12. Praktikumswoche: Qualitative Nachweise für Kationen
Was machen wir heute?
Qualitativer nachweis von Kationen
Welche Ionen weißen wir nach?
NH4+, K+, Ca2+, Al3+, Fe3+, Ni2+, Co2+, Mn2+, Cu2+
Was für Probleme gibt es, die bei den Anionen weniger stark auftreten?
Lösung: Aufteilen in Gruppen:
Ammoniumsulfidgruppe:
Schwefelwasserstoffgruppe:
Urotropingruppe:
Lösliche Gruppe:
Ammoniumcarbonatgruppe:
Ni2+, Co2+, Mn2+
Cu2+
Al3+, Fe3+
NH4+, K+
Ca2+
1. Nachweis von Ammonium
NH4Cl
2 NH4Cl
+ NaOH
+
MgO
NH3
+
H2O
+
NaCl
2 NH3
+
H2O
+
MgCl2
Was ist sensibler, Nase oder Indikatorpapier?
Ammoniak färbt Indikatorpapier blau (bis 1 g NH3 pro Liter Luft)
10 g NH3 pro Liter Luft lassen sich am Geruch erkennen
2. Nachweis von Kalium
Warum stehen in der Vorschrift zwei separate schritte vor dem eigentlichen
Nachweiß?
Magnesiastäbchen (MgO) enthält meist Natrium (Handschweiß)
welches die Flammenfärbung anderer Metalle überdeckt.
Natrium zeigt intensiv gelbe Flammenfärbung während Kalium rötliche Farbe zeigt.
Durch das Kobaltglas lassen sich die Gelb-Anteile des Lichts filtern und man kann
selektiv nur die “rote” Farbe des Kaliums sehen.
2
2
2
6
1
P3/2
2P
1/2
1s 2s 2p 3p
Wodurch entsteht die Flammenfärbung?
589 nm
589.6
nm
Valenzelektronen werden auf ein höheres Level gehoben.
Die Energie wird in Form eines Lichtquants
wieder abgegeben
1s22s22p63s1
(Energiewert repräsentativ für eine Farbe)
2S
1/2
Feinstruktrur der Natrium D Linie
1s22s22p63s1
Konfiguration Grundzustand
1s22s22p63p1
ΔT (Δ E)
Konfiguration erster angeregter Zustand
3. Nachweis von Calcium
Flammenfärbung: ziegelrote Flammenfärbung
Fällungsreaktion: als Calciumoxalat:
O
HO
OH +
NH4
2 NH3
O
O
O
O
Ethandisäure
= Oxalsäure
Ca2+
O NH4
+
Ammoniumoxalat
C2O42-
Ca(C2O4)
weiß
Calciumoxalat
(Nierensteine)
CaC2O4 lässt sich mit starken Säure durch Reprotonierung des
Oxalatanions wieder auflösen
2 H+
Ca(C2O4)
Ca2+
+
Oxalsäure löst als
einziges Reagenz
Ägyptisch Blau
H2C2O4
Oxalsäure
Schichtsilikat:
CaCuSi4O10
4. Nachweis von Aluminium
Nachweis als Thenards Blau:
Al3+
+
Al(OH)3
3 OH-
+
Al(OH)3
OH-
weiß
Al(OH)4-
Deswegen beim Versuch erst
nur leich alkalisch machen
Aluminat-Anion
+3
2 Al(OH)3
T
-3 H2O
+3
Al2O3
+
+2
Co(NO3)2
+3
Al2O3
Aluminiumoxid
(Korund)
+2 +3
CoAl2O4
+
2 NO2
+
0.5 O2
"Thenards Blau"
(ein Spinell)
+2 +3
Störung: bei Überschuss an Cobaltnitrat bildet sich CoCo2O4 (schwarz)
4.2 Nachweis mit Morin
OH O
HO
O
B-
OH
OH
-HB
O
OH
O
OH
OH
HO
O
OH
delokalisierte negative Ladung
Morin
O
O
O
HO
OH
OH
+3
OH
OH
3
O
+
Al3+
Al
HO
O
O
OH
OH
3
grüne Fluoreszenz
mittels Reprotonierung des Morins durch HCl läßt sich der Al/Morin-Komplex
wieder auflösen
5. Nachweis von Eisen
Liganden[Fe(H2O)6]3+ +
-
3 SCN
Thiocyanat
Fe(H2O)3(SCN)3
austausch
+
3 H2O
blutrot
Co2+
Mo3+
O C N
S C N
O C N
S C N
Cyanat
Thiocyanat
Austausch des Sauerstoffs durch Schwefel = „Thio“
= blau
= rot
6. Nachweis von Nickel
N
Ni2+
+
O
N
OH
H
O
N
Ni
2
N
OH
Diactetyldioxim =
Dimethylglyoxim
- 2 H+
N
O
H
N
O
Bis(diacetyldioximato)nickel(2)
siehe 9. Praktikumswoche: Gravimetrie
7. Nachweis von Cobalt
7.1 Nachweis als Phosphorsalzperle

Natriumammoniumhydrogenphosphat
NaPO3 +
Polyphosphate
Lösen Schwermetalloxide
(NaPO3)x
x Na(NH4)HPO4
- H2O, - NH3
x = 3, 4, infinity
NaPO3*CoO = NaCoPO4
CoO
dunkelblau
Charakteristisch
gefärbte
Orthophosphate
Blaufärbung im Glas
7.1 Nachweis als Co(SCN)2
[Co(H2O)6]2+
+
2 SCN-
Co(H2O)4(SCN)2
blau in Amylalkohol
+
2 H2O
8. Nachweis von Mangan
8.1 Nachweis durch Oxidationsschmelze
Mn2+
+
3 MnO42-
2 CO32-
+
+
MnO42-
2 NO3-
4 H+
MnO2
+
2 NO2-
2 MnO4-
+
+
+
2 CO2
2 H2O
siehe 10. Praktikumswoche: Aufschlussverfahren
8.2 Nachweis durch Oxidation zum Permanganat
2 Mn2+ +
+4
5 PbO2 +
4
H+
2
MnO4-
Permanganat
violett
+
+2
5 Pb2+ +
2 H2O
9. Nachweis von Kupfer
[Cu(H2O)6]2+ +
[Cu(NH3)4(H2O)2]2+
4 NH3
+
4 H2O
Diaquatetraamminkupfer(+2)
tiefblau
Zeichnen
Kontrollfrage:
und
beschreiben
Sie
die
Struktur
Diaquatetraamminkupfer(+2)-komplexes.
+ 4 NH3
[Cu(H2O)6]2+
Hexaaquakupfer(+2)
idealer Oktaeder
- 4 H2O
[Cu(NH3)4(H2O)2]2+
H2
O
Diaquatetraamminkupfer(+2)
gestreckter Oktaeder
H2
O
H3N
H3N
NH3
Cu2+
NH3
H2O
H2O
des
OH2
Cu2+
OH2
O
H2
O
H2