikum) setzt sich aus folgenden Einzelleistungen<br />

zusammen:<br />

1. Analysen (gemittelt) (3/10)<br />

2. Protokolle (gemittelt) (3/10)<br />

3. Antestate (Vorprotokolle) (gemittelt) (2/10)<br />

4. Vortrag im Seminar (2/10)<br />

Laborjournal<br />

Alle durchgeführten Versuche werden in einem Laborjournal protokolliert. Als<br />

Laborjournal ist ein fest geb<strong>und</strong>enes Heft zu verwenden. Das Laborjournal dient vor<br />

allem Ihnen als Dokumentation. Notieren sie alle durchgeführten Schritte, Beobachtungen,<br />

Mengenangaben, etc. Seien sie sorgfältig! Jede Notiz kann später von<br />

Belangen sein.<br />

Lehrinhalte<br />

Für die Durchführung der Module werden verschiedene Lehrinhalte als theoretische<br />

Gr<strong>und</strong>lagen vorausgesetzt. Informieren Sie sich jeweils anhand der angegebenen<br />

Literatur über die <strong>Chemie</strong> der in dem jeweiligen Praktikumsabschnitt durchzuführenden<br />

Versuche. Vor Beginn der praktischen Übungen wird der Kenntnisstand<br />

anhand eines schriftlichen Antestates ermittelt. Sollte sich der Kenntnisstand als<br />

mangelhaft erweisen, kann der Abschnitt nicht begonnen werden.<br />

Protokolle<br />

Zu jedem Laborpraktikum gehört ein handschriftliches Praktikumsprotokoll. Bei der<br />

Anfertigung des Protokolls reflektieren <strong>und</strong> dokumentieren Sie Ihre Arbeiten. Ein<br />

Protokoll sollte stets so beschaffen sein, dass sich damit alle Ihre erzielten Resultate<br />

reproduzieren lassen. Die Wahl der Formatierung Ihrer Protokolle bleibt Ihnen<br />

überlassen. Gestalten Sie die Protokolle übersichtlich <strong>und</strong> formulieren Sie sie kurz,<br />

prägnant <strong>und</strong> aussagekräftig. Zu lange Protokolle kosten unnötig Zeit <strong>und</strong> Papier<br />

(siehe Musterprotokolle am Ende des Skriptes).<br />

5


Auf jeden Fall sollten folgende Angaben enthalten sein:<br />

Name, Matrikelnummer, Versuchsname, Datum<br />

eine (kurze!) Einleitung zum Gegenstand <strong>und</strong> Ziel des Versuchs<br />

Beschreibung der Versuchsdurchführung (Versuchsaufbau, Geräte,<br />

Reaktionsgleichungen, Mengen- bzw. Konzentrationsangaben, …)<br />

Beobachtungen<br />

Auswertung (Berechnungen, Schlussfolgerungen,..)<br />

Diskussion / Fehlerbetrachtung<br />

Literatur<br />

Lehrbuchempfehlungen<br />

Jander/Blasius, „Einführung in das anorganisch-chemische Praktikum“, S.<br />

Hirzel<br />

Verlag Stuttgart.<br />

Jander/Jahr, „Maßanalyse“, Walter de Gruyter, Berlin.<br />

H. Fischer, „Praktikum in Allgemeiner <strong>Chemie</strong>“, Teil 1, VCH Weinheim.<br />

Lehrwerk <strong>Chemie</strong>, AB 0 <strong>und</strong> AB 5, VEB Verlag für Gr<strong>und</strong>stoffindustrie,<br />

Leipzig.<br />

Riedel, „Anorganische <strong>Chemie</strong>“, Walter de Gruyter, Berlin.<br />

6


1. PRAKTIKUMSTAG<br />

VORBEREITUNG AUF DAS ANTESTAT<br />

Was ist Soda? Was ist Pottasche? Wozu verwendet man in der <strong>Chemie</strong> ein Soda-Pottasche-<br />

Gemisch? Informieren Sie sich über die unterschiedlichen Bereiche einer Bunsenbrennerflamme.<br />

Welche Temperaturen können Sie maximal mit dem Bunsenbrenner erzielen?<br />

Wozu verwendet man Bariumnitrat <strong>und</strong> warum? Aus welchen Bestandteilen besteht Erdgas.<br />

Informieren sie sich über Glas (aus was besteht es, Eigenschaften <strong>und</strong> Verwendung).<br />

Informieren Sie sich über die Toxikologie von wasser- oder säurelöslichen<br />

Bariumverbindungen. Was ist ein Indikator? Insbesondere der von Ihnen verwendete<br />

Methylrotindikator. Wozu verwendet man Essigsäure <strong>und</strong> woraus besteht Haushaltsessig<br />

sowie Essigessenz? Erläutern Sie die Funktionsweise von Siedesteinen. Warum ist das<br />

Abschätzen von Flüssigkeitsmengen <strong>und</strong> der Einsatz von so geringen Mengen wie möglich<br />

wichtig?<br />

Allgemeine Gr<strong>und</strong>lagen - Laborgeräte <strong>und</strong> Arbeitstechniken<br />

1.1. HANDHABUNG DES BUNSENBRENNERS<br />

a) Erzeugen Sie am Brenner eine leuchtende <strong>und</strong> eine nicht leuchtende, gegliederte<br />

Flamme. Halten Sie in jede dieser Flammen kurz eine trockene, kalte Porzellanschale!<br />

b) Halten Sie die Mitte eines Streichholzes etwa 2 bis 3 Sek<strong>und</strong>en in den blauen Kegel der<br />

gegliederten Flamme!<br />

c) Halten Sie mit einer Tiegelzange jeweils einen dünnen Draht aus Aluminium ( F = 658°C),<br />

Kupfer ( F = 1084°C) <strong>und</strong> Eisen ( F = 1535°C) in die nicht leuchtende Flamme des<br />

Bunsenbrenners. Beobachten Sie insbesondere die beim Erhitzen des Eisendrahtes im<br />

äußeren Teil der Flamme <strong>und</strong> im blauen Kegel auftretende Glutfarbe!<br />

d) Versuchen Sie im Porzellantiegel über dem Bunsenbrenner (mit Dreifuß <strong>und</strong> Tondreieck)<br />

jeweils 1 g gemörsertes Bariumnitrat ( F = 592°C), Soda ( F = 851°C), Pottasche ( F =<br />

851°C) (pro Student ein Salz <strong>und</strong> Vergleich der Ergebnisse) <strong>und</strong> schließlich ein Gemisch<br />

von Soda <strong>und</strong> Pottasche (1:1) einzuschmelzen. Beobachten Sie dabei in allen Phasen der<br />

Versuchsdurchführung die Glutfarbe!<br />

Sammlung<br />

Die bariumhaltigen Salze werden im entsprechenden Sammelbehälter entsorgt.<br />

Auswertung<br />

Was beobachten Sie nach Entfernen der Porzellanschale aus den beiden Flammen? An<br />

welchen Stellen ist das Streichholz angekohlt? Erstellen Sie ein Flammenprofil der<br />

nichtleuchtenden, gegliederten Flamme! Geben Sie die oxidierende <strong>und</strong> reduzierende Zone<br />

an! Welche Temperaturen können Sie maximal mit dem Bunsenbrenner erzielen? Welcher<br />

7


Zusammenhang besteht zwischen der Glutfarbe <strong>und</strong> der Temperatur! Was bedeutet<br />

„Durchschlagen“ des Brenners <strong>und</strong> wie können Sie es verhindern? Im Praktikum wird<br />

überwiegend der Bunsenbrenner (hier: Teclu-Brenner zur Erzeugung von Wärme eingesetzt.<br />

Er wird mit Erdgas betrieben. (Gaszusammensetzung?) Nennen Sie 3 weitere Möglichkeiten<br />

zur Erzeugung sehr hoher Temperaturen? Wie wirkt sich das Mischen der beiden Salze auf<br />

den Schmelzpunkt aus?<br />

1.2. ARBEITEN MIT GLAS<br />

Glas eignet sich wegen seiner Durchsichtigkeit, seiner chemischen Widerstandsfähigkeit<br />

<strong>und</strong> seiner relativen Beständigkeit besonders gut für die Arbeit im chemischen Labor.<br />

Diesen erwünschten Eigenschaften steht die Zerbrechlichkeit als Nachteil gegenüber.<br />

Daraus ergibt sich eine große Verletzungsgefahr! Durch sorgsames Arbeiten lassen sich<br />

Verletzungen vermeiden.<br />

Trennen (Schneiden) von Glasstäben<br />

Zum Trennen wird der Glasstab (3–6 mm<br />

Durchmesser) mit dem Glasmesser auf etwa<br />

einem Drittel seines Umfangs angeritzt. Dann<br />

umfasst man den Glasstab mit beiden Händen so,<br />

dass sich die Daumen unter der Ritzstelle<br />

gegenüberliegen. Unter schwachem Druck beider<br />

Daumen gegen den Glasstab wird er auseinandergebrochen.<br />

Achtung! Zur Vermeidung von Splitter- <strong>und</strong> Schnittverletzungen werden die Hände durch<br />

ein Tuch geschützt. Nie rohe Gewalt anwenden!<br />

Biegen von Glasrohren<br />

Das Glasrohr wird unter gleichmäßigem Drehen so erhitzt, dass ein ca. 5 cm langes Stück<br />

leicht verformbar ist. Danach nimmt man das Rohr aus der Flamme <strong>und</strong> biegt es in den<br />

gewünschten Winkel (90°).<br />

Ausziehen von Glasrohren<br />

Das zuvor gebogene Glasrohr wird an der gewünschten Stelle langsam <strong>und</strong> unter<br />

gleichmäßigem Drehen erwärmt. Erweicht das Glas, staucht man es von beiden Seiten<br />

etwas, um beim Ausziehen eine genügende Glasstärke zu erhalten. Danach wird das Rohr<br />

aus der Flamme genommen <strong>und</strong> ausgezogen. Nach dem Erkalten wird an der gewünschten<br />

Stelle abgeschnitten.<br />

8


Auswertung<br />

Was ist Glas? Treffen Sie Aussagen über die chemische Beständigkeit von Glas gegenüber<br />

Säuren <strong>und</strong> Basen! Warum sollen fabrikneue Messkolben für die Volumetrie vor dem<br />

Gebrauch mit Wasserdampf ausgedämpft werden?<br />

1.3. ARBEITEN MIT GLASGERÄTEN<br />

a) Ein 100 ml Becherglas wird bis maximal zur Hälfte mit Wasser gefüllt <strong>und</strong> auf einem<br />

Dreifuß mit Netz erwärmt, bis das Wasser kocht. Geben Sie nun einen Siedestein hinzu.<br />

b) In einem Reagenzglas werden ca. 2 ml gesättigte Soda-Lösung (Na 2 CO 3 ) mit zwei Tropfen<br />

Methylrot-Indikator-Lösung versetzt. Mit Hilfe einer Pasteurpipette wird dann<br />

verdünnte Essigsäure (2 M) tropfenweise bis zum irreversiblen Umschlag des Indikators<br />

zugesetzt. Durch Schütteln des Reagenzglases wird jeweils eine vollständige<br />

Durchmischung erzielt.<br />

Auswertung<br />

Was ist Siedeverzug <strong>und</strong> warum führt dieser zum ungewollten Herausspritzen von<br />

Substanzen aus dem Reagenzglas oder Becherglas? Welches Gas entsteht in Versuch (b)?<br />

Entwickeln Sie eine Reaktionsgleichung! Welche Folgerungen für die Handhabung von<br />

Reagenzgläsern ziehen Sie aus den Versuchen? Welche Sicherheits- <strong>und</strong><br />

Vorsichtsmaßnahmen müssen bei jeder Benutzung von Reagenzgläsern <strong>und</strong><br />

Bunsenbrennern getroffen werden? Erläutern Sie die Funktionsweise von Siedesteinen.<br />

1.4. ABSCHÄTZEN UND ABMESSEN VON FLÜSSIGKEITSMENGEN<br />

Durch wiederholtes Probieren wird gelernt, den Inhalt von verschiedenen Arbeitsgefäßen<br />

abzuschätzen. Wenn dies gut beherrscht wird, kann später Zeit gespart werden.<br />

Informieren Sie sich vorab über die Verwendung <strong>und</strong> Bezeichnung der in Ihrem<br />

Laborinventar befindlichen Volumenmessgeräte <strong>und</strong> die Bedeutung der darauf eingeritzten<br />

Skalierung!<br />

a) Füllen Sie zwei unterschiedlich große Reagenzgläser zu je ¼ mit Wasser. Notieren Sie jeweils<br />

die mit einem Volumenmessgefäß ermittelte Wassermenge. Versuchen Sie mit<br />

jedem Reagenzglas dreimal hintereinander die gleiche Wassermenge einzufüllen.<br />

Notieren Sie auch hier Ihre Werte. Ein Fehler von 10% wird toleriert.<br />

b) Wiederholen Sie den Versuch mit halbgefüllten Reagenzgläsern.<br />

c) Nehmen Sie mit einer Pasteurpipette mehrmals je 1 ml Wasser auf <strong>und</strong> notieren Sie die<br />

Füllhöhe in einem Messzylinder.<br />

d) Überprüfen Sie die Nenninhalte eines 100 ml Messzylinders <strong>und</strong> einer 10 ml Vollpipette<br />

bzw. 100 ml Vollpipette durch Füllen des Messzylinders durch den ordnungsgemäßen<br />

9


Auslauf von 10 Pipettenfüllungen Wasser <strong>und</strong> den ordnungsgemäßen Auslauf von einer<br />

Pipettenfüllung Wasser.<br />

Auswertung<br />

Diskutieren Sie mögliche Fehlerquellen bei der Durchführung der Aufgabe d), welche zu<br />

einer Diskrepanz zwischen der in den Messzylinders eingefüllten Wassermenge <strong>und</strong> dem<br />

tatsächlich abgelesenen Füllstand führen könnte!<br />

2. PRAKTIKUMSTAG<br />

VORBEREITUNG AUF ANTESTAT<br />

Wie ist die Dichte eines Stoffes definiert (Formel <strong>und</strong> Einheiten der Größen)? Informieren<br />

Sie sich über die Berechnung der einzuwiegenden Mengen an Salz bzw. an konzentrierter<br />

Ausgangslösung die für die Herstellung von Lösungen verschiedener Konzentrationen<br />

benötigt werden. Was gibt die Viskosität eines Stoffes an. Mit welchem Gerät kann die<br />

Viskosität eines Stoffes bestimmt werden. Welche weiteren Methoden der<br />

Dichtebestimmung gibt es? Informieren Sie sich über gängige Säuren <strong>und</strong> Basen (Valenzstrichformeln,<br />

Name, Eigenschaften, Reaktionsverhalten)! Informieren Sie sich über die<br />

Versuchsdurchführung zur Dichtebestimmung nach der Verdrängungsmethode <strong>und</strong> die<br />

Dichte von Alkalimetallhalogeniden. Warum erwärmt sich wasserfreies CuSO 4 beim<br />

Versetzen mit Wasser? Was ist Kristallwasser?<br />

2.1. HERSTELLEN VON LÖSUNGEN<br />

Eine häufig durchgeführte Tätigkeit ist die Herstellung von Lösungen bestimmter<br />

Konzentrationen. Sie werden vom betreuenden Assistenten mit der Herstellung einer im<br />

Praktikum benötigten Stammlösung beauftragt. Informieren Sie sich über die<br />

Gefahrstoffsymbole <strong>und</strong> über P- <strong>und</strong> H-Sätze für die benötigten Edukte <strong>und</strong> die<br />

herzustellende Lösung. Benutzen Sie zur Herstellung der Lösung nur entionisiertes Wasser<br />

<strong>und</strong> Maßkolben entsprechender Größe! Füllen Sie die fertige Lösung in die ausstehenden<br />

Flaschen. Achten Sie dabei exakt auf die Konzentrationsangabe auf der Flasche! Vor dem<br />

Herstellen der Lösung zeigen Sie Ihre Berechnung dem betreuenden Assistenten!<br />

Auswertung<br />

Welche Möglichkeiten gibt es für die Herstellung von Lösungen bestimmter Konzentration?<br />

Nennen Sie verschiedene Faktoren, welche die Geschwindigkeit der Auflösung eines<br />

Stoffes beeinflussen!<br />

2.2. DICHTE VON LÖSUNGEN<br />

Für eine genaue Dichtebestimmung müssen Masse <strong>und</strong> Volumen exakt gemessen werden.<br />

Bestimmen Sie die Dichte einer vom betreuenden Assistenten ausgegebenen Säure oder<br />

10


Base mit Hilfe von verschiedenen Volumenmessgeräten <strong>und</strong> einer im Praktikum zur<br />

Verfügung stehenden Waage. Geben Sie dazu etwa 150 ml der Lösung als Vorrat in ein<br />

Becherglas. Verwenden Sie 5, 10 <strong>und</strong> 20 ml Vollpipetten <strong>und</strong> eine 50 ml Bürette mit Stativ.<br />

Führen Sie für jedes Volumen drei Massebestimmungen durch. Unverbrauchte<br />

Restlösungen sind zu sammeln.<br />

Auswertung<br />

Geben Sie die Einzelwerte von Masse <strong>und</strong> Dichte sowie die Fehlergrenzen an (Mittelwert,<br />

Standardabweichung). Die berechneten Ergebnisse sind mit einem vollständigen<br />

Lösungsweg zu protokollieren! Geben Sie die Dichten von jeweils drei wichtigen<br />

konzentrierten Säuren <strong>und</strong> Basen an (inkl. Konzentration).<br />

2.3. DICHTEBESTIMMUNG EINER UNBEKANNTEN FESTEN SUBSTANZ<br />

Sie bestimmen die Dichte eines Alkalimetallhalogenids nach der sog. Verdrängungsmethode!<br />

Informieren Sie sich vor Versuchsbeginn über die Durchführung <strong>und</strong> Benutzung<br />

eines Pyknometers. Erstellen Sie eine Tabelle mit sämtlichen Alkalimetallhalogeniden <strong>und</strong><br />

deren Dichten! Als Lösungsmittel verwenden Sie das ausstehende Toluol.<br />

Unterstützend zur Dichtebestimmung führen Sie eine Nachweisreaktion für Halogenide<br />

mittels AgNO 3 durch. Informieren Sie sich über mögliche Fällungsprodukte bzw.<br />

Beobachtungen.<br />

Führen Sie folgende Wägungen durch:<br />

A: Masse des Pyknometers<br />

B: Masse des mit Substanz etwa halbgefüllten Pyknometers<br />

C: Masse des mit Substanz <strong>und</strong> Lösungsmittel gefüllten Pyknometers<br />

D: Masse des Pyknometers gefüllt mit Lösungsmittel<br />

Sammlung<br />

Alle toluolhaltigen Lösungen werden im Sammelbehälter entsorgt.<br />

Auswertung<br />

Welche weiteren Methoden der Dichtebestimmung gibt es?<br />

Leiten Sie folgende Formel zur Dichtebestimmung her:<br />

Salz =<br />

B - A<br />

(D - A) - (C - B)<br />

( Lsgm .)<br />

11


Geben Sie einen vollständigen Lösungsweg Ihrer Dichtebestimmung sowie eine<br />

Reaktionsgleichung für die AgNO 3 -Fällung an! Geben Sie eine Begründung warum Sie Toluol<br />

<strong>und</strong> nicht Wasser, Alkohol oder Aceton als Lösungsmittel verwenden!<br />

2.4. KRISTALLWASSER UND KRISTALLISATION VON KUPFERSULFAT<br />

Wägen Sie auf 50 mg genau 2 g gut gemörsertes Kupfersulfat CuSO 4 5H 2 O (Vitriol) in ein<br />

vorher leer mit Stopfen gewogenes Reagenzglas ein. Unter stetem Schütteln wird in der<br />

Bunsenbrennerflamme erhitzt, bis kein Wasserdampf mehr entweicht. Schließlich soll auch<br />

das Kondenswasser an der Wand zum Verdampfen gebracht werden. Sobald Reagenzglas<br />

<strong>und</strong> Salz trocken sind, wird das Reagenzglas mit dem Stopfen verschlossen <strong>und</strong> nach ca. 10<br />

minütigem Abkühlen erneut gewogen. Danach befestigt man das Reagenzglas senkrecht<br />

mit Stativ <strong>und</strong> Klammer <strong>und</strong> stellt ein Thermometer in die Substanz. Mit der Pasteurpipette<br />

fügt man zügig ca. 50 Tropfen entionisiertes Wasser zu <strong>und</strong> beobachtet die Temperatur.<br />

Auswertung<br />

Bestimmen Sie aus der Massedifferenz die Zahl des Kristallwassers pro Formeleinheit<br />

CuSO 4 . Stellen Sie die Reaktionsgleichungen für alle ablaufenden Prozesse auf. Welche<br />

Prozesse sind exotherm, welche sind endotherm <strong>und</strong> wie groß ist die Temperaturänderung?<br />

Welche Farbänderungen treten auf? Zeichnen Sie ein qualitatives, detailliertes<br />

Energiediagramm für den gesamten Reaktionsverlauf.<br />

3. PRAKTIKUMSTAG<br />

VORBEREITUNG AUF ANTESTAT<br />

Informieren Sie sich über den Verlauf der enantiotropen Umwandlungen der<br />

Schwefelmodifikationen ausgehend vom -Schwefel hin zum Schwefeldampf. Welchen<br />

Schmelzpunkt hat β-Schwefel? Was zeichnet endotherme <strong>und</strong> exotherme Reaktionen aus.<br />

Wie <strong>und</strong> warum ändert sich die Viskosität der Schwefelschmelze? Welche Modifikationen<br />

des Schwefels werden bis zum Abschrecken durchlaufen? Was ist Enantiotropie? Was ist<br />

eine Sublimation? Wie kann Iod hergestellt werden <strong>und</strong> welche Eigenschaften besitzt es?<br />

Wie kann man ein gutes Kristallwachstum für die Mikroskopie erzeugen? Welche Gefahr<br />

geht von Bleiverbindungen aus? Erläutern Sie den Begriff Biomethylierung in diesem<br />

Zusammenhang. Was verstehen Sie unter Sedimentation? Informieren Sie sich über<br />

verschiedene Methoden zur Bildung eines Niederschlags durch Ausfällung!<br />

3.1. DAS SCHMELZVERHALTEN VON SCHWEFEL<br />

3.2.1 In Zweiergruppen wird von dem ausstehenden Schwefel der Schmelzpunkt bestimmt.<br />

3.2.2 Versuchsdurchführung unter einem Abzug!!!<br />

5 g Schwefel werden in einem Reagenzglas eingewogen <strong>und</strong> mit dem Brenner aufgeschmolzen.<br />

Die Schmelze wird vorsichtig weiter erhitzt, bis sich bei ca.190°C eine<br />

12


hochviskose Masse bildet. Diese wird unter Vertiefung der Rotfärbung weiter erhitzt, bis<br />

sich ein rotes Gas (Schwefeldampf) bildet. Der noch flüssige plastische Schwefel wird durch<br />

eingießen in kaltes Wasser abgeschreckt <strong>und</strong> ausgehärtet.<br />

Auswertung<br />

Welchen Schmelzpunkt hat β-Schwefel <strong>und</strong> vergleichen Sie diesen mit ihrem Messwert?<br />

Wie <strong>und</strong> warum ändert sich die Viskosität der Schwefelschmelze? Welche Modifikationen<br />

des Schwefels werden bis zum Abschrecken durchlaufen?<br />

3.2. SUBLIMATION VON IOD<br />

Versuchsdurchführung unter einem Abzug!!!<br />

Auf ein Drahtnetz stellt man ein mit Wasser halbgefülltes<br />

Becherglas (Siedestein!!!), welches als Träger für ein Uhrglas<br />

dient. Eine kleine Menge des Sand / Iod – Gemisches wird<br />

mittig auf das Uhrglas platziert <strong>und</strong> mit einem Glastrichter<br />

abgedeckt (Skizze). Der Trichter wird zusätzlich von außen<br />

durch ein feuchtes Filter-/Küchenpapier gekühlt, wobei darauf<br />

geachtet werden muss, dass das Papier ständig feucht ist.<br />

Das Becherglas wird vorsichtig mit dem Bunsenbrenner<br />

erhitzt, bis ein violetter Ioddampf entsteht <strong>und</strong> Kristalle am<br />

Trichter erkennbar sind.<br />

Sammlung<br />

Das Iod wird in einer Flasche mit Glasstopfen gesammelt <strong>und</strong> für eine spätere<br />

Wiederverwendung aufbewahrt.<br />

Auswertung<br />

Beschreiben <strong>und</strong> erklären Sie Ihre Beobachtungen (Reaktionsgleichungen)! Geben Sie eine<br />

Erklärung warum der Trichter gekühlt werden muss.<br />

3.3. UNTERSUCHUNG VON FÄLLUNGSPRODUKTEN MITTELS MIKROSKOPIE<br />

Es werden einige Fällungen durchgeführt <strong>und</strong> die Niederschläge mit dem Mikroskop untersucht.<br />

Probenvorbereitung zum Mikroskopieren: Geben Sie mittels einer Pasteurpipette<br />

einen Tropfen Lösung mit aufgewirbeltem Niederschlag auf einen Objektträger. Wenn der<br />

Niederschlag sehr intransparent ist, verdünnen Sie vorher mit Wasser. Decken Sie den<br />

Tropfen mit einem Deckgläschen ab. Mikroskopieren: Stellen Sie die stärkste Vergrößerung<br />

ein, befestigen Sie den Objektträger auf dem Objekttisch <strong>und</strong> verschieben Sie den Tisch so,<br />

dass die beleuchtete Zone auf das Mikroskopiergut trifft. Stellen Sie die Höhe erst grob,<br />

dann fein ein. Bei Wechsel des Objekts spart man Zeit, wenn man die Grobeinstellung<br />

beibehält <strong>und</strong> den Objektträger durch Verschieben vorsichtig entfernt.<br />

13


Gefahrenhinweis<br />

Die Körperaufnahme löslicher oder flüchtiger Bleiverbindungen ist für weibliche Personen<br />

besonders gefährlich, weil sie fruchtschädigend wirken. Lösliche Cr(VI)-Salze wirken bei<br />

Aufnahme in den Körper kanzerogen. Arbeiten Sie mit Lösungen derartiger Substanzen stets<br />

besonders sorgfältig, um auch den Umgang mit potentiellen Gefahrstoffen zu üben.<br />

a) Rasche Fällung aus konzentrierter Lösung durch Vereinigung von:<br />

1. 5 Tropfen 1 M SrCl 2 <strong>und</strong> 5 Tropfen 1 M H 2 SO 4<br />

2. 5 Tropfen 1 M Pb(NO 3 ) 2 <strong>und</strong> 5 Tropfen 1 M H 2 SO 4<br />

3. 5 Tropfen 1 M SrCl 2 <strong>und</strong> 5 Tropfen 1 M K 2 CrO 4<br />

4. 5 Tropfen 1 M Pb(NO 3 ) 2 <strong>und</strong> 5 Tropfen 1 M KI<br />

Geben Sie nach der Fällung bis zu 20 Tropfen entionisiertes Wasser hinzu <strong>und</strong> beobachten<br />

Sie, ob der Niederschlag nach dem Aufwirbeln gut sedimentiert.<br />

b) Langsame Fällung aus verdünnter Lösung in der Wärme<br />

Es werden je 5 ml entionisiertes H 2 O mit 5 Tr. Lösung im Wasserbad zum Sieden erhitzt.<br />

1. 5 Tropfen 1 M SrCl 2<br />

2. 5 Tropfen 1 M Pb(NO 3 ) 2<br />

3. 5 Tropfen 1 M SrCl 2<br />

4. 5 Tropfen 1 M Pb(NO 3 ) 2<br />

Anschließend erfolgt in der Wärme die Zugabe von:<br />

1. 5 Tropfen 1 M H 2 SO 4<br />

2. 5 Tropfen 1 M H 2 SO 4<br />

3. 5 Tropfen 1 M K 2 CrO 4<br />

4. 5 Tropfen 1 M KI<br />

wobei nach jedem Tropfen geschüttelt wird.<br />

Sammlung<br />

Pb- <strong>und</strong> Cr(VI)-Abfälle werden getrennt im jeweiligen Sammelbehälter gesammelt.<br />

Auswertung<br />

Notieren Sie Ihre Beobachtungen <strong>und</strong> vergleichen Sie die Kristallformen aus beiden<br />

Fällungen. Wie erklären Sie sich die Unterschiede? Geben Sie weiterhin alle<br />

Reaktionsgleichungen an!<br />

14


4. PRAKTIKUMSTAG<br />

VORBEREITUNG AUF ANTESTAT<br />

Wie kommt es zu den charakteristischen Spektrallinien bei der spektroskopischen<br />

Untersuchung von Alkali- <strong>und</strong> Erdalkalisalzen? Wie funktioniert das Prinzip der<br />

Flammenfärbung? Weshalb treten bei den Chloriden die intensivsten Linien in der<br />

Flammenspektroskopie auf? Informieren Sie sich vor Versuchsbeginn über die<br />

charakteristischen Spektrallinien der einzelnen Elemente in einem geeigneten Lehrwerk.<br />

Was ist das Chromat-Dichromat-Gleichgewicht? Informieren Sie sich über die<br />

Valenzstrichformeln des Chromat- <strong>und</strong> des Dichromations. In welchem pH-Bereich liegen<br />

welche Spezies des Chromat-Dichromat-Gleichgewichts bevorzugt vor? Warum ist es<br />

wichtig nach dem Soda-Pottasche Aufschluss von BaSO 4 den Schmelzkuchen vor dem<br />

Lösen von Sulfat zu befreien? Welche weiteren Aufschlussverfahren gibt es? Mit welchen<br />

Aufschlussverfahren kann man welche Verbindungen aufschließen?<br />

4.1. FLAMMENFÄRBUNG UND SPEKTRALANALYSE<br />

a) Folgende Salze werden an einem mit verd. HCl angefeuchteten Magnesiastäbchen in die<br />

nichtleuchtende Flamme des Bunsenbrenners gebracht:<br />

LiCl, NaCl, KCl, CaCl 2 , SrCl 2 <strong>und</strong> Ba(NO 3 ) 2<br />

Notieren Sie die Flammenfärbungen <strong>und</strong> ihre Intensitäten sowie die mittels Handspektroskop<br />

beobachteten Spektrallinien!<br />

b) Beobachten Sie die Flammenfärbung einer Mischung von NaCl <strong>und</strong> KCl mit <strong>und</strong> ohne<br />

Cobaltglas!<br />

c) Untersuchen Sie mit dem Handspektroskop die Lichtquellen für die Beleuchtung des<br />

Praktikumssaals <strong>und</strong> vergleichsweise das Licht einer „normalen“ Glühbirne!<br />

Auswertung<br />

Beurteilen <strong>und</strong> Vergleichen Sie Ihre Beobachtungen mit denen der Literatur! Erklären Sie mit<br />

Hilfe des Bohr’schen Atommodells das Auftreten diskreter Absorptions- bzw.<br />

Emissionslinien in den Atomspektren! Deuten Sie die Spektrallinien der<br />

Praktikumsbeleuchtung <strong>und</strong> ziehen Sie Schlussfolgerungen für die Durchführung<br />

spektralanalytischer Untersuchungen zum Nachweis der Alkali- <strong>und</strong> Erdalkalimetallelemente<br />

im Praktikumssaal!<br />

15


4.2. DAS CHROMAT-DICHROMAT-GLEICHGEWICHT<br />

Gefahrenhinweis<br />

Konzentrierte Cr(VI)-haltige Lösungen, insbesondere stark schwefelsaure Lösungen<br />

(Chromschwefelsäure) sind toxisch <strong>und</strong> kanzerogen. Vermeiden Sie Kontakte mit Haut <strong>und</strong><br />

Kleidung. Das zur Fällung eingesetzte BaCl 2 ist ebenfalls giftig.<br />

a) Zwei kleine Reagenzgläser füllt man mit je etwa 1 ml 0,5 M K 2 Cr 2 O 7 -Lösung. Zum ersten<br />

Reagenzglas gibt man 1 ml 2 M NaOH <strong>und</strong> zum zweiten gleich viel Wasser. Danach gibt<br />

man in das erste etwa 1,5 ml 2 M HCl <strong>und</strong> in das zweite gleich viel Wasser. Färbungen<br />

<strong>und</strong> pH-Werte der Lösungen (pH-Papier) werden notiert.<br />

b) Zu 1 ml 0,5 M K 2 Cr 2 O 7 -Lösung gibt man 1 ml 0,5 M BaCl 2 -Lösung, schüttelt gut durch,<br />

misst den pH-Wert des Gemisches <strong>und</strong> vergleicht ihn mit dem pH-Wert der beiden<br />

Ausgangslösungen.<br />

Sammlung<br />

Die Lösungen von Teil a) <strong>und</strong> Teil b) werden separat gesammelt.<br />

Auswertung<br />

Erklären Sie die Farbänderungen bei Versuch a) <strong>und</strong> den pH-Effekt bei Versuch b) inklusive<br />

Reaktionsgleichungen! Formulieren Sie die Reaktionsgleichung des Chromat-Dichromat-<br />

Gleichgewichts!<br />

4.3. REAKTIONEN IN SCHMELZEN<br />

Zahlreiche feste Stoffe, z. B. hochgeglühtes Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 oder TiO 2 , BaSO 4 <strong>und</strong> SiO 2 sind<br />

weder mit Wasser noch mit konzentrierten Säuren <strong>und</strong> Basen in Lösung zu bringen. Sie<br />

müssen „aufgeschlossen“ werden. Dies geschieht durch gemeinsames Schmelzen mit<br />

anderen Stoffen, wobei neue, leichter lösbare Verbindungen entstehen. Oxide mit<br />

basischem Charakter (z. B. Fe 2 O 3 ) gehen beim Schmelzen mit dem sauren Aufschlussmittel<br />

K 2 S 2 O 7 in wasserlösliche Sulfate über. Oxide mit sauren Eigenschaften (z. B: SiO 2 ) werden<br />

mit basischen Stoffen (Soda, Pottasche, Ätznatron) aufgeschlossen. Der Aufschluss schwer<br />

löslicher Erdalkalimetallsulfate mit Soda/Pottasche beruht darauf, dass sich aus der<br />

Schmelze beim Abkühlen die am schwersten in der Schmelze löslichen Stoffe abscheiden.<br />

Dies sind die Erdalkalimetallcarbonate.<br />

Die folgenden Versuche werden im Abzug durchgeführt!<br />

- Soda-Pottasche-Aufschluss von BaSO 4<br />

Eine Spatelspitze BaSO 4 wird mit der etwa dreifachen Menge eines Soda/Pottasche-<br />

Gemisches im Porzellantiegel sorgfältig vermischt <strong>und</strong> über der Bunsenbrennerflamme so<br />

16


hoch erhitzt, bis ein klarer Schmelzfluss entsteht. Nach der Abkühlung wird der<br />

Schmelzkuchen mit Wasser gekocht. Anschließend wird filtriert <strong>und</strong> der Rückstand sorgfältig<br />

mit carbonathaltigem Wasser gewaschen, bis im angesäuertem Waschwasser bei Zugabe<br />

von BaCl 2 -Lösung keine Trübung mehr auftritt. Der ausgewaschene Niederschlag löst sich<br />

dann problemlos in verdünnter Salzsäure auf. Ein Tropfen der Lösung des gelungenen<br />

Aufschlusses wird in ein Reagenzglas gegeben <strong>und</strong> mit einem Tropfen verd. H 2 SO 4 versetzt.<br />

- Saurer Aufschluss von Fe 2 O 3<br />

Mit Hilfe von KHSO 4 können u.a. Fe 2 O 3 , Cr 2 O 3 , TiO 2 <strong>und</strong> teilweise Al 2 O 3 in lösliche<br />

Verbindungen überführt werden. Führen Sie den Aufschluss für Fe 2 O 3 durch.<br />

Durchführung:<br />

Zwei Spatelspitzen Fe 2 O 3 werden mit der sechsfachen Menge KHSO 4 verrieben <strong>und</strong> in<br />

einem Nickeltiegel bei möglichst niedriger Temperatur geschmolzen. Zunächst entweicht<br />

Wasser (Reaktion?). Ist diese Reaktion beendet, erhitzt man allmählich auf mäßige Rotglut.<br />

Wenn die Schmelze klar geworden ist, lässt man erkalten, löst in verd. H 2 SO 4 , filtriert <strong>und</strong><br />

führt auf der Tüpfelplatte den Eisennachweis als Rhodanid durch: 1 Tropfen der Lösung wird<br />

mit 1 Tropfen 0.2 M NH 4 SCN-Lösung versetzt. Eine blutrote Farbe zeigt Fe 3+ an.<br />

Auswertung<br />

Geben Sie ausführliche Reaktionsgleichungen an. Woher kommt das Wasser im ersten Teil<br />

des Ausschlusses.<br />

Sammlung<br />

Alle Restchemikalien/-lösungen sind in den entsprechenden Behältern zu sammeln.<br />

Auswertung<br />

Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen für alle ablaufenden Reaktionen!<br />

Was würde passieren, wenn man den Schmelzkuchen des BaSO 4 -Aufschlusses sofort mit<br />

HCl-Lösung behandeln würden? Reaktionsgleichung!<br />

Warum wird ein dreifacher Überschuss der Carbonate eingesetzt. Ergänzen Sie Ihr Protokoll<br />

mit sämtlichen Beobachtungen (Farben, Gasentwicklungen u.a.).<br />

Warum wird ein Gemisch der beiden Salze verwendet?<br />

Machen Sie sich mit dem basischen Aufschluss von SiO 2 vertraut <strong>und</strong> formulieren Sie die<br />

entsprechenden Reaktionsgleichungen!<br />

17


5. PRAKTIKUMSTAG<br />

VORBEREITUNG AUF ANTESTAT<br />

Wie kann aus einem Gemisch der Silberhalogenide AgX (X = Cl, Br, I) selektiv erst AgCl <strong>und</strong><br />

anschließend AgBr gelöst werden? Geben Sie die Reaktionsgleichung für die Reaktion von I -<br />

mit konz. H 2 SO 4 an. Wie kann man im Labormaßstab Chlor erzeugen? Was ist Braunstein<br />

(mit Oxidationszahlen der Elemente) <strong>und</strong> wie kann man diese Verbindung herstellen. Wie<br />

sind die einzelnen Ionen nachzuweisen (mit Reaktionsgleichungen)! Geben Sie die<br />

Reaktionsgleichungen für den Nachweis von Ammoniumionen in der Mikrogaskammer an.<br />

Warum stört Ammonium manche Kalium Nachweise? Welches Gleichgewicht spielt bei<br />

dem Chromat-Sulfat-Verfahren eine wichtige Rolle <strong>und</strong> informieren Sie sich über dieses<br />

Verfahren im Allgemeinen? Welche giftigen Verbindungen kommen hierbei zum Einsatz?<br />

Welches Chromatsalz der Erdalkalimetalle hat das kleinste Löslichkeitsprodukt? Wie kann<br />

man HF aus schwerlöslichem CaF 2 herstellen (Reaktionsgleichung)? Wie reagiert HF mit<br />

SiO 2 ? Was ist die biologische Bedeutung von HF <strong>und</strong> was sollten Sie im Umgang mit dieser<br />

Chemikalie beachten. In welcher Reihenfolge sinkt die Löslichkeit der Silberhalogenide AgX<br />

(X = Cl, Br, I)? Welcher Komplex entsteht beim Versetzen von AgBr mit konz. Ammoniak<br />

(Zusammensetzung <strong>und</strong> Name)? Informieren Sie sich über die Valenzstrichformeln der<br />

Nachweisreagenzien.<br />

Chemische Reaktionen – eine Einführung<br />

Die an diesem Praktikumstag durchzuführenden Versuche sind Nachweisreaktionen für die<br />

später anzufertigende Analyse. Arbeiten Sie gewissenhaft. Je vertrauter Sie mit den<br />

folgenden Reaktionen sind, desto besser werden Sie die Analyse bewältigen. Wenn nicht<br />

ausdrücklich anders vorgeschrieben, werden die Versuche stets mit kleinen<br />

Reagenzmengen (Spatelspitze bzw. wenige ml Lösung) durchgeführt.<br />

5.1. REAKTIONEN IN WÄSSRIGEN LÖSUNGEN<br />

a) Nachweis von Carbonaten als BaCO 3<br />

Füllen Sie in einen Gasentwickler eine kleine Menge eines Carbonats. Nach Zugabe von<br />

etwa 1 ml einer verdünnten HCl wird der Gasentwickler sofort verschlossen <strong>und</strong> im<br />

Wasserbad erwärmt. Als Vorlage dient ein kleines Reagenzglas mit gesättigter Ba(OH) 2 -<br />

Lösung.<br />

b) Fällung <strong>und</strong> Auflösung von Hydroxiden<br />

Verdünnte Lösungen von AlCl 3 , NiCl 2 <strong>und</strong> FeCl 3 werden je tropfenweise (!) mit Lösungen<br />

von 1) NH 3 <strong>und</strong> 2) NaOH versetzt. Da sich ein zunächst gebildeter Niederschlag u. U. wieder<br />

auflösen kann, muss die Reagenzzugabe zuerst langsam, bis zum Auftreten eines<br />

Niederschlags, erfolgen. Anschließend wird die jeweilige Base im Überschuss zugegeben.<br />

18


c) Fällung <strong>und</strong> Auflösung von Silberhalogeniden<br />

Verdünnte Lösungen von NaCl, NaBr <strong>und</strong> KI werden in je einem Zentrifugenglas mit<br />

verdünnter Salpetersäure angesäuert <strong>und</strong> anschließend bis zur vollständigen Fällung mit<br />

AgNO 3 -Lösung versetzt. Die Vollständigkeit der Fällung prüft man, indem man nach jeder<br />

Reagenszugabe das Absetzen des Niederschlags abwartet <strong>und</strong> anschließend die<br />

tropfenweise Reagenszugabe fortsetzt <strong>und</strong> beobachtet, ob eine Nachfällung zu erkennen ist.<br />

Die erhaltenen Niederschläge werden durch Umschütteln in der Mutterlauge verteilt <strong>und</strong><br />

jeweils auf Zentrifugengläser verteilt, danach zentrifugiert <strong>und</strong> durch Dekantieren von der<br />

Mutterlauge getrennt. Anschließend werden die Niederschläge 1) mit verdünnter NH 3 -<br />

Lösung, 2) mit konz. NH 3 -Lösung, 3) mit Ammoniumcarbonatlösung <strong>und</strong> 4) mit<br />

Thiosulfatlösung versetzt.<br />

d) Reaktion von Halogeniden mit schwer flüchtigen Säuren<br />

Unter einem Abzug versetzt man im Reagenzglas jeweils eine Spatelspitze von NaCl, KBr<br />

<strong>und</strong> KI mit wenig konz. Schwefelsäure <strong>und</strong> erwärmt diese vorsichtig im Wasserbad.<br />

Beobachten Sie die Gasentwicklung <strong>und</strong> halten Sie ein angefeuchtetes pH-Papier an die<br />

Öffnung des Reagenzglases.<br />

Für KBr <strong>und</strong> KI wird der Versuch mit konzentrierter Phosphorsäure wiederholt.<br />

e) Halogenide <strong>und</strong> Braunstein<br />

Erwärmen Sie in einem Reagenzglas unter dem Abzug folgende Reaktionsmischungen<br />

(Spatelspitze) <strong>und</strong> beobachten Sie die Gasentwicklung <strong>und</strong> die Farbe der Lösung:<br />

1. KCl + verd. HCl + Braunstein<br />

2. KBr + verd. HCl + Braunstein<br />

3. KI + verd. HCl + Braunstein<br />

4. konz. HCl + Braunstein<br />

f) Reaktionen des Cu 2+ -Ions<br />

Man versetzt eine Spatelspitze CuCl 2 im Reagenzglas unter Schütteln tropfenweise mit<br />

konzentrierter Salzsäure bis zur vollständigen Auflösung. Anschließend wird tropfenweise<br />

Wasser bis zum Auftreten einer himmelblauen Farbe hinzugefügt. Die Verdünnung der<br />

Lösung wird nun mit einer konzentrierten NH 3 -Lösung fortgesetzt, bis eine tief blaue<br />

Färbung der Lösung auftritt. Anschließend wird mit verdünnter Salzsäure neutralisiert.<br />

Achten Sie bei der Versuchsdurchführung genau auf die Farbänderungen in der Lösung.<br />

Sammlung<br />

Alle Restchemikalien/-lösungen sind aus toxikologischen, ökologischen <strong>und</strong> ökonomischen<br />

Gründen in den entsprechenden Behältern zu sammeln, um sie später aufzuarbeiten.<br />

19


Auswertung<br />

Stellen Sie für alle Versuche die Reaktionsgleichungen auf! Ordnen Sie jedem Prozess einen<br />

Reaktionstyp (Löse- <strong>und</strong> Fällprozesse, Säure-Base-Reaktionen, Redoxreaktionen, Komplexbildungsreaktionen)<br />

zu.<br />

Chemische Gleichgewichte in Elektrolytlösungen - Fällungs- <strong>und</strong> Löseprozesse<br />

5.2. REAKTIONEN VON ELEMENTEN DER GRUPPEN 1, 2 UND 17<br />

Vor dem Praktikumstag informieren Sie sich in geeigneten Lehrwerken über die jeweiligen<br />

Versuchbedingungen für die nachstehenden Nachweise. Sobald Sie mit den Vorproben des<br />

heutigen <strong>und</strong> des vergangenen Tages vertraut genug sind, haben Sie die Möglichkeit, Ihre<br />

erste qualitative Analyse anzufertigen.<br />

a) Nachweis von Li + als Phosphat:<br />

Lithiumsalze ergeben beim Kochen mit Dinatriumhydrogenphosphat (Na 2 HPO 4 ) <strong>und</strong> verd.<br />

NaOH einen weißen Niederschlag, der leicht löslich in Säure ist.<br />

b) Nachweis von NH 4 + in der Mikrogaskammer:<br />

Einige Körnchen Ammoniumchlorid NH 4 Cl werden auf einem Uhrglas mit einem Tropfen<br />

Wasser <strong>und</strong> zwei Tropfen verd. NaOH versetzt. Darüber deckt man ein zweites (trockenes)<br />

Uhrglas, an dessen Innenfläche mit einem Wassertropfen ein Streifen Universalindikatorpapier<br />

geklebt wurde.<br />

c) Nachweis von K + als Perchlorat:<br />

1 Tropfen 0,2 mol/l KCl-Lösung <strong>und</strong> 1 Tropfen 9 mol/l HClO 4 werden auf einem Objektträger<br />

vereinigt <strong>und</strong> die entstehenden Kristalle durch das Mikroskop beobachtet. KClO 4 bildet<br />

weiße rhombische, stark lichtbrechende Kristalle. Die starke Temperaturabhängigkeit der<br />

Löslichkeit macht man sich zunutze, um große Kristalle zu erhalten. Man erwärme den<br />

Objektträger vorsichtig mit der Sparflamme, wobei man darauf achte, dass möglichst wenig<br />

verdampft, <strong>und</strong> kühle langsam ab. Jetzt sind die Kristalle besser ausgebildet, so dass man<br />

die rhombischen Säulen gut erkennen kann.<br />

d) Nachweis von Mg 2+ :<br />

Fällung von Mg(OH) 2 : (1) mit verd. NaOH-Lösung; (2) mit verd. NH 3 -Lösung;<br />

zum Fällprodukt mit NH 3 werden einige ml verd. NH 4 Cl-Lösung hinzu gefügt. Dabei löst sich<br />

der zunächst gebildete Niederschlag wieder auf.<br />

Fällung als Magnesiumammoniumphosphat: In einem Reagenzglas gibt man zu der HClsauren<br />

Lösung (1 mol/l) 1Tropfen 0,5 mol/l (NH 4 ) 2 HPO 4 <strong>und</strong> versetzt mit 5 Tropfen 5 mol/l<br />

20


NH 3 . Nach 5 min fällt beim Erwärmen im Wasserbad der Niederschlag aus. Der Niederschlag<br />

wird unter dem Mikroskop untersucht.<br />

Titangelb-Farblack (Thiazolgelb-Farblack): 1 Tr. der sauren Ausgangslösung (Mg 2+ -Salzlösung<br />

leicht mit verd. HCl ansäuern) wird auf der Tüpfelplatte mit einem kleinen Tropfen Titangelb<br />

versetzt <strong>und</strong> tropfenweise 0,2 mol/l NaOH bis zur starken alkalischen Reaktion zugegeben.<br />

Eine Rotfärbung bzw. ein roter Niederschlag zeigt Mg 2+ an.<br />

e) Nachweis von Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ :<br />

Trennen Sie ein selbst hergestelltes<br />

Gemisch aus Ca 2+ -, Sr 2+ - <strong>und</strong> Ba 2+ -<br />

Verbindungen nach dem Chromat-Sulfat-<br />

Verfahren <strong>und</strong> weisen Sie die Kationen<br />

nach (siehe dazu Jander/Blasius:<br />

„Lehrbuch der analytischen <strong>und</strong><br />

präparativen anorganischen <strong>Chemie</strong>“).<br />

f) Nachweis von F − :<br />

Wassertropfenprobe: In einem Platin- oder Bleitiegel wir die getrocknete Substanz mit der<br />

dreifachen Menge Kieselsäure vermengt, 1 ml konz. H 2 SO 4 zugegeben <strong>und</strong> der Tiegel mit<br />

einem Deckel, der in der Mitte ein Loch besitzt, verschlossen. Das Loch wird mit einem<br />

feuchtem, schwarzen Filterpapier bedeckt. Dann wird mit einer Sparflamme schwach<br />

erwärmt oder auf dem Wasserbad erhitzt. Das Papier muss während der Einwirkung der<br />

Dämpfe feucht gehalten werden, zur Beurteilung einer Abscheidung aber getrocknet<br />

werden.<br />

Sammlung<br />

Alle Restchemikalien/-lösungen sind in den entsprechenden Behältern zu sammeln.<br />

Auswertung<br />

Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen für alle durchgeführten Reaktionen!<br />

Warum kann bei Anwesenheit von Ammoniumsalzen die Fällung von Mg(OH) 2 ganz oder<br />

teilweise ausbleiben?<br />

21


6. PRAKTIKUMSTAG<br />

VORBEREITUNG AUF ANTESTAT<br />

Wie sehen die Bedingungen für die Nachweisreaktionen der angegeben Ionen aus? Auf<br />

welche Störungen von Fremdionen müssen Sie bei den einzelnen Nachweisreaktionen<br />

achten? Informieren Sie sich über alle vorkommenden Reaktionen <strong>und</strong> Verfahren? Dies<br />

beinhaltet die Reaktionsgleichungen sowie die Strukturformeln der Nachweisreagenzien.<br />

6.1. QUALITATIVE ANALYSE EINES UNBEKANNTEN SUBSTANZGEMISCHES<br />

Führen Sie geeignete Vorproben durch, trennen Sie das Substanzgemisch <strong>und</strong> führen Sie<br />

anschließend Einzelnachweise durch! In Ihrer Analyse sind mindestens 4 <strong>und</strong> maximal 5<br />

Ionen vorhanden, die Sie nachweisen sollten!<br />

Das Substanzgemisch kann folgende Ionen enthalten: Li + , Na + , K + , NH 4 + , Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ ,<br />

Ba 2+ , F − , Cl − , Br − <strong>und</strong> I −<br />

22


Sammlung<br />

Alle Restchemikalien/-lösungen sind in den entsprechenden Behältern zu sammeln.<br />

Auswertung<br />

Erstellen Sie zu Ihrer durchgeführten Analyse ein Verlaufsprotokoll. Formulieren Sie die für<br />

Ihre Nachweise zugr<strong>und</strong>eliegenden Reaktionsgleichungen <strong>und</strong> geben Sie die Zusammensetzung<br />

ihrer Probe an.<br />

7. PRAKTIKUMSTAG<br />

VORBEREITUNG AUF ANTESTAT<br />

Welcher Komplex ist für die Braunfärbung bei dem Nachweis von Nitrat mit Fe 2+<br />

verantwortlich (Zusammensetzung <strong>und</strong> Name)? Welche giftigen Gase entstehen bei der<br />

Reaktion von Zn <strong>und</strong> halbkonz. bzw. konz. HNO 3 ? Geben Sie die Reaktionsgleichungen an.<br />

Was geschieht wenn man Magnesiumammoniumphosphat auf 300 °C erhitzt<br />

(Reaktionsgleichung)? Welche Reaktion läuft ab wenn Sie Sulfit bzw. Thiosulfat mit Iod<br />

versetzen <strong>und</strong> wie können Sie die Reaktionsprodukte nachweisen? Warum ist H 2 S toxisch<br />

<strong>und</strong> welche Gefahren gehen von einer längeren Exposition aus? Geben Sie die<br />

Valenzstrichformeln der Lunge-Reagenzien an! Wie sind die einzelnen Ionen (mit<br />

Reaktionsgleichungen) nachzuweisen!<br />

7.1. REAKTIONEN UND NACHWEIS VON ANIONEN ANORGANISCHER SÄUREN<br />

Informieren Sie sich vor der Versuchsdurchführung über die bei den nachstehenden<br />

Versuchen ablaufenden Reaktionen <strong>und</strong> die jeweiligen Versuchsbedingungen!<br />

a) Reaktionen von HNO 3 / NO 3<br />

−<br />

- mit Eisen(II)-sulfat (Ringprobe)<br />

- mit Zn (Abzug!): eine Zn-Granalie wird in verschiedenen Reagenzgläsern<br />

a) mit stark verdünnter HNO 3<br />

b) mit einer Mischung aus konz. HNO 3 <strong>und</strong> zwei Teilen Wasser<br />

c) mit konz. HNO 3 versetzt.<br />

b) Reaktionen von NO 2<br />

−<br />

- mit Kaliumiodid<br />

- mit Kaliumpermanganat<br />

- mit Eisen(II)-sulfat<br />

- mit Ammoniakderivaten (z. B. Harnstoff)<br />

c) Nachweis von NO 2 − <strong>und</strong> NO 3 − mit Lunge-Reagenz (Sulfanilsäure + -Naphthylamin)<br />

d) Nachweis von PO 4<br />

3−<br />

- als Zirconiumphosphat<br />

23


- als Magnesiumammoniumphosphat<br />

- als Ammoniummolybdophosphat<br />

e) Bildung <strong>und</strong> Nachweis von H 2 O 2<br />

0,3 g Bariumperoxid werden mit 2 ml 2 M Schwefelsäure versetzt <strong>und</strong> zentrifugiert. Im<br />

Zentrifugat wird H 2 O 2 mit 0,15 M Titanoxidsulfatlösung nachgewiesen.<br />

f) Nachweis von S 2− mit Bleiacetatpapier<br />

g) Reaktionen von SO 3<br />

2−<br />

- mit Wasserstoffperoxid, Nachweis des entstehenden SO 4 2− mit Ba 2+<br />

- mit Iod<br />

- mit Malachitgrün (Probelösung vorher mit NaHCO 3 neutralisieren)<br />

h) Reaktionen von S 2 O 3<br />

2−<br />

- mit Silbernitrat<br />

- mit verd. Salzsäure<br />

- mit Iod<br />

Sammlung<br />

Alle Restchemikalien/-lösungen sind in den entsprechenden Behältern zu sammeln.<br />

Auswertung<br />

Beobachten Sie den Versuchsablauf unter a) genau <strong>und</strong> machen Sie Aussagen zur Natur der<br />

entstehenden Gase! Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen für alle ablaufenden<br />

Reaktionen! Leiten Sie aus den jeweiligen Versuchsbedingungen für die Nachweise von<br />

NO 2 − <strong>und</strong> NO 3 − mit Lunge-Reagenz <strong>und</strong> Fe(II)sulfat die Prinzipien für den getrennten<br />

Nachweis beider Ionen ab! Ziehen Sie aus den durchgeführten Reaktionen<br />

Schlussfolgerungen zur Säurestärke der zu den Anionen korrespondierenden Säuren <strong>und</strong><br />

kontrollieren Sie das Ergebnis durch Aufsuchen der pK S -Werte in geeigneten<br />

Tabellenwerken! Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem pK S -Wert einer Säure <strong>und</strong><br />

dem pK B -Wert der korrespondierenden Base?<br />

8. PRAKTIKUMSTAG<br />

VORBEREITUNG AUF ANTESTAT<br />

Wie sehen die Bedingungen für die Nachweisreaktionen der angegeben Ionen aus? Auf<br />

welche Störungen von Fremdionen müssen Sie bei den einzelnen Nachweisreaktionen<br />

achten? Informieren Sie sich über alle vorkommenden Reaktionen? Dies beinhaltet die<br />

Reaktionsgleichungen sowie die Strukturformeln der Nachweisreagenzien.<br />

24


8.1. QUALITATIVE ANALYSE EINES UNBEKANNTEN SUBSTANZGEMISCHES<br />

(ANIONEN ANORGAN. SÄUREN)<br />

In Ihrer Analyse sind mindestens 3 <strong>und</strong> maximal 4 Ionen vorhanden, die Sie nachweisen<br />

sollten!<br />

Das Substanzgemisch kann folgende Anionen enthalten: NO 3 − , NO 2 − , PO 4 3− , S 2− , SO 3 2− ,<br />

SO 4 2− , S 2 O 3 2− <strong>und</strong> CO 3<br />

2−<br />

Sammlung<br />

Alle Restchemikalien/-lösungen sind in den entsprechenden Behältern zu sammeln.<br />

Auswertung<br />

Erstellen Sie zu Ihrer durchgeführten Analyse ein Verlaufsprotokoll. Formulieren Sie die für<br />

Ihre Nachweise zugr<strong>und</strong>eliegenden Reaktionsgleichungen <strong>und</strong> geben Sie die Zusammensetzung<br />

ihrer Probe an.<br />

9. PRAKTIKUMSTAG<br />

VORBEREITUNG AUF ANTESTAT<br />

Welche Konzentration <strong>und</strong> somit welches Gleichgewicht ist entscheidend für die<br />

unterschiedliche Fällung der H 2 S <strong>und</strong> (NH 4 ) 2 S Gruppe. Warum spielt hierbei der pH-Wert<br />

eine große Rolle? Geben Sie die Reaktionsgleichung zur in situ Erzeugung von H 2 S an? Was<br />

ist Polysulfid <strong>und</strong> welche wichtige Rolle spielt dieses bei der Trennung der Arsen- von der<br />

Kupfergruppe? Was ist der alkalische Sturz? Was ist Borax? Wie sind die einzelnen Ionen<br />

(mit Reaktionsgleichungen) nachzuweisen! Informieren Sie sich über die Valenzstrichformeln<br />

aller Nachweisreagenzien! Was ist Berliner Blau <strong>und</strong> Rinmans Grün? Wie führen Sie die<br />

Oxidationsschmelze durch?<br />

9.1. REAKTIONEN UND NACHWEISE VON AUSGEWÄHLTEN METALLEN<br />

Vorproben <strong>und</strong> Aufschlüsse<br />

Zur Vorbereitung auf die Versuche suchen Sie sich die entsprechenden Vorschriften aus<br />

Ihrem Praktikumsbuch (Jander/Blasius) heraus!<br />

a) Boraxperle: Vorprobe für Cu 2+ , Cu/Sn, Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Mn 2+<br />

Schmilzt man Na 2 B 4 O 7 (Borax) mit Oxiden zusammen, so erhält man Metaborate:<br />

Na 2 B 4 O 7 + CuO Cu(BO 2 ) 2 + 2 NaBO 2 .<br />

25


Ebenso kann aus Metallsalzen eine leichter flüchtige Säure ausgetrieben werden.<br />

Es resultieren charakteristische Färbungen. Führen Sie mit CoSO 4 , NiSO 4 , SnCl 2 , FeSO 4 ,<br />

CuO, MnSO 4 <strong>und</strong> einer selbst herzustellenden Mischung von CuO/SnCl 2 je eine<br />

Boraxperlenprobe in der Oxidations- <strong>und</strong> Reduktionszone durch (siehe Jander/Blasius).<br />

Durchführung:<br />

ACHTUNG: Sie benötigen jeweils nur einige wenige Körnchen Substanz<br />

Ein Magnesiastäbchen wird mit dem Bunsenbrenner zum Glühen erhitzt <strong>und</strong> heiß in etwas<br />

Borax eingedrückt. Dabei schmilzt ein wenig Salz ein. Das Magnesiastäbchen wird wieder in<br />

der Bunsenbrennerflamme erhitzt, bis sich das anhaftende Borax in eine glasklare Perle<br />

umgewandelt hat. Diese wird nach dem Erkalten ein wenig angefeuchtet <strong>und</strong> in die zu<br />

untersuchende Substanz gedrückt. Es bleibt meist sofort genügend zum Einschmelzen<br />

hängen. Das so präparierte Magnesiastäbchen wird wieder in die Bunsenbrennerflamme<br />

gehalten, wobei jetzt die Flammenzone exakt gewählt werden muss: Für die Oxidationsperle<br />

erhitzt man in der Oxidationszone der nichtleuchtenden Flamme. Die Reduktionsperle<br />

erschmilzt man an der Grenze zwischen innerem <strong>und</strong> äußerem Flammenkegel, kühlt, damit<br />

keine Oxidation eintritt, im inneren Flammenkegel bzw. im Inneren des Brennerrohres ab<br />

<strong>und</strong> zieht dann die Perle schnell heraus. Von der zu untersuchenden Substanz gibt man<br />

zunächst sehr wenig zu der Perle <strong>und</strong> steigert die Menge erst, wenn die Farbe nicht deutlich<br />

ist, weil sonst überschüssiges Oxid manche Farben nicht deutlich herauskommen lässt.<br />

Auswertung<br />

Notieren Sie Ihre Beobachtungen über das Verhalten der Elemente in der Oxidations- <strong>und</strong><br />

Reduktionsflamme <strong>und</strong> vergleichen Sie diese mit Literaturangaben!<br />

b) Oxidationsschmelze (Nachweis für Mn)<br />

Mit Hilfe eines Gemisches von Na 2 CO 3 <strong>und</strong> KNO 3 können schwerlösliche oxidierbare<br />

Substanzen, z.B. Cr 2 O 3 , FeCrO 4 (Chromeisenstein), MnO 2 (Braunstein) in lösliche<br />

Verbindungen überführt werden.<br />

Durchführung:<br />

Wenig MnO 2 wird mit der drei- bis sechsfachen Menge einer Mischung aus gleichen Teilen<br />

Na 2 CO 3 <strong>und</strong> KNO 3 feinst verrieben. Diese Mischung wird in einer Magnesiarinne solange<br />

unter Rotglut erhitzt, bis die Gasentwicklung aufhört. Die erkaltete Schmelze löst man in<br />

einem Uhrglas in wenig Wasser <strong>und</strong> säuert an, indem man 1 Tropfen Eisessig vom Rand her<br />

in die Lösung einfließen lässt. Die Farbe schlägt von grün nach rotviolett um. Nach einiger<br />

Zeit fällt MnO 2 wieder aus.<br />

Sammlung<br />

Alle Lösungen <strong>und</strong> Niederschläge entsprechend der Inhaltsstoffe oder dem pH-Bereich<br />

sammeln.<br />

26


Auswertung<br />

Bestimmen Sie die Oxidationsstufen aller beteiligten Elemente. Formulieren Sie die<br />

Oxidations- <strong>und</strong> Reduktions-Teilreaktionen für alle Reaktionsgleichungen. Wie bezeichnet<br />

man die Redoxreaktion im speziellen Fall der Zersetzungsreaktion des grünen Manganats?<br />

c) Führen Sie die zur Anwendung kommenden Nachweisreaktionen für alle prinzipiell in den<br />

Analysenproben vorhandenen Metallionen als Blindversuche durch.<br />

Nachweis von Fe 2+/3+ :<br />

- Versetzen Sie FeSO 4 -Lösung mit NaOH<br />

- Versetzen Sie die FeCl 3 -Lösung <strong>und</strong> die FeSO 4 -Lösung mit KSCN-Lösung<br />

- Versetzen Sie die FeCl 3 -Lösung <strong>und</strong> die FeSO 4 -Lösung mit K 4 [Fe(CN) 6 ]-Lösung<br />

- Versetzen Sie die FeCl 3 -Lösung <strong>und</strong> die FeSO 4 -Lösung mit H 2 S. H 2 S-Darstellung in<br />

situ durch Kochen mit 10%-Thioacetamid-Lösung. Stellen Sie vorher einen pH-Wert<br />

von 1 ein (verd. Salzsäure) <strong>und</strong> gehen Sie dann durch Zugabe von Wasser bzw. stark<br />

verdünntem Ammoniak auf pH 5. Notieren Sie den pH-Wert, bei dem die Ausfällung<br />

beginnt<br />

- Versetzen Sie FeCl 3 -Lösung <strong>und</strong> die FeSO 4 -Lösung mit Urotropin-Lösung. Stellen Sie<br />

vorher eine pH-Wert von 1 ein (verd. Salzsäure) <strong>und</strong> gehen Sie dann durch Zugabe<br />

von Wasser bzw. stark verdünntem Ammoniak auf pH 5. Notieren Sie den pH-Wert,<br />

bei dem die Ausfällung beginnt<br />

Nachweis von Mn 2+ :<br />

- Versetzen Sie die MnSO 4 -Lösung mit H 2 S. H 2 S-Darstellung in situ durch Kochen mit<br />

10%-Thioacetamid-Lösung. Stellen Sie vorher einen pH-Wert von 1 ein (verd.<br />

Salzsäure) <strong>und</strong> gehen Sie dann durch Zugabe von Wasser bzw. stark verdünntem<br />

Ammoniak auf pH 5. Notieren Sie den pH-Wert, bei dem die Ausfällung beginnt<br />

- Man koche eine Mischung aus 1-2 ml konz. HNO 3 <strong>und</strong> einer Spatelspitze PbO 2 oder<br />

NaBiO 3 mit 2 Tropfen MnSO 4 <strong>und</strong> verdünnt. Nach dem Zentrifugieren erscheint die<br />

violette Lösung<br />

- 5 Tropfen MnSO 4 -Lösung werden mit ca. 2 ml einer sehr verdünnten CuSO 4 -Lösung<br />

<strong>und</strong> 8-10 ml einer Mischung aus NaOH <strong>und</strong> Bromwasser versetzt <strong>und</strong> kurz<br />

aufgekocht. Spätestens nach dem Zentrifugieren wird die violette Farbe des MnO 4<br />

-<br />

sichtbar<br />

- Man gebe zu 1 ml verdünnter KMnO 4 -Lösung einige Tropfen Oxalsäure-Lösung <strong>und</strong> 1<br />

ml konz. H 2 SO 4<br />

- Man gebe zu 1 ml stark verdünnter KMnO 4 -Lösung einige Tropfen SO 2 -Wasser<br />

Nachweis von Zn 2+ :<br />

- Fällung mit NaOH<br />

- Versetzen Sie die Zn(NO 3 ) 2 -Lösung mit H 2 S. H 2 S-Darstellung in situ durch Kochen mit<br />

10%-Thioacetamid-Lösung. Stellen Sie vorher eine pH-Wert von 1 ein (verd.<br />

Salzsäure) <strong>und</strong> gehen Sie dann durch Zugabe von Wasser bzw. stark verdünntem<br />

Ammoniak auf pH 5. Notieren Sie den pH-Wert, bei dem die Ausfällung beginnt.<br />

- Fällen Sie Zn(OH) 2 durch NaOH-Zugabe zu der Zn(NO 3 ) 2 -Lösung. Glühen Sie das<br />

Hydroxid auf einer Magnesiarinne kurz durch <strong>und</strong> versetzen nach Erkalten mit stark<br />

verdünnter Co(NO 3 ) 2 -Lösung.<br />

27


- Eine frisch bereitete Dithizon/CHCl 3 -Lösung (grün) wird in eine Mischung aus ein paar<br />

Tropfen Zn(NO 3 ) 2 -Lösung <strong>und</strong> gleicher Menge verd. NaOH gegeben. Die CHCl 3 -<br />

Schicht färbt sich rot!<br />

Nachweis von Co 2+ :<br />

- Versetzen Sie die CoCl 2 -Lösung <strong>und</strong> die NiSO 4 -Lösung mit DmglH-Lösung.<br />

Vergleichen Sie die Farben der Niederschläge.<br />

- Versetzen Sie die CoCl 2 -Lösung mit H 2 S. H 2 S-Darstellung in situ durch Kochen mit<br />

10%-Thioacetamid-Lösung. Stellen Sie vorher eine pH-Wert von 1 ein (verd.<br />

Salzsäure) <strong>und</strong> gehen Sie dann durch Zugabe von Wasser bzw. stark verdünntem<br />

Ammoniak auf pH 5. Notieren Sie den pH-Wert, bei dem die Ausfällung beginnt.<br />

- Führen Sie den Cobaltnachweis als Co[Hg(SCN) 4 ]<br />

- Führen Sie den Cobaltnachweis als Co(SCN) 2<br />

Nachweis von Ni 2+ :<br />

- Fällung mit Dimethylglyoxim<br />

- Nachweis als Ni(NH 3 ) 6 ] 2+<br />

- Versetzen Sie die NiSO 4 -Lösung mit H 2 S. H 2 S-Darstellung in situ durch Kochen mit<br />

10%-Thioacetamid-Lösung. Stellen Sie vorher eine pH-Wert von 1 ein (verd.<br />

Salzsäure) <strong>und</strong> gehen Sie dann durch Zugabe von Wasser bzw. stark verdünntem<br />

Ammoniak auf pH 5. Notieren Sie den pH-Wert, bei dem die Ausfällung beginnt.<br />

Auswertung<br />

Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen für alle ablaufenden Reaktionen!<br />

10. PRAKTIKUMSTAG<br />

VORBEREITUNG AUF ANTESTAT<br />

Wie sehen die Bedingungen für die Nachweisreaktionen der angegeben Ionen aus? Auf<br />

welche Störungen von Fremdionen müssen Sie bei den einzelnen Nachweisreaktionen<br />

achten? Informieren Sie sich über alle vorkommenden Reaktionen? Dies beinhaltet die<br />

Reaktionsgleichungen sowie die Strukturformeln der Nachweisreagenzien.<br />

10.1. AMMONIUMSULFID-GRUPPE<br />

In Ihrer Analyse sind 3-4 Ionen vorhanden, die Sie nachweisen sollten!<br />

Qualitative Analyse eines unbekannten Substanzgemisches, das folgende Ionen enthalten<br />

kann: Fe 2+/3+ , Mn 2+ , Zn 2+ , Co 2+ <strong>und</strong> Ni 2+<br />

28


Trennungsgang der Ammoniumsulfid-Gruppe<br />

Sammlung<br />

Alle Restchemikalien/-lösungen sind in den entsprechenden Behältern zu sammeln.<br />

Auswertung<br />

Erstellen Sie zu Ihrer durchgeführten Analyse ein Verlaufsprotokoll. Formulieren Sie die für<br />

Ihre Nachweise zugr<strong>und</strong>eliegenden Reaktionsgleichungen <strong>und</strong> geben Sie die Zusammensetzung<br />

ihrer Probe an.<br />

11. PRAKTIKUMSTAG<br />

VORBEREITUNG AUF ANTESTAT<br />

Wie sind die einzelnen Ionen (mit Reaktionsgleichungen) nachzuweisen! Informieren Sie<br />

sich über die Valenzstrichformeln aller Nachweisreagenzien! Wie wird die Bismut-Rutsche<br />

durchgeführt? Wie lautet die Reaktionsgleichung zur Darstellung von H 2 S aus Thioacetamid?<br />

Was ist eine Chelatverbindung? Wie funktioniert die Glühröhrchenprobe?<br />

29


11.1. REAKTIONEN UND NACHWEISE VON AUSGEWÄHLTEN METALLEN<br />

Nachweis von Hg + <strong>und</strong> Hg 2+ :<br />

- Fällung mit KI<br />

- Reaktion mit K 2 CrO 4<br />

- Nachweis als HgS (H 2 S-Darstellung in situ durch Kochen mit 10%-<br />

Thioacetamid-Lösung)<br />

- Fällung mit NaOH<br />

- Fällung mit Ammoniak<br />

Nachweis von Pb 2+ :<br />

- Fällung mit NaOH langsam bis zum Überschuss<br />

- Fällung mit KI<br />

- Fällung mit K 2 CrO 4<br />

- Nachweis als PbS (H 2 S-Darstellung in situ durch Kochen mit 10%-Thioacetamid-<br />

Lösung)<br />

Nachweis von Bi 3+ :<br />

- Bismust-Rutsche<br />

- Nachweis als Bi 2 S 3 (H 2 S-Darstellung in situ durch Kochen mit 10%-Thioacetamid-<br />

Lösung)<br />

- Man versetze mit Wasser <strong>und</strong> anschließend mit HCl<br />

- Nachweis als Thioharnstoff-Chelat<br />

- KI-Lösung, langsam bis zum Überschuss<br />

Nachweis von Cu + <strong>und</strong> Cu 2+ :<br />

- Nachweis als [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+<br />

- Nachweis als CuS (H 2 S-Darstellung in situ durch Kochen mit 10%-Thioacetamid-Lösung)<br />

- Nachweis mit K 4 [Fe(CN) 6 ]<br />

- Führen Sie den Kupfernachweis mit Cuproin durch<br />

Nachweis von Cd 2+ :<br />

- Nachweis als CdS (H 2 S-Darstellung in situ durch Kochen mit 10%-Thioacetamid-Lösung)<br />

- Fällung mit NaOH <strong>und</strong> NH 3<br />

- Glühröhrchen-Probe: Eine kleine Menge Cd-Salz wird im Glühröhrchen vorsichtig<br />

erhitzt, bis keine flüchtigen Bestandteile (As 2 S 3 , HgS) !ABZUG! mehr entweichen.<br />

Nach Erkalten wird mit 5-fachem Überschuss Natriumoxalat (1:5) versetzt <strong>und</strong> erneut<br />

stark erhitzt: Cd-Spiegel an Glaswand. Nach Zugabe eines Körnchens Schwefel wird<br />

erneut geglüht. Durch Reaktion mit Schwefeldampf wird CdS erzeugt, welches in der<br />

Hitze rot, in der Kälte gelb ist. Sublimierter S 8 kann als SO 2 vertrieben werden.<br />

Nachweis von Sb 3+ :<br />

- Nachweis als Sb 2 S 3 (H 2 S-Darstellung in situ durch Kochen mit 10%-Thioacetamid-<br />

Lösung)<br />

30


- Nachweis als Molybdänblau<br />

- Reduktion mit Eisennagel<br />

Nachweis von Sn 2+/4+ :<br />

- Leuchtprobe: eine kleine Spatelspitze SnO 2 wird mit einer Zinkgranalie <strong>und</strong> etwas<br />

konz. Salzsäure in einem kleinen Becherglas versetzt. Anschließend taucht man ein<br />

zu einem Drittel mit eiskaltem Wasser (ggf. mit sehr wenig KMnO 4 -Lösung<br />

angefärbt) gefülltes Reagenzglas in diese Lösung <strong>und</strong> hält dieses an den Rand der<br />

Brennerflamme. Sie beobachten eine blaue Lumineszenz.<br />

- Reduktion mit Zn<br />

- Fällung mit NaOH<br />

- Freiberger Aufschluss:<br />

Sammlung<br />

Der sog. Freiberger Aufschluss dient zur Überführung schwerlöslicher Oxide (z.B.<br />

SnO 2 ) von Elementen, die Thiosalze bilden können, in eine lösliche Form.<br />

Durchführung: zwei Spatelspitzen SnO 2 werden mit der sechsfachen Menge einer<br />

Mischung aus gleichen Teilen Na 2 CO 3 <strong>und</strong> Schwefel feinst verrieben. Diese<br />

Mischung wird im Porzellantiegel geschmolzen. Die erkaltete Schmelze wird mit<br />

Wasser gelöst <strong>und</strong> mit verd. HCl versetzt. Es fällt SnS 2 aus.<br />

Alle Restchemikalien/-lösungen sind in den entsprechenden Behältern zu sammeln.<br />

Auswertung<br />

Formulieren Sie die entsprechenden Reaktionsgleichungen <strong>und</strong> notieren Sie Ihre<br />

Beobachtungen!<br />

12. PRAKTIKUMSTAG<br />

VORBEREITUNG AUF ANTESTAT<br />

Wie sehen die Bedingungen für die Nachweisreaktionen der angegeben Ionen aus? Auf<br />

welche Störungen von Fremdionen müssen Sie bei den einzelnen Nachweisreaktionen<br />

achten? Informieren Sie sich über alle vorkommenden Reaktionen? Dies beinhaltet die<br />

Reaktionsgleichungen sowie die Strukturformeln der Nachweisreagenzien.<br />

12.1. SCHWEFELWASSERSTOFF-GRUPPE<br />

In Ihrer Analyse sind 3-4 Ionen vorhanden, die Sie nachweisen sollten!<br />

Qualitative Analyse eines unbekannten Substanzgemisches, das folgende Ionen enthalten<br />

kann: Hg 2+ , Pb 2+ , Bi 3+ , Cu 2+ , Cd 2+ , Sb 3+ , Sn 2+/4+ .<br />

Aus Sicherheitsgründen werden keine Analysen ausgegeben, in denen Cu neben Cd vorliegt<br />

(Trennung nur mit KCN-Lösung vorteilhaft möglich!).<br />

31


Trennungsgang der H 2 S-Gruppe<br />

Sammlung<br />

Alle Restchemikalien/-lösungen sind in den entsprechenden Behältern zu sammeln.<br />

Auswertung<br />

Erstellen Sie zu Ihrer durchgeführten Analyse ein Verlaufsprotokoll. Formulieren Sie die für<br />

Ihre Nachweise zugr<strong>und</strong>eliegenden Reaktionsgleichungen <strong>und</strong> geben Sie die Zusammensetzung<br />

ihrer Probe an.<br />

32


Muster Betriebsanweisung<br />

Name: Matrikelnummer.: Datum:<br />

Betriebsanweisung für Praktikumstag 1<br />

Praktikum Allgemeine <strong>und</strong> Anorganische <strong>Chemie</strong>; Qualitative Analyse<br />

Wintersemester 2013/2014<br />

Chemikalie Symbol Signalwort H-Sätze P-Sätze<br />

Bariumnitrat,<br />

Ba(NO 3 ) 2<br />

GHS03: Flamme<br />

über Kreis; GHS07:<br />

Ausrufezeichen<br />

Gefahr H272, H302+H332 P210, P302+P352<br />

Pottasche, K 2 CO 3 GHS07: Ausrufezeichen<br />

Soda, Na 2 CO 3 GHS07: Ausrufezeichen<br />

Achtung H315, H319, H335 P302+P352,<br />

P305+P351+P338<br />

Achtung H319 P260, P305+P351+P338<br />

Methylrot – – – –<br />

Essigsäure<br />

GHS02: Flamme<br />

GHS05: Ätzwirkung<br />

Gefahr H226, H314 P280, P301+P330+P331,<br />

P307+P310, P305+P351<br />

+P338<br />

Wortlaut der oben genannten H- <strong>und</strong> P-Sätze:<br />

H272: Kann Brand verstärken; Oxidationsmittel.<br />

H302+H332: Ges<strong>und</strong>heitsschädlich bei Verschlucken oder bei Einatmen.<br />

H315: Verursacht Hautreizungen.<br />

H319: Verursacht schwere Augenreizung.<br />

H335: Kann die Atemwege reizen.<br />

H226: Flüssigkeit <strong>und</strong> Dampf entzündbar.<br />

H314: Verursacht schwere Verätzungen der Haut <strong>und</strong> schwere Augenschäden.<br />

P210: Von Hitze/Funken/offener Flamme/heißen Oberflächen fernhalten. Nicht rauchen.<br />

P302+P352: BEI KONTAKT MIT DER HAUT: Mit viel Wasser <strong>und</strong> Seife waschen.<br />

Bestätigung des Studenten über Kenntnisse zum Umgang <strong>und</strong> zur Entsorgung der aufge-führten<br />

Gefahrstoffe:<br />

33


P305+P351+P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser<br />

spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.<br />

P260: Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol nicht einatmen.<br />

P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen.<br />

P301+P330+P331: BEI VERSCHLUCKEN: M<strong>und</strong> ausspülen. KEIN Erbrechen herbeiführen.<br />

P307+P310: BEI Exposition: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen.<br />

Bestätigung des Studenten über Kenntnisse zum Umgang <strong>und</strong> zur Entsorgung der<br />

aufgeführten Gefahrstoffe:<br />

Unterschrift Student:<br />

Unterschrift Assistent:<br />

34


Musterprotokoll<br />

Name: Matrikelnummer.: Datum:<br />

Praktikumstag 12: Schwefelwasserstoff-Gruppe<br />

- kleine Einleitung zum Thema<br />

Aufgabenstellung:<br />

Bei dieser qualitativen Analyse soll ein Stoffgemenge, welches die Ionen Hg 2+ , Pb 2+ ,<br />

Bi 3+ , Cu 2+ , Cd 2+ , Sb 3+ , Sn 2+/4+ enthält, untersucht werden. Es gilt durch nasschemische<br />

Nachweise die Zusammensetzung des Stoffgemisches zu analysieren.<br />

Für die quantitative Fällung der Kationen muss die salpetersaure Lösung mit H 2 S,<br />

welches in situ aus Thioacetamid hergestellt wird (Gleichung 1), versetzt werden.<br />

CH 3 CSNH 2 + 2 H 2 O CH 3 COO - + NH 4 + + H 2 S (1)<br />

Falls sich das Stoffgemisch in Wasser oder mineralischen Säuren nicht vollständig löst muss<br />

der unlösliche Rückstand aufgeschlossen werden.<br />

Versuchsdurchführung <strong>und</strong> Auswertung:<br />

Beschreibung wie der Versuch durchgeführt wurde, welche Chemikalien wurden benutzt,<br />

wie sahen die Beobachtungen aus!<br />

Reaktionsgleichungen angeben!<br />

……..<br />

Allgemein: Hier werden alle unter „Auswertung“ genannten Fragestellungen bearbeitet.<br />

Weiterhin sollen hier die Beobachtungen, Ergebnisse <strong>und</strong> eventuelle Abweichungen/Fehler<br />

der Experimente diskutiert werden.<br />

Literatur:<br />

- Skript zum Praktikum „Allgemeine <strong>und</strong> Anorganische <strong>Chemie</strong> - Quantitative Analyse“,<br />

etc….<br />

35

Hurra! Ihre Datei wurde hochgeladen und ist bereit für die Veröffentlichung.

Erfolgreich gespeichert!

Leider ist etwas schief gelaufen!