Allgemeine und anorganische Chemie
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DEPARTMENT PHARMAZIE ZENTRUM FÜR PHARMAFORSCHUNG Name: Vorname: E-Mail-Adresse: Praktikumsleitung: Dr. Marco Keller Telefon +49 (0)89 2180-77299 Telefax +49 (0)89 2180-77171 [email protected] www.cup.uni-muenchen.de Department Pharmazie Zentrum für Pharmaforschung Butenandtstr 5-13 81377 München Praktikumsanleitung: „Allgemeine und anorganische Chemie“ Betriebsanweisung für das Chemische Praktikum Im Chemischen Praktikum gehen Sie mit flüssigen oder festen Gefahrstoffen um, sowie mit solchen, die als Aerosole oder Gase auftreten können. Dabei haben Sie besondere Verhaltensregeln und Schutzvorschriften einzuhalten bzw. zu beachten um Gefahren für Mensch und Umwelt zu vermeiden. Die Aufnahme der Stoffe in den menschlichen Körper kann über die Lunge,durch die Haut und die Schleimhäute sowie nach Verschlucken über den Verdauungstrakt erfolgen. Gefahrstoffe sind Stoffe und Zubereitungen, die explosionsgefährlich, brandfördernd, hochentzündlich, leichtentzündlich, entzündlich, sehr giftig, giftig, mindergiftig, ätzend, reizend, sensibilisierend, krebserzeugend, fruchtschädigend oder erbgutverändernd sind oder sonstige chronisch schädigende Eigenschaften besitzen oder umweltgefährlich sind. Stoffe, Zubereitungen und Erzeugnisse, die explosionsfähig sind, bzw. aus denen bei der Herstellung oder Verwendung gefährliche oder explosionsfähige Stoffe oder Zubereitungen entstehen oder freigesetzt werden können, sind ebenfalls Gefahrstoffe. Die gefährlichen Eigenschaften der im Praktikum eingesetzten bzw. entstehenden Stoffe sind den Sicherheitsdatenblättern und den auf den Chemikalien aufgebrachten Gefahrstoffsymbolen sowie H- und P-Sätzen zu entnehmen. Folgende Schutzmaßnahmen und Verhaltensregeln müssen beachtet werden: Grundregeln Vor dem Umgang mit Gefahrstoffen müssen Sie anhand der Hinweise zum jeweiligen Versuch zu den einzelnen eingesetzten Stoffen die H-Sätze = Hazard Statements (Gefahrenhinweise) und die P-Sätze = Precautionary Statements (Sicherheitshinweise) ermitteln. Die ermittelten besonderen Risiken (H-Sätze) und Sicherheitsratschläge (P-Sätze) sind als Bestandteil dieser Betriebsanweisung verbindlich. Sehr giftige und giftige Stoffe bzw. Zubereitungen werden von den sachkundigen Praktikumsbetreuern mit Sicherheitshinweisen ausgegeben und ansonsten unter Verschluss gehalten. Das Einatmen von Dämpfen und Aerosole sowie der Kontakt von Gefahrstoffen mit der Haut und Augen sind zu vermeiden. 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik 3 Beim offenen Umgang mit gasförmigen, staubförmigen oder solchen Gefahrstoffen, die einen hohen Dampfdruck besitzen, ist grundsätzlich im Abzug zu arbeiten. Vor dem Betreten des Labors muss eine Schutzbrille aufgesetzt werden und diese muss im Labor ständig getragen werden! Brillenträger müssen entweder eine optisch korrigierte Schutzbrille oder aber eine Überbrille nach W DIN 2 über der eigenen Brille tragen. Die in den Sicherheitsratschlägen (P-Sätzen) und speziellen Anweisungen zum jeweiligen Versuch vorgesehenen Körperschutzmittel wie Gesichtsschutz und geeignete Handschuhe sind zu benutzen. Im Labor ist ein Labormantel aus Baumwolle zu tragen. Aufgrund des Brenn- und Schmelzverhaltens sind Labormäntel aus reinen Synthesefasern ungeeignet. Die Kleidung soll den Körper und die Arme ausreichend bedecken. Es darf nur festes, geschlossenes und trittsicheres Schuhwerk getragen werden. Schwangere Personen dürfen an dem Chemischen Praktikum nicht teilnehmen. Die Durchführung eigenmächtiger, im Praktikumsplan nicht vorgesehener Versuche ist nicht gestattet. Essen, Trinken und Rauchen im Labor ist strengstens untersagt, ebenso die Zubereitung und Aufbewahrung von Lebensmitteln! Es ist verboten Getränke und Lebensmittel vor den Labortüren abzustellen! 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik 4 Allgemeine Schutz- und Sicherheitseinrichtungen Aggressive Reagenzien dürfen nur in den Abzügen gehandhabt werden! Die Frontschieber von Abzügen sind so weit wie möglich herunterzuziehen; die Funktionsfähigkeit der Abzüge ist zu kontrollieren. Defekte Abzüge dürfen nicht benutzt werden. Nofall-Einrichtungen im Labor Notfallschrank mit: Notdusche über jeder Labortür; rechts: Hahn zur Betätigung Verbandkasten Löschdecke Feuerlöscher 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik 5 Augendusche am Waschbecken Feuerlöscher, Löschsandbehälter und Behälter für Aufsaugmaterial sind nach jeder Benutzung zu befüllen. Die Praktikumsorganisation ist zu informieren. Die Hausordnungen des Departments bzw. der Fakultät sind einzuhalten. Ordnung und Sicherheit im Praktikum sind oberstes Gebot. Stellen Sie alle Flaschen wieder an ihren Platz zurück, auch dann, wenn Sie diese nicht selbst geholt haben. Die anderen Studenten sollen die gleiche Ordnung vorfinden. Sachgerechte Abfallverminderung und – entsorgung: Die Menge gefährlicher Abfälle ist dadurch zu vermindern, dass nur kleine Mengen von Stoffen in Reaktionen eingesetzt werden. Anfallende Reststoffe müssen in die dafür vorgesehenen aufgestellten Abfallbehälter gegeben werden und dürfen niemals in die Ausgüsse gegeben werden. Sie werden von der Praktikumsorganisation entsprechend der Gefahrstoffverordnung entsorgt. Verhalten in Gefahrensituationen: Beim Auftreten gefährlicher Situationen, z.B. Feuer, Austreten gasförmiger Schadstoffe, Auslaufen von gefährlichen Flüssigkeiten, sind die folgenden Anweisungen einzuhalten: 1. Ruhe bewahren und überstürztes, unüberlegtes Handeln vermeiden! 2. Gefährdete Personen warnen, gegebenenfalls zum Verlassen der Räume auffordern. 3. Versuche sofort unterbrechen, 4. Strom und ggf. Wasser abstellen 5. Assistentin/Assistenten benachrichtigen Beim Ausfall von Lüftungsanlagen ist das Arbeiten mit Gefahrstoffen, die in die Atemluft eintreten können, einzustellen. Nach dem Abschalten der Geräte ist das Labor zu verlassen. 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik 6 Bei Unfällen mit Gefahrstoffen, die Langzeitschäden auslösen können, oder die zu Unwohlsein oder Hautreaktionen geführt haben, ist ein Arzt aufzusuchen. Die Praktikumsleitung ist umgehend über die Assistentin oder den Assistenten zu informieren. Eine Unfallmeldung ist in jedem Fall bei der Praktikumsleitung und/oder beim Assistenten zu erstellen (Verbandbuch). Erste Hilfe Bei allen Hilfeleistungen auf die eigene Sicherheit achten! Bei schweren Unfällen, falls erforderlich, so schnell wie möglich einen Notruf tätigen. Personen aus dem Gefahrenbereich bergen und an die frische Luft bringen. Kleiderbrände löschen, Notduschen benutzen; mit Chemikalien verschmutzte Kleidung vorher entfernen, notfalls bis auf die Haut ausziehen; mit Wasser und Seife reinigen; bei schlecht wasserlöslichen Substanzen diese mit Polyethylenglykol von der Haut abwaschen und mit Wasser nachspülen. Bei Augenverätzungen sofort das betroffene Augen mit der Augendusche 10 Minuten oder länger spülen. Atmung und Kreislauf prüfen und überwachen. Beim Verschlucken ätzender Stoffe kein erbrechen herbeiführen. Stattdessen sehr viel Wasser zu trinken geben. Falls spontan erbrochen wird, Kopf tief legen, damit Erbrochenes nicht in die Luftröhre gelangt. Gegebenenfalls Schocklage erstellen: Beine nur leicht (max. 10 cm über Herzhöhe mit entlasteten Gelenken lagern. Bei Bewusstlosigkeit und vorhandener Atmung in die stabile Seitenlage bringen; sonst sofort mit der Beatmung beginnen (Bei Herzstillstand: HerzLungen-Wiederbelebung). Blutungen durch Druckverband stillen, Verbände anlegen, dabei Einmalhandschuhe benutzen. Brandwunden sofort 10-15 Minuten mit kaltem Wasser abspülen! Dann mit Brandwundenverband oder –tuch steril abdecken. Keine Brandsalben oder Ähnliches anwenden. Wegen der Infektionsgefahr ist auch bei kleineren Brandwunden ein Arzt aufzusuchen. Verletzte Personen bis zum Eintreffen des Rettungsdienstes nicht allein lassen, beruhigen. Informationen für den Arzt sicherstellen. Angabe der Chemikalien möglichst mit Hinweisen für den Arzt aus entsprechenden Sicherheitsdatenblättern, Büchern oder Vergiftungsregistern. Erbrochenes und Chemikalien sicherstellen. Schwer verletzte Personen unbedingt vom Notarzt abholen lassen und nicht eigenmächtig in die Notaufnahme bringen (lange Wartezeiten) 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik 7 Jede noch so kleine Verletzung muss den Assistenten gemeldet werden und in das Verbandbuch (befindet sich im Stockwerksdienstzimmer)! Wichtige Informationen und Telefonnummern für den Notfall Feuerwehr-Rettung-Notarzt Setzen Sie einen Notruf gemäß folgendem Schema ab: Wer ruft an Name, Vorname Wo geschah der Unfall Butenandtstraße 7, Haus C, 4. Stock Was geschah Feuer, Verätzung, Vergiftung, Sturz, usw. Welche Verletzungen Art der betroffenen Körperteile Warten niemals auflegen, bevor die Rettungsleitstelle das Gespräch beendet hat, es können noch wichtigeFragen zu beantworten sein Giftnotruf (Klinikum rechts der Isar) *400 Augenverletzungen Augenklinik der LMU, Mathildenstraße Klinikum Großhadern: Mo-Do 9-16 h und Fr. 9-14 h *401 0-7095-2711 / 2712 Körperverletzungen (Klinikum Großhadern) *402 Ersthelfer (Dr. Marco Keller) *77299 Wache *77790 Feuerwehr 112 Polizei (Diebstahl, Überfall, Terror u.ä.) 110 LMU Telefonvermittlung 11 Bitte auch den in den Evakuierungsplan beachten. Praktikumsräumen ausgehängten Alarm- und 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik Gefahrenpiktogramme sowie H- und P-Sätze und Ihre Bedeutung 8 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik H-Sätze: Hazard Statements (Gefahrenhinweise) H200-Reihe: Physikalische Gefahren H200 Instabil explosiv. H201 Explosiv Gefahr der Massenexplosion. H202 Explosiv große Gefahr durch Splitter Spreng- und Wurfstücke. H203 Explosiv Gefahr durch Feuer Luftdruck oder Splitter Spreng- und Wurfstücke. H204 Gefahr durch Feuer oder Splitter Spreng- und Wurfstücke. H205 Gefahr der Massenexplosion bei Feuer. H220 Extrem entzündbares Gas. H221 Entzündbares Gas. H222 Extrem entzündbares Aerosol. H223 Entzündbares Aerosol. H224 Flüssigkeit und Dampf extrem entzündbar. H225 Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar. H226 Flüssigkeit und Dampf entzündbar. H228 Entzündbarer Feststoff. H229 Behälter steht unter Druck: kann bei Erwärmung bersten. H230 Kann auch in Abwesenheit von Luft explosionsartig reagieren. H231 Kann auch in Abwesenheit von Luft bei erhöhtem Druck und/oder erhöhter Temperatur explosionsartig reagieren H240 Erwärmung kann Explosion verursachen. H241 Erwärmung kann Brand oder Explosion verursachen. H242 Erwärmung kann Brand verursachen. H250 Entzündet sich in Berührung mit Luft von selbst. 9 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik 10 H251 Selbsterhitzungsfähig kann in Brand geraten. H252 In großen Mengen selbsterhitzungsfähig kann in Brand geraten. H260 In Berührung mit Wasser entstehen entzündbare Gase die sich spontan entzünden können. H261 In Berührung mit Wasser entstehen entzündbare Gase. H270 Kann Brand verursachen oder verstärken Oxidationsmittel. H271 Kann Brand oder Explosion verursachen starkes Oxidationsmittel. H272 Kann Brand verstärken Oxidationsmittel. H280 Enthält Gas unter Druck kann bei Erwärmung explodieren. H281 H290 Enthält tiefgekühltes Gas kann Kälteverbrennungen oder – Verletzungen verursachen Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. H300-Reihe: Gesundheitsgefahren H300 Lebensgefahr bei Verschlucken. H301 Giftig bei Verschlucken. H302 Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. H304 Kann bei Verschlucken und Eindringen in die Atemwege tödlich sein. H310 Lebensgefahr bei Hautkontakt. H311 Giftig bei Hautkontakt. H312 Gesundheitsschädlich bei Hautkontakt. H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut Augenschäden. H315 Verursacht Hautreizungen. H317 Kann allergische Hautreaktionen verursachen. und schwere 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik H318 Verursacht schwere Augenschäden. H319 Verursacht schwere Augenreizung. H330 Lebensgefahr bei Einatmen. H331 Giftig bei Einatmen. H332 Gesundheitsschädlich bei Einatmen. H334 Kann bei Einatmen Allergie 11 asthmaartige Symptome oder Atembeschwerden verursachen. H335 Kann die Atemwege reizen. H336 Kann Schläfrigkeit und Benommenheit verursachen. Kann genetische Defekte verursachen (Expositionsweg angeben H340 sofern schlüssig belegt ist dass diese Gefahr bei keinem anderen Expositionsweg besteht). Kann vermutlich genetische Defekte verursachen (Expositionsweg H341 angeben sofern schlüssig belegt ist dass diese Gefahr bei keinem anderen Expositionsweg besteht). Kann Krebs erzeugen (Expositionsweg angeben sofern schlüssig H350 belegt ist dass diese Gefahr bei keinem anderen Expositionsweg besteht). H350i Kann bei Einatmen Krebs erzeugen. Kann vermutlich Krebs erzeugen (Expositionsweg angeben sofern H351 schlüssig belegt ist dass diese Gefahr bei keinem anderen Expositionsweg besteht). Kann die Fruchtbarkeit beeinträchtigen oder das Kind im Mutterleib H360 schädigen (konkrete Wirkung angeben sofern bekannt) (Expositionsweg angeben sofern schlüssig belegt ist dass die Gefahr bei keinem anderen Expositionsweg besteht). H360F Kann die Fruchtbarkeit beeinträchtigen. H360D Kann das Kind im Mutterleib schädigen. H360FD Kann die Fruchtbarkeit Mutterleib schädigen. beeinträchtigen. Kann das Kind im 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik H360Fd H360Df 12 Kann die Fruchtbarkeit beeinträchtigen. Kann vermutlich das Kind im Mutterleib schädigen. Kann das Kind im Mutterleib schädigen. Kann vermutlich die Fruchtbarkeit beeinträchtigen. Kann vermutlich die Fruchtbarkeit beeinträchtigen oder das Kind H361 im Mutterleib schädigen (konkrete Wirkung angeben sofern bekannt) (Expositionsweg angeben sofern schlüssig belegt ist dass die Gefahr bei keinem anderen Expositionsweg besteht). H361f Kann vermutlich die Fruchtbarkeit beeinträchtigen. H361d Kann vermutlich das Kind im Mutterleib schädigen. H361fd H362 Kann vermutlich die Fruchtbarkeit beeinträchtigen. Kann vermutlich das Kind im Mutterleib schädigen. Kann Säuglinge über die Muttermilch schädigen. Schädigt die Organe (oder alle betroffenen Organe nennen sofern H370 bekannt) (Expositionsweg angeben sofern schlüssig belegt ist dass diese Gefahr bei keinem anderen Expositionsweg besteht). Kann die Organe schädigen (oder alle betroffenen Organe nennen H371 sofern bekannt) (Expositionsweg angeben sofern schlüssig belegt ist dass diese Gefahr bei keinem anderen Expositionsweg besteht). Schädigt die Organe (alle betroffenen Organe nennen) bei längerer H372 oder wiederholter Exposition (Expositionsweg angeben wenn schlüssig belegt ist dass diese Gefahr bei keinem anderen Expositionsweg besteht). bei längerer oder wiederholter Exposition (Expositionsweg angeben H373 wenn schlüssig belegt ist dass diese Gefahr bei keinem anderen Expositionsweg besteht). H300+ H310 Lebensgefahr bei Verschlucken oder Hautkontakt. H300+ H310+ Lebensgefahr bei Verschlucken Hautkontakt oder Einatmen. H330 H300+ H330 Lebensgefahr bei Verschlucken oder Einatmen. 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik H301+ H311 13 Giftig bei Verschlucken oder Hautkontakt. H301+ H311+ Giftig bei Verschlucken Hautkontakt oder Einatmen. H331 H301+ H331 H302+ H312 H302+ H312+ H332 H302+ H332 H310+ H330 H311+ H331 H312+ H332 Giftig bei Verschlucken oder Einatmen. Gesundheitsschädlich bei Verschlucken oder Hautkontakt. Gesundheitsschädlich bei Verschlucken Hautkontakt oder Einatmen. Gesundheitsschädlich bei Verschlucken oder Einatmen. Lebensgefahr bei Hautkontakt oder Einatmen. Giftig bei Hautkontakt oder Einatmen. Gesundheitsschädlich bei Hautkontakt oder Einatmen. H400-Reihe: Umweltgefahren H400 Sehr giftig für Wasserorganismen. H410 Sehr giftig für Wasserorganismen mit langfristiger Wirkung. H411 Giftig für Wasserorganismen mit langfristiger Wirkung. H412 Schädlich für Wasserorganismen mit langfristiger Wirkung. H413 H420 Kann für Wasserorganismen schädlich sein mit langfristiger Wirkung. Schädigt die öffentliche Gesundheit und die Umwelt durch 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik 14 Ozonabbau in der äußeren Atmosphäre. EUH-Sätze EUH001 In trockenem Zustand explosiv. Mit und ohne Luft explosionsfähig. (Mit der 4. Anpassung an den EUH006 Technischen Fortschritt wird diese Kennung aufgehoben und durch P420 ersetzt) EUH014 EUH018 Reagiert heftig mit Wasser. Kann bei Verwendung explosionsfähige / entzündbare Dampf /Luft Gemische bilden. EUH019 Kann explosionsfähige Peroxide bilden. EUH029 Entwickelt bei Berührung mit Wasser giftige Gase. EUH031 Entwickelt bei Berührung mit Säure giftige Gase. EUH032 Entwickelt bei Berührung mit Säure sehr giftige Gase. EUH044 Explosionsgefahr bei Erhitzen unter Einschluss. (EUH05 9 Die Ozonschicht schädigend. Satz wurde ersetzt durch den nachträglich hinzugefügten H420 - mit Verordnung (EU) Nr. 286/2011 (2. ATP der CLP Verordnung) Anhang I Abschnitt 5.) EUH066 Wiederholter Kontakt kann zu spröder oder rissiger Haut führen. EUH070 Giftig bei Berührung mit den Augen. EUH071 Wirkt ätzend auf die Atemwege. EUH201 EUH201 A Enthält Blei. Nicht für den Anstrich von Gegenständen verwenden die von Kindern gekaut oder gelutscht werden könnten. Achtung! Enthält Blei. Cyanacrylat. Gefahr. Klebt innerhalb von Sekunden Haut und EUH202 Augenlider zusammen. Darf nicht in die Hände von Kindern gelangen. 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik 15 EUH203 Enthält Chrom(VI). Kann allergische Reaktionen hervorrufen. EUH204 Enthält Isocyanate. Kann allergische Reaktionen hervorrufen. EUH205 EUH206 Enthält epoxidhaltige Verbindungen. Kann allergische Reaktionen hervorrufen. Achtung! Nicht zusammen mit anderen Produkten verwenden da gefährliche Gase (Chlor) freigesetzt werden können. Achtung! EUH207 Enthält gefährliche Cadmium. Dämpfe. Bei Hinweise der Verwendung entstehen des Herstellers beachten. Sicherheitsanweisungen einhalten. EUH208 EUH209 EUH209 A EUH210 EUH401 Enthält (Name des sensibilisierenden Stoffes). Kann allergische Reaktionen hervorrufen. Kann bei Verwendung leicht entzündbar werden. Kann bei Verwendung entzündbar werden. Sicherheitsdatenblatt auf Anfrage erhältlich. Zur Vermeidung von Risiken für Mensch und Umwelt die Gebrauchsanleitung einhalten. P-Sätze: Precautionary Statements (Sicherheitshinweise) P100-Reihe: Allgemeines P101 Ist ärztlicher Rat erforderlich Kennzeichnungsetikett bereithalten. P102 Darf nicht in die Hände von Kindern gelangen. P103 Vor Gebrauch Kennzeichnungsetikett lesen. Verpackung oder 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik 16 P200-Reihe: Prävention P201 Vor Gebrauch besondere Anweisungen einholen. P202 Vor Gebrauch alle Sicherheitshinweise lesen und verstehen. P210 P211 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellenarten fernhalten. Nicht rauchen. Nicht gegen offene Flamme oder andere Zündquelle sprühen. Von P220 Kleidung /…/ brennbaren Materialien fernhalten/entfernt aufbewahren. (Die vom Gesetzgeber offen gelassene Einfügung ist vom Inverkehrbringer zu ergänzen) Mischen mit brennbaren Stoffen / … unbedingt verhindern. (Die P221 vom Gesetzgeber offen gelassene Einfügung ist vom Inverkehrbringer zu ergänzen) P222 P223 P230 Kontakt mit Luft nicht zulassen. Nach dem 1. Dezember 2014 mit Anpassung an 4. ATP: Berührung mit Luft vermeiden. Aufflammen unbedingt verhindern. Nach dem 1. Dezember 2014 mit Anpassung an 4. ATP: Keinen Kontakt mit Wasser zulassen. Feucht halten mit … . (Die vom Gesetzgeber offen gelassene Einfügung ist vom Inverkehrbringer zu ergänzen) P231 Unter inertem Gas handhaben. P232 Vor Feuchtigkeit schützen. P233 Behälter dicht verschlossen halten. P234 Nur im Originalbehälter aufbewahren. P235 Kühl halten. P240 Behälter und zu befüllende Anlage erden. Explosionsgeschützte elektrische Betriebsmittel / Lüftungsanlage/ P241 Beleuchtung / … verwenden. (Die vom Gesetzgeber offen gelassene Einfügung ist vom Inverkehrbringer zu ergänzen) P242 Nur funkenfreies Werkzeug verwenden. P243 Maßnahmen gegen elektrostatische Aufladungen treffen. 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik P244 P250 P251 P260 P261 P262 P263 P264 17 Druckminderer frei von Fett und Öl halten. Nicht schleifen / stoßen / … / reiben. (Die vom Gesetzgeber offen gelassene Einfügung ist vom Inverkehrbringer zu ergänzen) Nicht durchstechen oder verbrennen auch nicht Staub / Rauch / Gas / Nebel / Dampf / Aerosol nicht einatmen. Einatmen von Staub / Rauch / Gas / Nebel / Dampf / Aerosol vermeiden. Nicht in die Augen auf die Haut oder auf die Kleidung gelangen lassen. Kontakt während der Schwangerschaft / und der Nach Gebrauch … gründlich waschen. (Die vom Gesetzgeber offen gelassene Einfügung ist vom Inverkehrbringer zu ergänzen) P271 Nur im Freien oder in gut belüfteten Räumen verwenden. P280 Stillzeit vermeiden. Bei Gebrauch nicht essen, trinken oder rauchen. P273 der Verwendung. P270 P272 nach Kontaminierte Arbeitskleidung nicht außerhalb des Arbeitsplatzes tragen. Freisetzung in die Umwelt vermeiden. Schutzhandschuhe / Schutzkleidung / Augenschutz / Gesichtsschutz tragen. Vorgeschriebene persönliche Schutzausrüstung verwenden. (Mit P281 Inkrafttreten der 4. Anpassung an den Technischen Fortschritt am1. Dezember 2014 wird diese Kennung aufgehoben) P282 Schutzhandschuhe / Gesichtsschild / Augenschutz mit Kälteisolierung tragen. P283 Schwer entflammbare / flammhemmende Kleidung tragen. P284 Atemschutz tragen. P285 Bei unzureichender Belüftung Atemschutz tragen. (Mit Inkrafttreten der 4. Anpassung an den Technischen Fortschritt am1. Dezember 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik 2014 wird diese Kennung aufgehoben) P231+P 232 P235+P 410 Unter inertem Gas handhaben. Vor Feuchtigkeit schützen. Kühl halten. Vor Sonnenbestrahlung schützen. P300-Reihe: Reaktion P301 Bei Verschlucken: P302 Bei Berührung mit der Haut: P303 Bei Berührung mit der Haut (oder dem Haar): P304 Bei Einatmen: P305 Bei Kontakt mit den Augen: P306 Bei kontaminierter Kleidung: Bei Exposition: (Mit Inkrafttreten der 4. Anpassung an den P307 Technischen Fortschritt am 1. Dezember 2014 wird diese Kennung aufgehoben) P308 Bei Exposition oder falls betroffen: Bei Exposition oder Unwohlsein: (Mit Inkrafttreten der 4 Anpassung P309 an den Technischen Fortschritt am 1. Dezember 2014 wird diese Kennung aufgehoben). P310 Sofort Giftinformationszentrum Arzt oder … anrufen. P311 Giftinformationszentrum Arzt oder … anrufen. P312 Bei Unwohlsein Giftinformationszentrum Arzt oder … anrufen. P313 Ärztlichen Rat einholen / ärztliche Hilfe hinzuziehen. P314 Bei Unwohlsein ärztlichen Rat einholen / ärztliche Hilfe hinzuziehen. P315 Sofort ärztlichen Rat einholen / ärztliche Hilfe hinzuziehen. P320 Besondere Behandlung dringend erforderlich (siehe … auf diesem 18 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik 19 Kennzeichnungsetikett). (Die vom Gesetzgeber offen gelassene Einfügung ist vom Inverkehrbringer zu ergänzen) Besondere P321 Behandlung (siehe … auf diesem Kennzeichnungsetikett). (Die vom Gesetzgeber offen gelassene Einfügung ist vom Inverkehrbringer zu ergänzen) Gezielte Maßnahmen (siehe … auf diesem Kennzeichnungsetikett). (Die P322 vom Gesetzgeber offen gelassene Einfügung ist vom Inverkehrbringer zu ergänzen) (Mit Inkrafttreten der 4. Anpassung an den Technischen Fortschritt am1. Dezember2014 wird diese Kennung aufgehoben) P330 Mund ausspülen. P331 Kein Erbrechen herbeiführen. P332 Bei Hautreizung: P333 Bei Hautreizung oder -ausschlag: P334 In kaltes Wasser tauchen / nassen Verband anlegen. P335 Lose Partikel von der Haut abbürsten. P336 P337 P338 P340 Vereiste Bereiche mit lauwarmem Wasser auftauen. Betroffenen Bereich nicht reiben. Bei anhaltender Augenreizung: Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen Weiter ausspülen. Die betroffene Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Bei Atembeschwerden an die frische Luft bringen und in einer P341 Position ruhigstellen die das Atmen erleichtert. (Mit Inkrafttreten der 4. Anpassung an den Technischen Fortschritt am 1. Dezember2014 wird diese Kennung aufgehoben) P342 Bei Symptomen der Atemwege: Behutsam mit viel Wasser und Seife waschen. (Mit Inkrafttreten P350 der 4. Anpassung an den Technischen Fortschritt Dezember2014 wird diese Kennung aufgehoben) am 1. 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik P351 20 Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Mit viel Wasser und Seife waschen. Mit Inkrafttreten der 4. P352 Anpassung an den Technischen Fortschritt am 1. Dezember 2014 Mit viel Wasser / … waschen. P353 P360 P361 Haut mit Wasser abwaschen / duschen. Kontaminierte Kleidung und Haut sofort mit viel Wasser abwaschen und danach Kleidung ausziehen. Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Kontaminierte P362 Kleidung ausziehen und vor erneutem Tragen waschen. Mit Inkrafttreten der 4. Anpassung an den Technischen Fortschritt am 1. Dezember 2014 Kontaminierte Kleidung ausziehen. P363 Kontaminierte Kleidung vor erneutem Tragen waschen. P364 Und vor erneutem Tragen waschen. P370 Bei Brand: P371 Bei Großbrand und großen Mengen: P372 Explosionsgefahr bei Brand. P373 P374 Keine Brandbekämpfung wenn das Feuer explosive Stoffe / Gemische / Erzeugnisse erreicht. Brandbekämpfung mit üblichen Vorsichtsmaßnahmen angemessener Entfernung. P375 Wegen Explosionsgefahr Brand aus der Entfernung bekämpfen. P376 Undichtigkeit beseitigen wenn gefahrlos möglich. P377 P378 aus Brand von ausströmendem Gas: Nicht löschen bis Undichtigkeit gefahrlos beseitigt werden kann. … zum Löschen verwenden. (Die vom Gesetzgeber offen gelassene Einfügung ist vom Inverkehrbringer zu ergänzen) P380 Umgebung räumen. P381 Alle Zündquellen entfernen wenn gefahrlos möglich. 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik P390 Verschüttete Mengen aufnehmen um 21 Materialschäden zu vermeiden. P391 Verschüttete Mengen aufnehmen. P301+P Bei 310 anrufen. P301+P Bei Verschlucken: Bei Unwohlsein Giftinformationszentrum Arzt 312 oder … anrufen. Verschlucken: Sofort Giftinformationszentrum Arzt oder… P301+P 330+P3 Bei Verschlucken: Mund ausspülen. Kein Erbrechen herbeiführen. 31 P302+P Bei Kontakt mit der Haut: In kaltes Wasser tauchen / nassen 334 Verband anlegen. P302+P 350 Bei Kontakt mit der Haut: Behutsam mit viel Wasser und Seife waschen. (Mit Inkrafttreten der 4. Anpassung an den Technischen Fortschritt am 1. Dezember 2014 wird diese Kennung aufgehoben) Bei Kontakt mit der Haut: Mit viel Wasser und Seife waschen. Mit P302+P Inkrafttreten der 4. Anpassung an den Technischen Fortschritt am 352 1. Dezember 2014. Bei Berührung mit der Haut: Mit viel Wasser waschen. P303+P Bei Kontakt mit der Haut (oder dem Haar): Alle beschmutzten 361+P3 getränkten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser 53 abwaschen/duschen. P304+P Bei Einatmen: Die Person an die frische Luft bringen und für 340 ungehinderte Atmung sorgen. Bei Einatmen: Bei Atembeschwerden an die frische Luft bringen P304+P und in einer Position ruhigstellen die das Atmen erleichtert. (Mit 341 Inkrafttreten der 4. Anpassung an den Technischen Fortschritt am 1. Dezember 2014 wird diese Kennung aufgehoben) P305+P Bei Kontakt mit den Augen: Einige Minuten lang behutsam mit 351+P3 Wasser 38 entfernen. Weiter spülen. P306+P Bei Kontakt mit der Kleidung: Kontaminierte Kleidung und Haut 360 sofort mit viel Wasser abwaschen und danach Kleidung ausziehen. spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik P307+P 311 22 Bei Exposition: Giftinformationszentrum oder Arzt anrufen. P308+P Bei Exposition oder falls betroffen :Giftinformationszentrum Arzt 311 oder … anrufen. P308+P Bei Exposition oder falls betroffen: Ärztlichen Rat Einholen / 313 ärztliche Hilfe hinzuziehen. P309+P 311 Bei Exposition oder Unwohlsein: Giftinformationszentrum oder Arzt anrufen. (Mit Inkrafttreten der 4. Anpassung an den Technischen Fortschritt am 1. Dezember 2014 wird diese Kennung aufgehoben) P332+P Bei 313 hinzuziehen. P333+P Bei Hautreizung oder -ausschlag: Ärztlichen Rat einholen / ärztliche 313 Hilfe hinzuziehen. P335+P Lose Partikel von der Haut abbürsten. In kaltes Wasser tauchen 334 /nassen Verband anlegen. P337+P Bei anhaltender Augenreizung: Ärztlichen Rat einholen / ärztliche 313 Hilfe hinzuziehen. P342+P Bei Symptomen der Atemwege: Giftinformationszentrum Arzt oder 311 … anrufen. P361+P Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen und vor 364 erneutem Tragen waschen. P362+P Kontaminierte 364 waschen. P370+P 376 Hautreizung: Ärztlichen Kleidung Rat einholen ausziehen und vor / ärztliche erneutem Hilfe Tragen Bei Brand: Undichtigkeit beseitigen wenn gefahrlos möglich. P370+P Bei Brand: … zum Löschen verwenden. (Die vom Gesetzgeber offen 378 gelassene Einfügung ist vom Inverkehrbringer zu ergänzen) P370+P 380 P370+P 380+P3 75 Bei Brand: Umgebung räumen. Bei Brand: Umgebung räumen. Wegen Explosionsgefahr Brand aus der Entfernung bekämpfen. 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik P371+P 380+P3 75 23 Bei Großbrand und großen Mengen: Umgebung räumen. Wegen Explosionsgefahr Brand aus der Entfernung bekämpfen. P400-Reihe: Aufbewahrung P401 … aufbewahren. (Die vom Gesetzgeber offen gelassene Einfügung ist vom Inverkehrbringer zu ergänzen) P402 An einem trockenen Ort aufbewahren. P403 An einem gut belüfteten Ort aufbewahren. P404 In einem geschlossenen Behälter aufbewahren. P405 Unter Verschluss aufbewahren. In korrosionsbeständigem / … Behälter mit korrosionsbeständiger P406 Auskleidung aufbewahren. (Die vom Gesetzgeber offen gelassene Einfügung ist vom Inverkehrbringer zu ergänzen) P407 Luftspalt zwischen Stapeln / Paletten lassen. P410 Vor Sonnenbestrahlung schützen. Bei Temperaturen von nicht mehr als … °C / … aufbewahren. (Die P411 vom Gesetzgeber offen gelassene Einfügung ist vom Inverkehrbringer zu ergänzen) P412 Nicht Temperaturen von mehr als 50 °C aussetzen. Schüttgut in Mengen von mehr als … kg bei Temperaturen von P413 nicht mehr als … °C aufbewahren. (Die vom Gesetzgeber offen gelassene Einfügung ist vom Inverkehrbringer zu ergänzen) P420 P422 Von anderen Materialien entfernt aufbewahren. Inhalt in / unter … aufbewahren. (Die vom Gesetzgeber offen gelassene Einfügung ist vom Inverkehrbringer zu ergänzen) P402+P In einem geschlossenen 404 aufbewahren. P403+P Behälter dicht Behälter verschlossen an an einem einem gut trockenen Ort belüfteten Ort 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik 233 P403+P 235 24 aufbewahren. Kühl an einem gut belüfteten Ort aufbewahren. P410+P Vor Sonnenbestrahlung geschützt an einem gut belüfteten Ort 403 aufbewahren. P410+P Vor Sonnenbestrahlung schützen und nicht Temperaturen von mehr 412 als 50 °C aussetzen. P411+P 235 Kühl und bei Temperaturen von nicht mehr als … °C aufbewahren. (Die vom Gesetzgeber offen gelassene Einfügung ist vom Gesetzgeber offen Inverkehrbringer zu ergänzen) P500-Reihe: Entsorgung P501 P502 Inhalt / Behälter … zuführen. (Die vom gelassene Einfügung ist vom Inverkehrbringer zu ergänzen) Informationen zur Wiederverwendung/Wiederverwertung Hersteller/Lieferanten erfragen. beim 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik 25 Inhalt 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik ......................................................... 28 1.1 Sicheres Arbeiten am Abzug (Demonstrationsversuch, Assistent/in)................... 28 1.2 Der Bunsenbrenner .................................................................................... 29 1.3 Präzision und Wiederholbarkeit ..................................................................... 30 1.4 Trennung von Stoffgemischen ...................................................................... 33 1.5 Spektralanalytik ......................................................................................... 35 1.6 Kristallisationen ......................................................................................... 36 2 Chemisches Gleichgewicht und Löslichkeitsprodukt .......................................... 37 2.1 Konzentrationsabhängigkeit chemischer Gleichgewichte ................................... 37 2.2 pH-Abhängigkeit chemischer Gleichgewichte .................................................. 38 2.3 Temperaturabhängigkeit chemischer Gleichgewichte ....................................... 39 2.4 Temperatur- und Konzentrationsabhängigkeit chemischer Gleichgewichte ........... 40 2.5 pH-Abhängigkeit von Sulfidfällungen ............................................................. 42 2.6 Fällungsproben .......................................................................................... 45 2.7 Schmelzpunkte, Eutektikum ......................................................................... 49 2.8 Soda-Pottasche Aufschluss .......................................................................... 50 3 Versuche zu Säuren und Basen .................................................................... 52 3.1 pH-Wert Bestimmung ................................................................................. 52 3.2 Experimentelle Bestimmung des Dissoziationsgrades α und der Säurekonstante KS ............................................................................................................... 54 3.3 pH-Werte von Salzlösungen ......................................................................... 55 3.4 Puffer ....................................................................................................... 56 3.5 Amphoterie ............................................................................................... 61 4 Versuche zu Redoxreaktionen ...................................................................... 62 4.1 Redoxreaktionen aufstellen .......................................................................... 62 4.2 Reaktionsverhalten verschiedener Metalle ...................................................... 64 4.3 Eigenschaften von Schwefelsäure ................................................................. 65 4.4 Eigenschaften von Salpetersäure .................................................................. 67 4.5 Versuche zur pH-Abhängigkeit von Redoxreaktionen ....................................... 69 4.6 Redoxamphothere Verbindungen .................................................................. 75 4.7 Disproportionierungs- und Komproportionierungsreaktionen ............................. 78 4.8 Test auf Oxidations- bzw. Reduktionsmittel .................................................... 82 4.9 Einstufung von Oxidations- bzw. Reduktionsmittel nach ihrer Stärke .................. 83 4.10 Erstellen einer empirischen Spannungsreihe ................................................... 85 5 Versuche zur Komplexchemie ....................................................................... 88 5.1 Kupferkomplexe ......................................................................................... 88 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik 26 5.2 Cobaltkomplexe ......................................................................................... 90 5.3 Farbigkeit verschiedener Cobalt- und Kupfer-Komplexe .................................... 91 5.4 Glycin ....................................................................................................... 93 5.5 Komplexstabilitätskonstante und Löslichkeitsprodukt ....................................... 94 5.6 Komplexstabilität am Beispiel des Tetramminkupfer(II)- und Tetracyanokupfer(I)komplexes ................................................................................................ 98 5.7 Extraktion von Cobalt aus einer Lösung von Co2+ und Ni2+-Salzen ...................... 99 6 Ausgewählte Reaktionen der qualitativen Analyse ......................................... 101 6.1 Konzept Säure/Base ................................................................................. 102 6.2 Konzept Redox-Reaktionen ........................................................................ 104 6.3 Konzept: Löslichkeitsprodukt und Redox-Reaktion ......................................... 105 6.4 Konzept: Redox-Reaktion .......................................................................... 108 6.5 Komplexstabilität, Fällung.......................................................................... 109 6.6 Redox-Reaktionen und Fluoreszenz ............................................................. 112 6.7 Redox-Reaktionen .................................................................................... 113 6.8 Konzept: Säure/Base, Redox, Komplexbildung .............................................. 116 6.9 Kationentrennungsgang am Beispiel des „alkalischen Sturzes“ ........................ 117 6.10 Flammenfärbung verschiedener Kationen ..................................................... 121 7 Anhang ................................................................................................... 122 7.1 Summenformeln, Valenzstrichformeln und Oxidationszahlen ........................... 122 7.2 Reaktionsgleichungen für Kapitel 0 ............................................................. 131 7.3 Reagenzienliste ........................................................................................ 134 7.4 Chemikalien des Praktikums ...................................................................... 136 8 Notizen ................................................................................................... 142 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik 27 Bedeutung der Farbkodierung, Fettmarkierung: Arbeitsvorschrift, Arbeitsanweisung = In Fettdruck gehaltener Tabellenrahmen Variieren Sie nun den Standort des Becherglases im Abzug. Platzieren Sie es An der hinteren Abzugswand Im vorderen Abzugsdrittel Direkt an der Abzugsscheibe Auswertung, Beobachtung, Formulierung von Reaktionsgleichungen = Grüner linksseitigseitig angebrachter Balken Kreuzen Sie an, welche Positionierung der Kristallisierschale im Abzug sich am besten zum Arbeiten eignet! Bei der Wahl des Standortes sollten Sie berücksichtigen, dass kein Nebel aus dem Abzug austreten darf und Sie sich während des Arbeitens mit dem Kopf außerhalb des Abzuges befinden! Formulieren Sie, welche Regeln beim Arbeiten im Abzug beachtet werden müssen! Beim Umgang mit welchen Stoffen ist unbedingt im Abzug zu arbeiten? Wann muss das Arbeiten am Abzug aus Sicherheitsgründen eingestellt werden? 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik 28 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik 1.1 Sicheres Arbeiten am Abzug (Demonstrationsversuch, Assistent/in) Die Funktion des Abzuges ist, Gase, leicht flüchtige Verbindungen oder Aerosole aus der Raumluft fernzuhalten, so dass diese nicht eingeatmet werden. Der Frontschieber dient zusätzlich als Spritzschutz. Mit folgendem Experiment können Sie anschaulich untersuchen, wann der Abzug voll funktionsfähig ist. Stellen Sie ein Becherglas, das zur Hälfte mit warmem Wasser gefüllt ist, in die Mitte des Abzugs. Geben Sie festes Kohlendioxid (Trockeneis, Achtung: -78 °C!) in das Becherglas. Durch die Kondensation der Luftfeuchtigkeit am kalten Kohlendioxid-Gas entstehen weiße Nebel. Beobachten Sie die Verteilung des Nebels im Abzug bei: Vollständig geschlossenem Frontschieber Halb geöffnetem Frontschieber Vollständig geschlossenem Frontschieber bei geöffneter Seitenscheibe Vollständig geöffnetem Frontschieber Sie können auch zwischen offenem und geschlossenem Zustand wechseln und beobachten, bis zu welcher Stellung des Frontschiebers noch Nebel aus dem Abzug austritt Kreuzen Sie an, bei welcher Stellung des Frontschiebers kein Nebel aus dem Abzug in die Raumluft austritt! Variieren Sie nun den Standort des Becherglases im Abzug. Platzieren Sie es An der hinteren Abzugswand Im vorderen Abzugsdrittel Direkt an der Abzugsscheibe Kreuzen Sie an, welche Positionierung des Becherglases im Abzug sich am besten zum Arbeiten eignet! Bei der Wahl des Standortes sollten Sie berücksichtigen, dass kein Nebel aus dem Abzug austreten darf und Sie sich während des Arbeitens mit dem Kopf außerhalb des Abzuges befinden! Formulieren Sie, welche Regeln beim Arbeiten im Abzug beachtet werden müssen! 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik 29 Beim Umgang mit welchen Stoffen ist unbedingt im Abzug zu arbeiten? Wann muss das Arbeiten am Abzug aus Sicherheitsgründen eingestellt werden? 1.2 Der Bunsenbrenner Ein Reagenzglas wird bis etwa zur Hälfte mit Wasser gefüllt und mit einer Reagenzglasklammer senkrecht in die nichtleuchtende Bunsenbrennerflamme gehalten (leicht geöffnete Luftzufuhr). Nach kurzer Zeit schießt das Wasser aus dem Reagenzglas heraus (Vorsicht, heiß!). Der sich am Boden des Reagenzglases bildende Wasserdampf kann nicht schnell genug in Blasenform entweichen und schiebt die Wassersäule vor sich her (Siedeverzug). Führen Sie diesen Versuch im Abzug durch, richten Sie die Öffnung des Reagenzglases nicht auf Personen! Um ein Gefühl zu bekommen, wann ein Siedeverzug einsetzt, sollte der Versuch zwei bis drei Mal wiederholt werden. Sie können dabei auch die Luftzufuhr des Bunsenbrenners erhöhen bzw. erniedrigen. Woran merken Sie, dass ein Siedeverzug kurz bevor steht? Das Reagenzglas wird nur zu etwa einem Viertel mit Wasser gefüllt. Dann wird es schräg, die Öffnung des Reagenzglases in Richtung hinterer Abzugswand gerichtet, in die nichtleuchtende Bunsenbrennerflamme gehalten und dabei ständig geschüttelt. Das Wasser siedet nun gleichmäßig und spritzt nicht mehr heraus, weil die lokale Überhitzung und der Siedeverzug vermieden werden. 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik 30 Fassen Sie kurz stichwortartig zusammen, was Sie beim Erhitzen von Stoffen im Reagenzglas beachten müssen! 1.3 Präzision und Wiederholbarkeit Pipettieren Sie mit einer 5 mL Messpipette zehnmal je 5 mL Wasser in ein Becherglas, das auf einer Waage steht. Notieren Sie die jeweilige Masse an Wasser (gerundet auf die 3. Nachkommastelle), die Sie in jedem Arbeitsschritt pipettieren (nach jedem Wiegen muss die Waage tariert werden). Wiederholen Sie den Versuch unter Verwendung einer 5 mL Vollpipette. Messpipetten Vollpipetten 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik 31 Berechnen Sie unter Verwendung der angegebenen Formeln aus den erhaltenen Versuchswerten den jeweiligen Mittelwert, die Varianz und die absolute Standardabweichung! Mittelwert: Varianz: … Absolute Standardabweichung: √ 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik Messwerte Messpipette/[g] 32 Vollpipette/[g] 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Mittelwert Absolute Standardabweichung Durch Vergleich der errechneten absoluten Standardabweichungen können Sie feststellen, mit welchem der beiden Pipettentypen Sie genauer pipettieren können. Welcher Pipettentyp ist das? 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik 33 1.4 Trennung von Stoffgemischen Stellen Sie 2.00 g eines Gemisches her, das Kupfer(II)-chlorid-Dihydrat (grünblau), Zimtsäure (E-Konfiguration, farblos) und Sand im Gewichtsverhältnis 3:3:2 enthält. Wieviel der jeweiligen Komponente müssen Sie einwiegen, wenn Sie 2.00 g des Gemisches benötigen? m (Kupferchlorid-Dihydrat): m (Zimtsäure): m (Sand): Geben Sie 2.00 g des Gemisches in eine mit angefeuchtetem Filterpapier (klein) ausgelegte Nutsche, die Sie auf einer Saugflasche platzieren. Fixieren Sie Ihre Abnutschvorrichtung mit Hilfe der Stativstange, Platte und Stativklemme. Übergießen Sie das Gemisch mit 10 mL destilliertem Wasser und rühren vorsichtig mit dem Spatel, ohne den Filter zu beschädigen. Schließen Sie die Saugflasche an das Hausvakuum an, die entstandene blaue Lösung wird durch das angelegte Vakuum in die Saugflasche gezogen, die Feststoffe verbleiben auf dem Filter. Entfernen Sie das Vakuum und geben Sie erneut 10 mL destilliertes Wasser auf den Filter, rühren vorsichtig um und setzen die Saugflasche erneut unter Vakuum. Wiederholen Sie den Vorgang mit je 10 mL destilliertem Wasser so lange, bis das Filtrat farblos ist. Füllen Sie den Inhalt der Saugflasche in ein Becherglas. Welche der drei Komponenten haben Sie dadurch abgetrennt? Geben Sie nun 10 mL Ethanol auf den Filter und rühren vorsichtig um. Setzen Sie die Saugflasche unter Vakuum und Filtrieren die ethanolische Lösung in die Saugflasche. Entfernen Sie das Vakuum, geben erneut 10 mL Ethanol auf den Filter und rühren vorsichtig um. Nach erneuter Vakuumfiltration geben Sie den Inhalt der Saugflasche in ein 250 mL Becherglas und fügen 100 mL Wasser zu. 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik 34 a) Es bildet sich im Becherglas ein weißer Niederschlag bestehend aus? b) Welcher Stoff auf dem Filter verblieben? c) Geben Sie den auf dem Filter verbliebenen Feststoff in eine Porzellanschale (Wiegen Sie zuvor das Tara der Porzellanschale aus!). Welche Masse erhalten Sie? d) Vergleichen Sie die eben ausgewogene Masse mit ihrer Ausgangsmasse. Welchen Masseverlust haben Sie? e) Tauschen Sie nun den Filter gegen einen Großen aus und filtrieren den weißen Niederschlag aus a) unter Vakuum mit Ihrem Glastrichter ab. Sie haben nun eine Trennung des Stoffgemisches erreicht. Bestimmen Sie die Masse des Niederschlags wie unter c). Welche Eigenschaft der Stoffe haben Sie sich für die Trennung zu Nutze gemacht? Substanz Löslich in CuCl2 2 H2O Zimtsäure Sand Geben Sie nach einer Recherche die Struktur der Zimtsäure (E-Konfiguration) wieder. Warum ist Zimtsäure sehr schwer wasserlöslich? Wie ist die Löslichkeit nach Arzneibuch definiert? 1 Versuche zur Allgemeinen Labortechnik 35 1.5 Spektralanalytik Spannen Sie ein vorher justiertes Spektroskop im Abzug in eine Klemme ein und richten es auf die Bunsenbrennerflamme aus. Geben Sie etwas Natriumchlorid in eine Vertiefung einer Tüpfelplatte, etwas Strontiumnitrat in eine zweite und konzentrierte Salzsäure in eine dritte Vertiefung. Feuchten Sie ein Magnesiastäbchen mit der konzentrierten Salzsäure an und nehmen Sie eine kleine Menge Natriumchlorid damit auf. Bringen Sie anschließend das Magnesiastäbchen in die nichtleuchtende Bunsenbrennerflamme. Eine zweite Person blickt zeitgleich durch das Spektroskop und beobachtet, welche Spektrallinie(n) zu erkennen sind. Wiederholen Sie den Versuch unter Verwendung von Strontiumnitrat. Welche Spektrallinie(n) sind hier zu beobachten? Beschreiben Sie kurz in Worten, was Sie durch das Spektroskop beobachten können und zeichnen Sie das Linienspektrum beider Ionen unter Verwendung der entsprechenden Linienfarbe und des ungefähren Linienabstandes! Natrium Spektrum Strontium Spektrum Natriumionen leuchten mit welcher Farbe in der Bunsenbrennerflamme? Strontiumionen leuchten mit welcher Farbe in der Bunsenbrennerflamme? 2 Chemisches Gleichgewicht und Löslichkeitsprodukt 36 1.6 Kristallisationen In drei sauberen Reagenzgläsern werden jeweils 2.0 g Natiumacetat-Trihydrat eingewogen und mit 10 Tropfen Wasser versetzt. Die drei Reagenzgläser werden in ein heißes Wasserbad gestellt (über dem Bunsenbrenner erwärmen), bis das Natriumacetat-Trihydrat sich gelöst hat. Lassen Sie die Reagenzgläser im Reagenzglasgestell ohne Erschütterung ca. 15 Minuten erkalten. In eines der Reagenzgläser geben Sie einen Natriumacetat-Trihydrat-Kristall um die Kristallisation auszulösen. Im zweiten Reagenzglas lösen Sie die Kristallisation aus, indem Sie mit einem Glasstab in der Lösung am Reagenzglas reiben. Auch hier sollte wie Reagenzglas im ersten dient Reagenzglas der die Kontrolle. Kristallisation Dieses soll einsetzen. Das erschütterungsfrei dritte im Reagenzglasständer verbleiben. Hier setzt keine Kristallisation ein, die Lösung bleibt stabil. Fühlen Sie bei beiden Kristallisationsversuchen während des Kristallisationsvorganges mit zwei Fingern die Temperatur des Reagenzglases. Was stellen Sie fest? 2 Chemisches Gleichgewicht und Löslichkeitsprodukt 37 2 Chemisches Gleichgewicht und Löslichkeitsprodukt 2.1 Konzentrationsabhängigkeit chemischer Gleichgewichte Zu 5 mL 0.1 molarer Salzsäure pipettiert man in einem 250 mL Becherglas 1 mL 0.1 molare Eisen(III)-chlorid-Lösung sowie 3 mL 0.1 molare AmmoniumthiocyanatLösung und verdünnt die nun tiefrote Lösung mit 150 mL Wasser. Je 5 mL dieser Stammlösung werden in vier Reagenzgläser pipettiert und die Reagenzgläser nummeriert. Zur ersten Probe wird 1 mL 0.1 molare Eisen(III)-chlorid-Lösung und zur zweiten Probe 1 mL 0.1 molare Ammoniumthiocyanat-Lösung pipettiert. Die dritte Probe wird mit Wasser auf das dreifache Volumen verdünnt. Vergleichen Sie alle drei Reagenzgläser mit der Blindprobe (Reagenzglas 4 + 1 mL Wasser), indem Sie die Reagenzgläser von oben gegen einen hellen Untergrund betrachten. Formulieren Sie für die obige Reaktion eine stöchiometrisch richtige Reaktionsgleichung (RG). RG: Stellen Sie anhand der beobachteten Farbintensitäten fest, ob das Gleichgewicht der zugrunde liegenden Reaktion in den einzelnen Reagenzgläsern auf die Seite der Edukte oder auf die Seite der Produkte verschoben wurde. Die unbehandelte Probe in Reagenzglas 4 dient dabei als Referenz! 2 Chemisches Gleichgewicht und Löslichkeitsprodukt 38 Das Gleichgewicht in Reagenzglas 1 wurde durch Zusatz von Eisen(III)-chlorid-Lösung auf die Seite der ____________ verschoben. Das Gleichgewicht in Reagenzglas 2 wurde durch Zusatz von Ammoniumthiocyanat-Lösung auf die Seite der ____________ verschoben. Das Gleichgewicht in Reagenzglas 3 wurde durch Verdünnung mit Wasser auf die Seite der ____________ verschoben. Erklären Sie, welche Faktoren Einfluss auf die Lage des chemischen Gleichgewichts nehmen (Le Chatelier)! 2.2 pH-Abhängigkeit chemischer Gleichgewichte Geben Sie jeweils drei Tropfen einer 10%igen Kaliumchromat-Lösung in zwei Reagenzgläser und mischen diese mit 3 mL Wasser. Reagenzglas 1 versetzen Sie mit 3 Tropfen verdünnter Schwefelsäure (RG1). Vergleichen Sie die Farbe der erhaltenen Lösung mit der unbehandelten Lösung in Reagenzglas 2. Die ____________-farbene Lösung in Reagenzglas 1 wird mit 10 Tropfen verdünnter Natronlauge versetzt (RG2) und färbt sich dadurch wieder _________. 2 Chemisches Gleichgewicht und Löslichkeitsprodukt 39 Formulieren Sie mit Hilfe stöchiometrisch richtiger Reaktionsgleichungen die ablaufenden Reaktionen sowie das Massenwirkungsgesetz (MWG) für die Bildung von Dichromat aus Chromat RG1: RG2: MWG 2.3 Temperaturabhängigkeit chemischer Gleichgewichte Geben Sie in ein Reagenzglas, das 5 mL Wasser enthält, 5 Tropfen Stärkelösung. Anschließend tropfen Sie unter stetigem Umschütteln so lange Iod-KaliumiodidLösung zu, bis eine Blaufärbung der Lösung zu erkennen ist. Die blaue Farbe beruht auf der Bildung eines Komplexes zwischen der Stärke und der Iod-KaliumiodidLösung. Erwärmen Sie die blaue Lösung vorsichtig über der Sparflamme des Bunsenbrenners. Kühlen Sie anschließend das Reagenzglas in einem Eisbad. Nach Erwärmen der blauen Lösung ist diese _____________ (Farbe?). Das Gleichgewicht verschiebt sich beim Erwärmen auf die Seite der _______________________. Nach dem Abkühlen färbt sich die Lösung erneut _______________, das Gleichgewicht liegt nun auf der Seite der _______________________. 2 Chemisches Gleichgewicht und Löslichkeitsprodukt 40 2.4 Temperatur- und Konzentrationsabhängigkeit chemischer Gleichgewichte Die Landolt Reaktion ist eine Reaktion, bei der Iodat durch Sulfit im Sauren zu Iodid reduziert wird (RG1). Die Reaktionsgeschwindigkeit dieser Reaktion ist recht langsam. Das gebildete Iodid komproportioniert mit überschüssigem Iodat zu elementarem Iod (RG2), das bei Anwesenheit von Stärke die Reaktionslösung blau färbt! Dies geschieht allerdings zeitverzögert, da diese Reaktion erst abläuft, wenn Sulfit vollständig verbraucht wurde. Sulfit reagiert bei der Landolt-Reaktion nämlich nicht nur mit Iodat zu Iodid (siehe RG1), sondern reduziert auch das in RG2 gebildete Iod erneut zu Iodid (RG3). Erst wenn das gesamte Sulfit umgesetzt wurde, bleibt das in RG2 gebildete Iod stabil und färbt die Lösung blau. Die Inkubationszeit ist sowohl von der Konzentration als auch von der Temperatur der Lösung abhängig. Diese beiden Abhängigkeiten verifizieren Sie mit dem nachfolgenden Versuch! Wie lauten die gefragten Reaktionsgleichungen (RG)? RG1: RG2: RG3: Führen Sie die Landolt-Reaktion durch und messen die Inkubationszeit in Abhängigkeit von der Konzentration und der Temperatur. Verwenden Sie hierfür die in der Tabelle aufgeführten Mengenangaben und tragen Ihre Ergebnisse in die Tabelle ein! Zur Durchführung werden in einem Erlenmeyerkolben die entsprechenden Mengen einer 0.01 M Kaliumiodat- und der Stärke-Lösung sowie 0.1 M Schwefelsäure und destilliertes Wasser vorgelegt und gut gemischt (siehe nachfolgendes Pipettierschema). Die Versuche 1 bis 4 werden bei Raumtemperatur durchgeführt. Versuch 5 wird 10 Minuten in ein Eisbad, Versuch 6 für 10 Minuten in ein über dem Bunsenbrenner auf ca. 80 °C erwärmtes Wasserbad gestellt. Messen und notieren Sie in allen sechs Ansätzen vor Zugabe der Natriumsulfit-Lösung die Temperatur des Reaktionsansatzes und geben dann die entsprechende Menge der 0.01 M Natriumsulfit-Lösung unter intensivem Rühren hinzu. Stoppen und notieren Sie die Zeit vom Zeitpunkt der Zugabe der Sulfit-Lösung (0.01 M) bis zum auftretenden Farbumschlag. 2 Chemisches Gleichgewicht und Löslichkeitsprodukt 41 Pipettierschema Nr V (KIO3) [mL] V (StärkeLösung) [mL] V(H2SO4) [mL] V (H2O) [mL] V (Na2SO3) [mL] Vges [mL] 1 10 5 15 20 10 60 2 10 5 45 110 10 180 3 10 5 60 155 10 240 4 10 5 30 65 10 120 5 10 5 30 65 10 120 6 10 5 30 65 10 120 Berechnen Sie die Gesamtkonzentration Reaktionslösung der Ansätze 1 bis 6! Nr. 1 2 3 4 5 6 cges. (KIO3) = cges. (Na2SO3) [mol/L] von T [°C] Kaliumiodat/ Natriumsulfit Inkubationszeit [s] in der 2 Chemisches Gleichgewicht und Löslichkeitsprodukt 42 Vergleichen Sie die gemessenen Inkubationszeiten in Abhängigkeit von der Konzentration der Reaktionsansätze 1 bis 4 miteinander. Welcher Zusammenhang besteht zwischen Konzentration und Inkubationszeit der Reaktion? Vergleichen Sie nun die Inkubationszeiten in Abhängigkeit von der Reaktionstemperatur der Reaktionsansätze 4 bis 6. Die eingesetzten Konzentrationen von Kaliumiodat und Natriumsulfit sind hier konstant. Welcher Zusammenhang besteht hier zwischen Temperatur und Inkubationszeit der Reaktion? 2.5 pH-Abhängigkeit von Sulfidfällungen Arbeiten Sie während Schwefelwasserstoff des ist ein gesamten giftiges, Versuches nach im faulen geschlossenen Eiern Abzug, riechendes Gas! Geben Sie 3.0 mL einer 0.01 M Zinknitratlösung in ein Reagenzglas und säuern mit verdünnter Salpetersäure auf einen pH-Wert von 1 (pH-Kontrolle) an. Fügen Sie anschließend 1.0 mL Wasser hinzu. In ein zweites Reagenzglas geben Sie 3.0 mL einer 0.01 M Zinknitratlösung und bestimmen nach Zugabe von einem Milliliter gesättigter Ammoniumacetat-Lösung (Puffer) den pH-Wert (pH = ______). Geben Sie in beide Reagenzgläser jeweils einen Milliliter des frisch hergestellten H2S-Wassers. Geben Sie nun etwas konzentrierte Salzsäure in das Reagenzglas, in dem sich zuvor ein Niederschlag gebildet hatte und schütteln gut durch. In Reagenzglas 1 bildet sich ___________ Niederschlag, in Reagenzglas 2 bildet sich _________________ Niederschlag (RG). Wie lautet die Reaktionsgleichung? 2 Chemisches Gleichgewicht und Löslichkeitsprodukt 43 RG: Was beobachten Sie nach der Zugabe von Salzsäure in das Reagenzglas, in dem sich zuvor ein Niederschlag gebildet hatte? Geben Sie eine entsprechende Reaktionsgleichung dazu an (RG)! RG: Geben Sie 3.0 mL einer 0.01 M Kupfersulfat-Lösung in ein Reagenzglas und säuern Sie die Lösung mit verdünnter Salpetersäure auf einen pH-Wert von 1 (Kontrolle mit pH-Indikatorpapier) an. Geben Sie 1.0 mL H2S-Wasser dazu. Es bildet sich ein _____________ Niederschlag Warum fällt bei einem pH-Wert von 1 nur Kupfersulfid, aber kein Zinksulfid aus? Belegen Sie Ihre Aussage, indem Sie die Ionenprodukte von Kupfersulfid und Zinksulfid bei pH =1 und pH = 7 berechnen. Die errechneten Ionenprodukte vergleichen Sie mit den Löslichkeitsprodukten von Kupfer- und Zinksulfid. Hinweis: Zur Berechnung der Ionenprodukte benötigen Sie die freie SulfidionenKonzentration. Diese ist pH abhängig und muss abhängig von den eingestellten pHWerten berechnet werden Benötigte Angaben: c(CuSO4) = 0.01 mol/L, c(Zn(NO3)2 = 0.01 mol/L, c(H2S) = 0.1 mol/L, KS(H2Sges) = 1.0·10-21 mol2/L2, KL (CuS) = 8.0·10-37mol2/L2, KL (ZnS) = 2.5·10-22 mol2/L2 Sulfidionenkonzentration: bei pH = 1 bei pH = 7 2 Chemisches Gleichgewicht und Löslichkeitsprodukt 44 Ionenprodukt Zinksulfid: bei pH = 1 bei pH = 7 Ionenprodukt Kupfersulfid: bei pH = 1 Würde bei pH = 7 auch CuS ausfallen? Begründen Sie Ihre Antwort mit Hilfe einer Rechnung Berechnen Sie außerdem, ab welchem pH-Wert Zinksulfid ausfällt. 2 Chemisches Gleichgewicht und Löslichkeitsprodukt 45 2.6 Fällungsproben Für diesen Versuch benötigen Sie folgende Metallsalze. Zur Durchführung stellen Sie sich von jedem Salz eine Stammlösung her, indem Sie jeweils 2 Spatelspitzen der Substanz in einem Reagenzglas in 8 mL Wasser lösen (gegebenenfalls erwärmen) AgNO3 SnCl2 CuSO4 Ca(NO3)2 Al(NO3)3 Cr(NO3)3 FeCl3 Mg(NO3)2 MnSO4 Co(NO3)2 Ba(NO3)2 NiSO4 Zn(NO3)2 (NH4)2Fe(SO4)2 Entnehmen Sie für die nachfolgenden Versuche 2.6.1, 0, 2.6.3 und 2.6.4 Teilmengen (Aliquots) von je 2 Millilitern aus der Stammlösung und versetzen Sie diese Lösungen, wie nachfolgend angegeben, tropfenweise mit folgenden Reagenzien: 2.6.1 Kaliumiodid-Lösung Geben Sie zu 2 mL der Lösungen von AgNO3 (RG1) und CuSO4 (RG2) tropfenweise KI-Lösung (1.0 M). Geben Sie die Reaktionsgleichungen an und notieren Sie Farbe und Beschaffenheit der Niederschläge! RG1: RG2: 2 Chemisches Gleichgewicht und Löslichkeitsprodukt 46 2.6.2 Schwefelwasserstoff Versetzen Sie je 2 mL der Lösungen von CuSO4, Al(NO3)2, CrCl3, FeCl3, (NH4)2Fe(SO4)2 und SnCl2 mit verdünnter Salzsäure bis pH = 1 und geben jeweils 1.0 mL H2S-Wasser zu. Füllen Sie die nachfolgende Tabelle aus und kreuzen die Metallionen, die mit H2S im Salzsauren einen Niederschlag bilden, an! Als Ausfüllhilfe dient das Beispiel Silbersulfid! Metallionen □ □ □ □ □ □ □ Ag+ des Niederschlags Farbe und Beschaffenheit des Niederschlags Ag2S schwarz, voluminös Summenformel Cu2+ Al3+ Cr3+ Fe3+ Fe2+ Sn2+ 2.6.3 Ammoniumsulfid-Lösung Bei der Fällung von Kationen mit Ammoniumsulfid bilden sich neben den MetallsulfidNiederschlägen auch Niederschläge, die denen einer Fällung mit Hydroxiden entsprechen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass Sulfid als Base in wässriger Lösung Hydroxidionen freisetzt (RG). Messen Sie mit Hilfe von Universalindikatorpapier den pH-Wert der hergestellten Ammoniumsulfid-Lösung (5 %). Dieser entspricht pH ________. 2 Chemisches Gleichgewicht und Löslichkeitsprodukt 47 RG: Manche Metallionen fallen daher bei der Zugabe von Ammoniumsulfid nicht als Sulfide sondern als Hydroxide aus. Durch den Vergleich der mittels Natronlauge erzeugten HydroxidNiederschläge mit den Niederschlägen der Ammoniumsulfid-Fällung können diese Metallionen identifiziert werden. Welche Metallionen sind das? Kreuzen Sie diese in der nachfolgenden Liste an! Der dazugehörende Versuch wird mit allen 14 Metallsalzlösungen durchgeführt. Das Vorgehen ist am Beispiel von Silbernitrat erläutert. Beispiel Silbernitrat: Geben Sie in 2 Reagenzgläser jeweils 2 mL der Silbernitrat-Lösung. Versetzen Sie das eine Reagenzglas tropfenweise mit verdünnter Natronlauge und beobachten Sie, ob sich ein Niederschlag bildet, wie er beschaffen ist und welche Farbe er hat. Notieren Sie Ihre Beobachtungen in der nachfolgenden Tabelle. Geben Sie in das zweite Reagenzglas entsprechenden tropfenweise Beobachtungen. Ammoniumsulfidlösung Vergleichen Sie die und notieren Niederschläge aus die der Hydroxid- und Sulfidfällung miteinander! Achtung: Verwerfen Sie die Reaktionsansätze der Metallhydroxide nicht, diese werden noch für den unmittelbar folgenden Versuchsteil 2.6.4 benötigt! 2 Chemisches Gleichgewicht und Löslichkeitsprodukt 48 Füllen Sie die nachfolgende Tabelle aus und kreuzen die Metallionen an, die mit (NH4)2S einen Hydroxid-Niederschlag bilden. Als Ausfüllhilfe dient das Beispiel Silbersulfid! □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ Metallionen Summenformel und Farbe des Niederschlages nach NaOH-Zugabe Summenformel und Farbe des Niederschlages nach (NH4)2S-Zugabe Ag+ AgOH, Ag2O (beide braun) Ag2S, schwarz Al3+ Mn2+ Zn2+ Sn2+ Cr3+ Co2+ Fe2+ Cu2+ Fe3+ Ba2+ Ca2+ Mg2+ Ni2+ 2 Chemisches Gleichgewicht und Löslichkeitsprodukt 49 2.6.4 Konzentrierte Natronlauge Geben Sie in alle 14 Reagenzgläser aus Versuch 2.6.3, bei denen Sie zuvor verdünnte Natronlauge zugetropft haben, tropfenweise konzentrierte Natronlauge und Schütteln gut durch! Welche Niederschläge gehen dabei wieder in Lösung (je eine RG) und welche Farbe haben die gebildeten Hydroxokomplexe? RG1: RG2: RG3: Hydroxide, die sich sowohl in einem Überschuss an Hydroxidionen als auch im Sauren lösen nennt man ______________________. 2.7 Schmelzpunkte, Eutektikum Verreiben Sie nacheinander 2.0 g Natriumcarbonat, 2.0 g Kaliumcarbonat und 2.0 g einer 1:1 Mischung aus Natriumcarbonat und Kaliumcarbonat in Ihrem Mörser und geben anschließend jeweils 1.0 g der homogenen Verreibung in einen Nickeltiegel. Erhitzen Sie nacheinander alle 3 Tiegel über der nicht leuchtenden Bunsenbrennerflamme. Dazu halten Sie den Tiegel mit Hilfe der Tiegelzange über den inneren Flammenkegel (heißeste Zone). Stoppen Sie die Zeit, bis die einzelnen Proben vollständig geschmolzen sind. 2 Chemisches Gleichgewicht und Löslichkeitsprodukt 50 Zeit, bis die einzelnen Substanzen vollständig geschmolzen sind? Probe Zeit bis zur Schmelze [min] Kaliumcarbonat Natriumcarbonat 1:1 Mischung aus Natriumcarbonat und Kaliumcarbonat, fein gemörsert Geben Sie die Reihenfolge der Schmelzzeiten der Proben wieder, starten Sie mit der niedrigsten Schmelzzeit! Wie lässt sich das Ergebnis erklären und warum wird beim Soda-Pottasche Aufschluss (Versuch in Abschnitt 2.8) zur Herstellung der Schmelze kein reines Kaliumcarbonat oder Natriumcarbonat verwendet sondern eine 1:1 Mischung beider Salze? 2.8 Soda-Pottasche Aufschluss Geben Sie drei Spatelspitzen Bariumsulfat in ein Becherglas, fügen Sie 10 mL Wasser hinzu und säuern mit einigen Tropfen verdünnter Salzsäure an. Kochen Sie die Suspension mit der Sparflamme des Bunsenbrenners 10 Minuten auf und filtrieren Sie die Suspension warm ab. Tropfen Sie einige Tropfen BariumchloridLösung zum Filtrat. Was beobachten sie? 2 Chemisches Gleichgewicht und Löslichkeitsprodukt 51 Geben Sie drei Spatelspitzen Bariumsulfat in einen Mörser. Fügen Sie 1.0 g einer 1:1 Mischung bestehend aus Kaliumcarbonat und Natriumcarbonat hinzu und stellen durch Verreiben der Substanzen eine homogene Mischung her (entspricht circa einem Verhältnis von 1:6). Geben Sie die Mischung in einen Nickeltiegel und bringen Sie das Gemisch über dem Bunsenbrenner zum Schmelzen (RG1). Lassen Sie die Schmelze abkühlen und lösen diese mit Hilfe eines Spatels aus dem Tiegel. Gegebenenfalls spülen Sie mit wenig Wasser nach. Geben Sie die Schmelze und die Spüllösung in ein Reagenzglas und fügen 2 mL Wasser hinzu. Die Suspension wird über der Sparflamme des Bunsenbrenners kurz aufgekocht, danach durch einen Filter filtriert. Säuern Sie das klare Filtrat mit verdünnter Salzsäure auf pH = 1 an (pH-Wert überprüfen!). Geben Sie zum klaren, sauren Filtrat einige Tropfen Bariumchlorid-Lösung (RG2). Was beobachten sie? Warum muss das Filtrat vor Zugabe der Bariumchlorid-Lösung angesäuert werden (RG3)? Was würde entstehen, wenn Sie das Filtrat nicht ansäuern würden (RG4)? Spielt es eine Rolle, welche Säure Sie zum Ansäuern des Filtrates verwenden, wenn ja, warum (RG5)? RG1: RG2: RG3: RG4: RG5: Wieso konnten Sie aus der Bariumsulfat-Suspension in Versuchsteil 1 kein Sulfat nachweisen? 3 Versuche zu Säuren und Basen 52 Wieso kann Sulfat aus Bariumsulfat nach Durchführung des Soda-Pottasche Aufschlusses nachgewiesen werden? Zur Erklärung kann RG1 herangezogen werden! 3 Versuche zu Säuren und Basen 3.1 pH-Wert Bestimmung Stellen Sie sich durch entsprechende Verdünnungen aus 0.1 M Salzsäure, 0.1 M Natronlauge und Eisessig (100 %ige Essigsäure) die in der nachfolgenden Tabelle genannten Lösungen her. Messen Sie mit Hilfe eines Universalindikatorpapiers die pH-Werte der Lösungen und notieren Sie diese in der Tabelle. Wiederholen Sie die pH-Wertbestimmungen mit Hilfe eines pH-Meters. Berechnen Sie nun die pH-Werte der Lösungen und vergleichen Sie die berechneten Werte mit ihren Messwerten. Geben Sie die Formeln an, mit denen Sie die pH-Werte berechnet haben! Geben Sie die Formeln zur Berechnung der pH-Werte folgender Lösungen an: 0.1 M Salzsäure: 0.1 M Natronlauge: Wasser (dest.) Eisessig: 3 Versuche zu Säuren und Basen 53 Wertetabelle Konzentration pH-Wert (Indikatorpapier) pH-Wert Berechneter (pH-Meter) pH-Wert 0.1 M HCl 0.01 M HCl 0.001 M HCl 0.001 M NaOH 0.1 M CH3COOH H2O (dest.) Wie lassen sich eventuelle Abweichungen zwischen berechnetem und experimentell bestimmtem pH-Wert stichpunktartig erklären (Fehleranalyse)? Welche systematischen und zufälligen Fehler können auftreten? Schauen Sie sich die Ergebnisse der Salzsäure-Verdünnungsreihe an. Warum ist es nicht möglich durch entsprechend hohe Verdünnung den pH-Wert über pH 7 zu bringen? 3 Versuche zu Säuren und Basen 54 3.2 Experimentelle Bestimmung des Dissoziationsgrades α und der Säurekonstante KS Stellen Sie eine Reihe von Essigsäure-Lösungen der Konzentrationen 0.1 M, 0.01 M, 0.001 M ausgehend von einer 1 M Essigsäure her und messen Sie die pH-Werte der Lösungen mit dem pH-Meter. Beginnen Sie die Messung mit der niedrigsten Essigsäure-Konzentration. Tragen Sie die Messwerte in die Tabelle ein und berechnen Sie ausgehend von diesen die gesuchten Werte! c0 [M] pH c(H3O+) = c(CH3COO-) [M] c(CH3COOH) = c0-c(H3O+) [M] α= c(H3O+)/c0 KS = c(H3O+)·c(CH3COO-) /c(CH3COOH) [M] 1 0.1 0.01 0.001 Von was ist der Dissoziationsgrad α (auch Protolysegrad genannt) abhängig? Zu wie viel Prozent liegt eine 1 M Essigsäure dissoziiert vor? Wie verhält sich die Säurekonstante KS in Abhängigkeit von der Konzentration? Vergleichen Sie Ihren experimentell bestimmten KS-Wert mit dem Literaturwert! 3 Versuche zu Säuren und Basen 55 3.3 pH-Werte von Salzlösungen Lösen Sie jeweils eine Spatelspitze Substanz in 2 mL destilliertem Wasser und bestimmen mit Universalindikatorpapier den pH-Wert! Salz-Lösung pH-Wert Säure/Base-Typ (Brönstedt/Lewis) KNO3 NH4Cl Na2CO3 NaHCO3 NaH2PO4 Na2HPO4 Na3PO4 K2SO4 FeCl3 AlCl3 Warum reagieren die Lösungen von Aluminium(III)-chlorid und Eisen(III)-chlorid so stark sauer? Geben Sie für alle Substanzen, deren pH-Wert nicht im Neutralen Reaktionsgleichung an, die das saure oder basische Verhalten erklärt. RG1: RG2: RG3: liegt, eine 3 Versuche zu Säuren und Basen 56 RG4: RG5: RG6: RG7: RG8: Was erwarten Sie bezüglich der Beständigkeit von Aluminium(III)-acetat in wässriger Lösung (RG9)? RG9: 3.4 Puffer Zur Herstellung einer Pufferlösung titriert man mit Hilfe einer Bürette in einem Erlenmeyerkolben 30 mL Essigsäure (0.1 M), die mit 3 Tropfen PhenolphthaleinLösung versetzt wurde, mit Natronlauge (0.1 M) bis zum Umschlagspunkt von Phenolphthalein. Notieren Sie das benötigte Volumen an Natronlauge: _______mL. Die Lösung wird anschließend mit 30 mL Essigsäure (0.1 M) versetzt. Warum handelt es sich bei dieser Lösung um eine Pufferlösung (Definition und Zusammensetzung eines Puffers)? 3 Versuche zu Säuren und Basen 57 Bestimmen Sie den pH-Wert der Pufferlösung. Der pH (Puffer) = _______. Der pH-Wert dieser Pufferlösung entspricht also dem _____-Wert der entsprechenden Säure (HA)! Belegen Sie Ihre Behauptung durch Verwendung der Henderson-Hasselbalch-Gleichung (Puffergleichung; Formel 3.1): log 3.1 Der Lösungsansatz liegt im Verhältnis c(HA) zu c(A-). Wie ist dieses Verhältnis in dem von Ihnen hergestellten Puffer und welche Auswirkung hat dies auf den logarithmischen Term? Die so hergestellte Pufferlösung versetzt man anschließend mit Hilfe einer Bürette dreimal nacheinander mit je 1 mL Salzsäure (0.1 M) und anschließend sechsmal nacheinander mit je 1 mL Natronlauge (0.1 M). Nach jeder HCl- bzw. NaOH-Zugabe wird vorsichtig umgeschüttelt und der pH-Wert der Pufferlösung mit dem pH-Meter bestimmt. Die erhaltenen pH-Werte werden in die nachfolgende Tabelle eingetragen. In die dritte Spalte der Tabelle tragen Sie die Änderung des pH-Wertes der Pufferlösung (pH) ein, die sich aus der Zugabe der Salzsäure ergeben hat. Um das Verhalten der Pufferlösung bei Zusatz der Salzsäure richtig bewerten zu können, bestimmen Sie nun ebenso die pH-Werte nach Zugabe von dreimal jeweils 1 mL Salzsäure (0.1 M) und anschließend sechsmal nacheinander mit je 1 mL Natronlauge (0.1 M) zu 90 mL Essigsäure (0.1 M). In die Folgespalte werden wieder die pH-Wert-Änderungen nach jeder Salzsäurebzw. Natronlaugezugabe eingetragen. Bildet man das Verhältnis pH(HOAc)/ pH(Puffer) (letzte Spalte), so erhält man den Faktor, um wie viel Mal größer die pH-Wert-Änderung der Essigsäure im Vergleich zur Pufferlösung ist. 3 Versuche zu Säuren und Basen Zugabe HCl [mL] pH (Puffer) pH (Puffer) 58 pH (HOAc) pH (HOAc) pH (HOAc)/pH (Puffer) 0 +1 +1 +1 Danach Zugabe NaOH [mL] +1 +1 +1 +1 +1 +1 Geben Sie unter Verwendung der erworbenen Daten an, wofür Pufferlösungen benutzt werden! 3 Versuche zu Säuren und Basen 59 Berechnen Sie abschließend die zuvor experimentell bestimmten pH-Werte, tragen diese in die nachfolgende Tabelle ein und vergleichen Sie diese mit ihren experimentell bestimmten pH-Werten. Welche Gleichung zur Berechnung der pH-Werte verwenden Sie bei der Pufferlösung und welche bei der reinen Essigsäure? 3 Versuche zu Säuren und Basen 60 Berechnete Werte: Zugabe HCl [mL] 0 +1 +1 +1 Zugabe NaOH [mL] 0 +1 +1 +1 +1 +1 +1 pH (Puffer) pH (HAc) 3 Versuche zu Säuren und Basen 61 3.5 Amphoterie Stellen Sie sich in einem Reagenzglas einen Niederschlag von Zinkhydroxid her, indem Sie zu 2 Spatelspitzen Zinknitrat in 2 mL Wasser tropfenweise verdünnte Natronlauge geben (RG1). Teilen Sie den Niederschlag in zwei Reagenzgläser auf und versetzen Sie den einen Teil mit 2 mL konzentrierter Natronlauge (RG2) und den anderen Teil mit 2 mL verdünnter Salzsäure (RG3). Was beobachten Sie? RG1: RG2: RG3: Wiederholen Sie den Versuch unter Verwendung einer Magnesiumnitrat-Lösung (1 Spatelspitze Magnisumnitrat in 2 mL Wasser gelöst) (RG1). Welchen Unterschied stellen Sie fest (RG2 und RG3)? RG1: RG2: RG3: 4 Versuche zu Redoxreaktionen 62 4 Versuche zu Redoxreaktionen 4.1 Redoxreaktionen aufstellen In den von Ihnen durchzuführenden Versuchen wird immer wieder Bezug auf die nachfolgenden Redox-Gleichungen genommen. Manche Reaktionen benötigen ein saures Milieu, andere ein basisches Milieu. Welches Milieu erforderlich ist, geht bei manchen Reaktionen aus der Gleichung hervor, bei anderen Reaktionen müssen Sie die experimentellen Befunde abwarten. Nachdem Sie alle Versuche zu RedoxReaktionen durchgeführt haben ergänzen Sie unter Zuhilfenahme Ihrer experimentellen Ergebnisse die nachfolgenden Redoxreaktionen. Achten Sie auf die Stöchiometrie und geben Sie außerdem alle relevanten Oxidationszahlen an! Vervollständigen Sie die nachfolgenden Redox-Reaktionen inklusive der relevanten Oxidationszahlen!) S2O32- + I2 I- + S4O62- 4.1 AsO43- + I- I2 + AsO33- 4.2 C2O42- + MnO4- H2O2 + MnO4- H2O2 + Cr3+ H2O2 + CrO42- Mn2+ + Mn2+ + CrO42- Cr3+ CO2 O2 4.3 4.4 4.5 4.6 4 Versuche zu Redoxreaktionen I- + H2O2 63 I2 4.7 SO42- CuS + NO3- NO + HgS + NO3- [HgCl4]2- + Al + NO3- H2O2 O2 + Br- + Br2 I- + [Al(OH)4]- + IO3- NH4+ + NO2- + MnO42- 4.8 NO + NH3 H2O SO42- 4.9 4.10 4.11 BrO- 4.12 I2 4.13 NO2- N2 CO(NH2)2 MnO2 + 4.14 N2 + MnO4- CO2 4.15 4.16 4 Versuche zu Redoxreaktionen 64 4.2 Reaktionsverhalten verschiedener Metalle Geben Sie in 4 Reagenzgläser je 2 mL verdünnte Salzsäure und geben: a) 2-3 Spatelspitzen Magnesiumpulver (RG1) b) 1 Spatelspitze Zinkpulver (RG2) c) 1 Spatelspitze Eisenpulver (RG3) d) ein Stück Kupferfolie (RG4) hinzu Dokumentieren Sie die unterschiedlichen Reaktionsgeschwindigkeiten und stellen Sie ausgehend von diesen Beobachtungen eine empirische Spannungsreihe auf (starten Sie mit dem Metall, mit dem niedrigsten Standardpotential)! RG1: RG2: RG3: RG4: Geben Sie in 2 Reagenzgläser je eine Spatelspitze Aluminiumspäne und geben Sie: a) Verdünnte Salzsäure (=Lösung 1, wird für Reaktion c) benötigt!) (RG5). b) Konzentrierte Natronlauge (RG6) hinzu c) Versetzen Sie Lösung 1 aus a) tropfenweise mit verdünnter Natronlauge bis pH = 8 erreicht wird (RG7). Geben Sie dann konzentrierte Natronlauge zu, bis pH = 14 erreicht wird (RG8) 4 Versuche zu Redoxreaktionen 65 Formulieren Sie die entsprechenden Reaktionsgleichungen: RG5: RG6: RG7: RG8: Was versteht man unter Amphoterie? 4.3 Eigenschaften von Schwefelsäure Schwefelsäure reagiert abhängig von ihrer Konzentration und Temperatur unterschiedlich mit Metallen. Verdünnte Schwefelsäure reagiert als Säure, heiße, konzentrierte Schwefelsäure hingegen auch als Oxidationsmittel. Dementsprechend erhalten Sie, je nachdem welche Schwefelsäurekonzentration Sie einsetzen und welches Standardpotential das jeweilige Metall besitzt, unterschiedliche Reaktionsprodukte. Reaktionsprodukte können sein: Wasserstoff, Schwefeldioxid, elementarer Schwefel und Schwefelwasserstoff. Überprüfen Sie dies mit Hilfe der nachfolgenden Experimente und versuchen Sie herauszufinden, welches Gas bei den einzelnen Versuchen entsteht! Dazu verwendet man den Säure-Base-Indikator Phenolphthalein. Phenolphthalein ist im Basischen rosa, im Sauren farblos. Eine Entfärbung der Phenolphthalein-Lösung im Gärröhrchen wird durch Gase verursacht, die im Wässrigen sauer reagieren. Welche der o.g. Gase sind das? Geben Sie zu den entsprechenden Gasen jeweils eine Reaktionsgleichung an, die den sauren Charakter zeigt. 4 Versuche zu Redoxreaktionen 66 RG1: RG2: 4.3.1 Verdünnte Schwefelsäure Übergießen Sie in einem Reagenzglas einen Eisennagel mit 5 mL verdünnter Schwefelsäure und bringen die Schwefelsäure über dem Bunsenbrenner zum Sieden (RG). Setzen Sie ein Gärröhrchen, welches eine verdünnte, mit einer Spatelspitze Kaliumcarbonat leicht alkalisierte Phenolphthalein-Lösung enthält, auf das Reagenzglas. Das bei der Reaktion entstehende Gas strömt durch die Phenolphthalein-Lösung. Was beobachten Sie dabei? RG: Welches Gas entsteht bei der Reaktion? 4.3.2 Konzentrierte Schwefelsäure Versetzen Sie nun einen Eisennagel mit 5 mL konzentrierter Schwefelsäure und erwärmen Sie das Gemisch über der Bunsenbrennerflamme. Setzen Sie ebenfalls ein Gärröhrchen, welches eine verdünnte, mit einer Spatelspitze Kaliumcarbonat leicht alkalisierte Phenolphthalein-Lösung enthält, auf das Reagenzglas. Was beobachten Sie dabei? Die Reaktion des Phenolphthaleins deutet darauf hin, dass ein Gas entsteht, das im Wässrigen ____________ reagiert. Welche beiden Gase kommen dafür in Frage (RG1, RG2)? 4 Versuche zu Redoxreaktionen 67 RG1: RG2: Um festzustellen, um welches der beiden Gase es sich handelt, wird nach der Reaktion mit Phenolphthalein ein weiterer Nachweis angeschlossen. Dazu wiederholen Sie die o.g. Reaktion und halten jetzt ein mit Bleiacetat-Lösung benetztes Filterpapier über die Öffnung des Reagenzglases. Entstünde bei der Reaktion Schwefeldioxid, bliebe die Bleiacetat-Lösung farblos. Bei Anwesenheit von Schwefelwasserstoff würde sich aus der Bleiacetat-Lösung ein schwarzer Belag abscheiden. Welches schwefelhaltige Gas entsteht letztendlich und welche Oxidationsstufe hat Schwefel in dieser Verbindung? Bei der Reaktion entsteht ______________________. Die Oxidationsstufe des Schwefels in dem Gas beträgt ______. 4.4 Eigenschaften von Salpetersäure Salpetersäure hat ein ähnliches Reaktionsverhalten wie Schwefelsäure. In verdünnter wässriger Lösung reagiert Sie als Säure. Heiße, konzentrierte Lösungen reagieren vor allem als Oxidationsmittel. Auch hierbei können unterschiedliche Reaktionsprodukte entstehen, je nach Stärke des Reduktionsmittels sind dies Stickstoffdioxid Ammonium (tiefbraunes (nach Zugabe Gas), von Stickstoffmonoxid Natronlauge (farbloses Ammoniak). Die Gas) und nachfolgenden Versuche verlaufen z.T. sehr heftig und sind im Abzug durchzuführen. Alle entstehenden Stickoxide sind giftig! 4 Versuche zu Redoxreaktionen 68 4.4.1 Konzentrierte Salpetersäure Geben Sie eine Spatelspitze Zinkpulver in ein Reagenzglas und tropfen Sie vorsichtig 2 mL konzentrierte Salpetersäure hinzu. Es tritt heftige Entwicklung von rotbraunen Dämpfen ein (RG1). Nachdem Sie Ihre Beobachtungen beendet haben verdünnen Sie die Reaktion mit viel Wasser, um diese zu stoppen. Welches Gas entsteht bei der oben durchgeführten Reaktion? RG1: 4.4.2 Halbkonzentrierte Salpetersäure Bereiten Sie in einem Reagenzglas durch Versetzen von 1 mL konzentrierter Salpetersäure mit 1 mL Wasser halbkonzentrierte Salpetersäure. Diese geben Sie in ein Reagenzglas, welches eine Spatelspitze Zinkpulver enthält und erwärmt das Reagenzglas vorsichtig über dem Bunsenbrenner. Die sich entwickelnden Gase sind im Gegensatz zum vorher durchgeführten Versuch nur schwach braun gefärbt. Es entsteht ein Gemisch aus __________________ (RG2) und etwas _______________. RG2: 4.4.3 Verdünnte Salpetersäure Verdünnen Sie in einem Reagenzglas 1 mL verdünnte Salpetersäure mit 1 mL Wasser. Geben Sie die so hergestellte Salpetersäure in ein Reagenzglas, das eine Spatelspitze Zinkpulver enthält und erwärmen das Reagenzglas vorsichtig über dem Bunsenbrenner. Es entwickelt sich ein farbloses Gas (RG3), das sich auch bei Luftzutritt an der Mündung des Reagenzglases nicht braun färbt und beim Einleiten in Wasser keine saure Reaktion ergibt. Um welches Gas handelt es sich? RG3: 4 Versuche zu Redoxreaktionen 69 In einem Reagenzglas wird eine Spatelspitze Zinkpulver mit etwa 6 Tropfen verdünnter Salpetersäure übergossen (RG4). Fügen Sie nach ca. 30 Sekunden vorsichtig 2 mL konzentrierte Natronlauge hinzu und erhitzen die Mischung vorsichtig über dem Bunsenbrenner zum Sieden. Halten Sie einen Streifen feuchtes Universalindikatorpapier in die entstehenden Dämpfe, berühren Sie dabei die Wände des Reagenzglases nicht! Was beobachten Sie? Welches Gas ist für den Farbumschlag des pH-Papiers verantwortlich (RG5)? RG4: RG5: 4.5 Versuche zur pH-Abhängigkeit von Redoxreaktionen Die folgenden Versuche basieren auf der vorstehenden Liste von Redox-Reaktionen in Abschnitt 4.1. Gehen Sie vor Versuchsdurchführung diese Liste noch einmal durch und markieren Sie in der nachfolgenden Liste die Redox-Reaktionen, die nach den angegebenen Reaktionsgleichungen pH-unabhängig sein sollten und deshalb auch in neutraler Lösung ablaufen! Welche Redox-Reaktionen (siehe Seite 62) sollten pH-unabhängig sein? 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 4.16 4 Versuche zu Redoxreaktionen 70 4.5.1 Redox-Reaktion von Thiosulfat mit Iod bzw. Iodid mit Iodat Um die pH-Abhängigkeit von Redox-Reaktionen zu untersuchen, vergleichen Sie die Reaktion von Thiosulfat mit Iod (RG 4.1) mit der Reaktion von Iodid mit Iodat (RG 4.13). Verifizieren Sie experimentell die aufgrund der Reaktionsgleichungen getroffene Vorhersage. Für die Reaktion von Thiosulfat mit Iod geben Sie in 2 Reagenzgläser jeweils eine Spatelspitze Natriumthiosulfat und lösen es in 1 mL Wasser. Eine der beiden Lösungen säuern Sie mit 10 Tropfen verdünnter Salzsäure an, die andere Lösung bleibt neutral. Geben Sie nun 2-3 Tropfen Iod/Kaliumiodid-Lösung zu jeder der Lösungen hinzu (RG)! Was beobachten Sie? Verläuft die Reaktion von Thiosulfat mit Iod sowohl im Sauren als auch im Neutralen? RG: Für die Reaktion von Iodid mit Iodat geben Sie in 2 Reagenzgläser jeweils eine Spatelspitze Kaliumiodid und lösen es in 1 mL Wasser. Eine der beiden Lösungen säuern Sie mit 10 Tropfen verdünnter Salzsäure an, die andere Lösung bleibt neutral. Geben Sie nun 2-3 Tropfen einer zuvor hergestellten Kaliumiodat-Lösung hinzu (RG). Was beobachten Sie? Was beobachten Sie? Ist diese Reaktion pH-unabhängig? RG: 4 Versuche zu Redoxreaktionen 71 4.5.2 Oxidation von Oxalat mit Permanganat Untersuchen Sie die pH-Abhängigkeit der Oxidation von Oxalat mit Permanganat (RG 4.3). Geben Sie 2 Spatelspitzen Natriumoxalat in 2 Reagenzgläser, versetzen beide mit je 2 mL Wasser und lösen es durch erwärmen über dem Bunsenbrenner. Säuern Sie eine Lösung mit 10 Tropfen verdünnter Schwefelsäure an, die andere Lösung alkalisieren Sie mit 10 Tropfen verdünnter Natronlauge. Geben Sie in beide Reagenzgläser einen Tropfen Kaliumpermanganat-Lösung. Die Reaktion verläuft langsam, deshalb sollten Sie die Reagenzgläser über dem Bunsenbrenner leicht erwärmen. Erklären Sie das beobachtete experimentelle Ergebnis unter Angabe einer Reaktionsgleichung (RG)! Beobachtung: RG: 4.5.3 Reaktion von Nitrit mit Harnstoff Zur Untersuchung der pH-Abhängigkeit der Reaktion von Nitrit mit Harnstoff (RG 4.15) stellen Sie sich in 2 Reagenzgläsern jeweils eine Lösung bestehend aus einer Spatelspitze Natriumnitrit in 2 mL Wasser her. Geben Sie in beide Reagenzgläser jeweils einen Spatel Harnstoff. Säuern Sie eine der beiden Lösungen mit 10 Tropfen verdünnter Essigsäure an, die andere Lösung bleibt neutral. Was beobachten Sie und wie lässt sich die Beobachtung erklären (RG)? RG: 4 Versuche zu Redoxreaktionen 72 4 Versuche zu Redoxreaktionen 73 4.5.4 Reaktion von Aluminium mit Nitraten Führen Sie die Reaktion von Aluminium mit Nitrat (RG 4.10) durch. Geben Sie hierzu drei Spatelspitzen Kaliumnitrat in eine Porzellanschale und lösen es in 2 mL Wasser. Versetzen Sie die Lösung mit 3 Spatelspitzen Aluminiumgranulat, rühren kurz durch und setzen dann direkt ein Uhrglas, an dem ein angefeuchteter pH-Papier Streifen klebt, auf die Porzellanschale (Die Reaktionslösung darf dabei nicht mit dem pH-Papier in Berührung kommen!). Warten Sie eine Minute (Beobachtung!). Entfernen Sie nun das Uhrglas mit dem pH-Papierstreifen und geben 2 Natriumhydroxid-Plätzchen zum Reaktionsansatz hinzu. Rühren Sie mit Hilfe eines Spatel vorsichtig um und setzen Sie dann das Uhrglas mit dem pH-Papierstreifen erneut auf die Porzellanschale (Die Reaktionslösung darf dabei nicht mit dem pH-Papier in Berührung kommen!). Warten Sie zwei Minuten (Beobachtung!). Beobachtungen: Welches Gas entsteht bei der Reaktion? RG: 4.5.5 Reaktion von Kupfersulfid mit Nitraten Führen Sie die Reaktion von Kupfersulfid mit Nitrat zuerst in neutraler Lösung und dann in saurer Lösung (RG 4.8) durch. Dazu geben Sie zwei Spatelspitzen Kupfersulfid und drei Spatelspitzen Kaliumnitrat in ein Reagenzglas und suspendieren das Gemisch in 1 mL dest. Wasser (Beobachtung!). Säuern Sie nun mit 1 mL konzentrierter Schwefelsäure an (Beobachtung!). Beobachtungen: 4 Versuche zu Redoxreaktionen 74 RG: 4.5.6 Oxidation von Chrom(III) mit Wasserstoffperoxid Überprüfen Sie experimentell die Richtigkeit der Reaktionsgleichung (RG 4.5), indem Sie in drei Reagenzgläsern eine Chrom(III)-nitat-nonahydrat Lösung einmal mit verdünnter Salzsäure ansäuern, einmal neutral belassen und einmal mit verdünnter Natronlauge alkalisieren. Geben Sie nun in alle Reagenzgläser einige Tropfen 30 %ige Wasserstoffperoxid-Lösung. Beobachtungen: RG: 4.5.7 Redoxreaktion durch einen Wechsel des pH-Wertes umkehren Falls eine Erhöhung der H+-Ionenkonzentration eine Verschiebung des chemischen Gleichgewichts hin zur Produktseite bewirkt, sollte eine Erhöhung der OH—Ionenkonzentration das Gegenteil bewirken, nämlich eine Verschiebung des Gleichgewichts hin zur Eduktseite. Damit eröffnet sich die Möglichkeit, eine Redoxreaktion durch eine Änderung des pH-Wertes umzukehren. Prüfen Sie experimentell die Richtigkeit dieser Schlussfolgerung am Beispiel der Reaktion von Arsenat mit Iodid (RG 4.2). Dazu wird in zwei Reagenzgläsern jeweils ein Milliliter NatriumhydrogenarsenatLösung (toxisch und gesundheitsgefährdend; Herstellung: Arsen(V)-oxid in verdünnter Natronlauge aufnehmen (RG) mit 10 Tropfen Stärkelösung versetzt und mit ein paar Tropfen Kaliumiodid-Lösung versetzt. Geben Sie in eines der beiden Reagenzgläser ein paar Tropfen verdünnte Natronlauge, in das andere ein paar Tropfen verdünnte Salzsäure (Beobachtungen!). Im nächsten Schritt alkalisieren Sie mit konzentrierter Natronlauge die zuvor saure Reaktionslösung und säuern die zuvor alkalische Reaktionslösung im anderen 4 Versuche zu Redoxreaktionen 75 Reagenzglas mit konzentrierter Salzsäure an (Beobachtungen!). RG: Beobachtungen: Geben Sie die zugrundeliegende Gleichgewichtsreaktion an (RG) und beschreiben Sie, auf welcher Seite das Reaktionsgleichgewicht im sauren und auf welcher Seite es im basischen Milieu liegt. RG: Im Sauren liegt das Gleichgewicht auf der Seite der _________________, im Basischen auf der Seite der ___________________. 4.6 Redoxamphothere Verbindungen Ein Beispiel für eine redoxamphotere Verbindung ist Wasserstoffperoxid (H2O2). Es gehört zwei Redoxpaaren an: H2O/H2O2 und H2O2/O2, in denen es, je nach Reaktionspartner, einmal das Oxidationsmittel und einmal das Reduktionsmittel darstellt! Formulieren Sie die zu beiden Redoxpaaren zugehörigen Halbreaktionen (RG1+2)! RG1: 4 Versuche zu Redoxreaktionen 76 RG2: 4.6.1 H2O2 in Reaktionen mit Permanganat und Iodid Überprüfen Sie das redoxamphothere Verhalten anhand der Reaktionen von H2O2 mit Permanganat (RG 4.4) und anschließend von H2O2 mit Iodid (RG 4.7). Geben Sie in 2 Reagenzgläser jeweils einen Tropfen Kaliumpermanganat-Lösung und 3 mL Wasser. Eine der beiden Lösungen säuern Sie mit einigen Tropfen verdünnter Salpetersäure an, die andere alkalisieren Sie mit einigen Tropfen verdünnter Natronlauge. Geben Sie nun zu beiden Reagenzgläsern einige Tropfen 30 %ige Wasserstoffperoxid-Lösung. Beobachtungen (Ist Reaktion (RG 4.4) pH-unabhängig?): RG 4.4 Wasserstoffperoxid fungiert bei dieser Reaktion als __________________. Für die Reaktion von Wasserstoffperoxid mit Iodid (RG 4.7) stellen Sie in 2 Reagenzgläsern jeweils eine Lösung bestehend aus einer Spatelspitze Kaliumiodid, 3 mL Wasser und 1 mL frisch hergestellter Stärkelösung her. Eine der Lösungen säuern Sie mit 10 Tropfen verdünnter Salpetersäure an, die andere Lösung alkalisieren Sie mit 10 Tropfen verdünnter Natronlauge. Geben Sie nun in beide Reagenzgläser einige Tropfen 30 %iger Wasserstoffperoxid-Lösung. Was beobachten Sie im Sauren und was im Basischen? Im Salpetersauren ________________________________________________________. 4 Versuche zu Redoxreaktionen 77 Im Basischen ____________________________________________________________. RG 4.7: Wasserstoffperoxid fungiert bei dieser Reaktion als ______________________________. 4.6.2 H2O2 in Reaktion mit dem Redox Paar Cr3+/CrO42Aufgrund der pH-Abhängigkeit des Oxidations- bzw. Reduktionsvermögens eines Redoxpaares, z.B. von Cr3+/CrO42-, kann H2O2 sogar gegenüber demselben Paar in Abhängigkeit vom pH-Wert einmal als Oxidations- und einmal als Reduktionsmittel auftreten. Prüfen Sie dies experimentell anhand der Reaktion von H2O2 mit Cr3+ (RG 4.5) und H2O2 mit Chromat (RG 4.6), indem Sie den pH-Wert zwischen sauer und basisch variieren. Dazu geben Sie in zwei Reagenzgläser jeweils eine Spatelspitze Chrom(III)-nitrat nonahydrrat und lösen es in 2 mL Wasser. Eine der beiden Lösungen säuern Sie mit verdünnter Salpetersäure an, die andere Lösung versetzen Sie mit zwei Tropfen verdünnter Natronlauge. Geben Sie in beide Reagenzgläser einige Tropfen 30 %ige Wasserstoffperoxid-Lösung (Beobachtungen!). Beobachtungen: RG 4.5: Die Oxidation von Chrom zu Chromat verläuft nur im _______________________ Milieu. Wasserstoffperoxid fungiert bei dieser Reaktion als ______________________________. Für die Reaktion von Chromat und Wasserstoffperoxid geben Sie in 2 Reagenzgläser jeweils drei Tropfen einer Kaliumchromat-Lösung und verdünnen diese mit 2 mL Wasser. Eine der beiden Lösungen säuern Sie mit verdünnter 4 Versuche zu Redoxreaktionen 78 Salpetersäure an, die andere Lösung versetzen Sie mit zwei Tropfen verdünnter Natronlauge. Geben Sie in beide Reagenzgläser einige Tropfen 30 %ige Wasserstoffperoxid-Lösung (Beobachtungen!). Beobachtungen: Erhitzen Sie die Lösung, die sich nach Wasserstoffperoxid-Zugabe verändert hat, mit Hilfe des Bunsenbrenners. Welche Beobachtung machen Sie? ___________________________ RG 4.6: Wasserstoffperoxid fungiert bei dieser Reaktion als ______________________________. Fassen Sie kurz zusammen, bei welchem pH-Wert H2O2 bei dem Redoxpaar Cr3+/CrO42-als Reduktionsmittel und bei welchem pH-Wert als Oxidationsmittel wirkt? Bei dem Redoxpaar Cr3+/CrO42- fungiert H2O2 im Sauren als _______________________. Bei dem Redoxpaar Cr3+/CrO42- fungiert H2O2 im Basischen als _____________________. 4.7 Disproportionierungs- und Komproportionierungsreaktionen Die Disproportionierung und die Komproportionierung sind Spezialfälle der Redoxreaktion. Bei einer Disproportionierung fungiert eine Verbindung gleichzeitig als Oxidationsmittel und als Reduktionsmittel. Eine Verbindung mittlerer Oxidationsstufe wird also in eine Verbindung mit einer höheren und in eine Verbindung mit einer niedrigeren Oxidationsstufe umgewandelt. Säuern Sie z.B grünes Kaliummanganat an, zerfällt dieses in violettes Permanganat und 4 Versuche zu Redoxreaktionen 79 Braunstein. VI VII 3MnO42 4H Das Gegenteil einer IV 2 Mn O4 Disproportionierung MnO2 ist die 4.16 2H2O Komproportionierung, auch Synproportionierung genannt. Dabei wird durch gleichzeitige Oxidation einer Elementspezies mit niedriger Oxidationsstufe und Reduktion einer Elementspezies mit höherer Oxidationsstufe (des gleichen Elements) eine Verbindung mittlerer Oxidationsstufe gebildet. Leiten Sie z.B. Schwefelwasserstoff in konzentrierte Schwefelsäure ein, scheidet sich elementarer Schwefel als gelber Feststoff aus der Lösung ab. VI H2SO 4 II 0 3H2 S 4 S 4.17 4 H2O XE "H2O" \i 4.7.1 Umwandlung von Brom in Bromid und Hypobromit Die Umwandlung von Brom in Bromid und Hypobromit (RG 4.12) bezeichnet man als Disproportionierungsreaktion. Ist es möglich in diesem Fall die Richtung der Reaktion über den pH-Wert zu steuern? Wann sollte anhand der Reaktionsgleichung die Disproportionierung begünstigt sein und wann deren Umkehrung, die Komproportionierung? Die Disproportionierungsreaktion ist im ______________ Milieu, die Komproportionierungsreaktion im ________________ Milieu begünstigt. Prüfen Sie experimentell, ob die aus der Diskussion der Reaktionsgleichung RG 4.12 resultierenden Schlussfolgerungen richtig sind. Dazu geben Sie Bromwasser tropfenweise verdünnte Natronlauge (RG1) Die braune Farbe der Brom-Lösung _________________________________. zu 2 mL 4 Versuche zu Redoxreaktionen RG1: 80 4 Versuche zu Redoxreaktionen 81 Säuern Sie diese Lösung dann vorsichtig wieder mit konzentrierter Salzsäure an (RG2). Die Lösung färbt sich ______________________. RG2: 4.7.2 Reaktion von Iodid mit Iodat Führen Sie die Reaktion von Iodid mit Iodat (RG 4.13) im Reagenzglas durch. Hierzu geben Sie in 2 Reagenzgläser jeweils eine Spatelspitze Kaliumiodid und lösen es in 2 mL Wasser. Geben Sie einige Tropfen Kaliumiodat-Lösung in beide Reagenzgläser. Säuern Sie ein Reaktionsgemisch mit verdünnter Salpetersäure an, das andere alkalisieren Sie durch Zugabe einiger Tropfen Natronlauge (Beobachtungen!). Lässt sich die Richtung der Reaktion durch einen pH-Wechsel hier ebenfalls umkehren? Überprüfen Sie dies, indem Sie die zuvor saure Reaktionslösung mit verdünnter Natronlauge alkalisieren und die zuvor basische Reaktionslösung mit verdünnter Salpetersäure ansäuern (Beobachtungen!). Beobachtungen: RG 4.13: Um was für einen Typ von Redoxreaktion handelt es sich hier? Es handelt sich um eine __________________________________________! 4 Versuche zu Redoxreaktionen 82 4.8 Test auf Oxidations- bzw. Reduktionsmittel Oft ist es notwendig zu prüfen, ob eine unbekannte Substanz reduzierende oder oxidierende Eigenschaften besitzt. Als Reagenz zum Test auf Reduktionsmittel wählt man ein Redoxpaar, dessen Standardpotential positiv ist (das also stark oxidierend wirkt) und welches bei der Redox-Reaktion die Farbe wechselt, z.B. Mn2+/MnO4-. Als Reagenz dient eine verdünnte Kaliumpermanganat-Lösung, die mit verdünnter Schwefelsäure angesäuert wird. Beispiele für Nachweisreaktionen auf Reduktionsmittel sind die Reaktionen von Oxalat bzw. Wasserstoffperoxid mit Permanganat (RG 4.3 und 4.4). Welche Verbindungen aus der Liste der Redox-Reaktionen (Seite 60/61) lassen sich mit diesem Reagenz nachweisen? Suchen Sie sich eine Beispiel-Reaktion aus, die bisher noch nicht durchgeführt wurde und führen den Nachweis durch. Verfassen Sie dazu eine vollständige Versuchsvorschrift inklusive Ihrer Beobachtungen. Ein Laie sollte ausgehend von Ihrer Versuchsvorschrift die Reaktion reproduzieren können! Als Reagenz zum Test auf Oxidationsmittel dient eine Kaliumiodid-Lösung, die mit Stärke-Lösung versetzt und mit verdünnter Salzsäure angesäuert wird. Die Stärkelösung erhöht die Empfindlichkeit der Nachweisreaktion. Beispiele für Nachweisreaktionen auf Oxidationsmittel sind die jeweilige Umsetzungen von Iodid mit Arsenat, Wasserstoffperoxid oder Iodat (Reaktionen 4.2, 4.7 und 4.13). 4 Versuche zu Redoxreaktionen 83 Welche weiteren Verbindungen aus der Liste der Redox-Reaktionen (Seiten 60/61) lassen sich mit diesem Reagenz nachweisen? Suchen Sie sich eine Beispiel-Reaktion aus, die bisher noch nicht durchgeführt wurde und führen den Nachweis durch. Verfassen Sie dazu eine vollständige Versuchsvorschrift inklusive Ihrer Beobachtungen. Ein Laie sollte ausgehend von Ihrer Versuchsvorschrift die Reaktion reproduzieren können! 4.9 Einstufung von Oxidations- bzw. Reduktionsmittel nach ihrer Stärke Richten Sie drei Reagenzgläser mit je einem Milliliter der nachfolgend genannten Lösungen her. NaCl-Lösung (0.1 M) KBr-Lösung (0.1 M) KI-Lösung (0.1 M) Säuern Sie die drei Lösungen mit einigen Tropfen verdünnter Salzsäure an und geben jeweils 2 mL Chloroform hinzu. Geben Sie nun 10 Tropfen der Chloramin TLösung (Abzug!) zu, verschließen das Reagenzglas mit einem Gummistopfen und schütteln gut durch. Welche Farbe hat die Chloroformphase (untere Phase). Notieren Sie in den nachfolgenden Platzhaltern Ihre Beobachtungen! Hinweis: Chloramin T ist eine organische Verbindung, die im salzsauren Milieu elementares Chlor erzeugt. Chlor ist hier der Reaktand! 4 Versuche zu Redoxreaktionen 84 4.9.1 NaCl-Lösung (0.1 M) Nach Zugabe von Chloramin T-Lösung zur salzsauren Natriumchlorid-Lösung? RG: 4.9.2 KBr-Lösung (0.1 M) Nach Zugabe von Chloramin T-Lösung zur salzsauren Kaliumbromid-Lösung (Herstellung siehe Anhang RG: 4.9.3 KI-Lösung (0.1 M) Nach Zugabe von Chloramin T-Lösung zur salzsauren Kaliumiodid-Lösung? RG: Wiederholen Sie den Versuch, verwenden Sie nun statt Chlorwasser (gewonnen aus Chloramin T) 10 Tropfen Bromwasser (Abzug!) und notieren Sie Ihre Beobachtungen in den nachfolgenden Platzhaltern! 4.9.4 NaCl-Lösung (0.1 M) Nach Zugabe von Bromwasser zur salzsauren Natriumchlorid-Lösung? RG: 4 Versuche zu Redoxreaktionen 85 4.9.5 KBr-Lösung (0.1 M) Nach Zugabe von Bromwasser zur salzsauren Kaliumbromid-Lösung (Herstellung siehe Anhang)? RG: 4.9.6 KI-Lösung (0.1 M) Nach Zugabe von Bromwasser zur salzsauren Kaliumiodid-Lösung? RG: Geben Sie die Reihenfolge der Oxidationsstärke der Halogene (Iod, Brom und Chlor) beginnend mit dem stärksten Oxidationsmittel an! 4.10 Erstellen einer empirischen Spannungsreihe 4.10.1 Eisennagel in Kupfersulfat-Lösung Geben Sie einen Eisennagel in ein Reagenzglas und geben Sie etwas KupfersulfatLösung zu (RG1). Lassen Sie das Gemisch 10 Minuten stehen. Entnehmen Sie den Eisennagel. Beobachtung: RG: 4 Versuche zu Redoxreaktionen 4.10.2 86 Zinkgranalie in Kupfersulfat-Lösung Legen Sie einige Milliliter Kupfersulfat-Lösung in einem Reagenzglas vor und geben Sie eine Zinkgranalie zu (RG2). Lassen Sie das Gemisch 10 Minuten stehen. Entnehmen Sie die Zinkgranalie. Beobachtung: RG: 4.10.3 Zinkgranalie in Eisensulfat-Lösung Legen Sie einige Milliliter Eisen(II)-sulfat-Lösung in einem Reagenzglas vor und geben Sie eine Zinkgranalie zu (RG3), deren Oberfläche zuvor mit Salzsäure gereinigt wurde (dazu Zinkkgranalie ca. 20 Sekunden in verdünnte Salzsäure legen, danach kurz abspülen). Lassen Sie das Gemisch 10 Minuten stehen. Entnehmen Sie die Zinkgranalie. Beobachtung: RG: 4 Versuche zu Redoxreaktionen 4.10.4 87 Kupferfolie in Silbernitratlösung Geben Sie auf ein kleines Stück Kupferfolie einen Tropfen Silbernitratlösung (RG4). Lassen Sie das Gemisch 10 Minuten stehen. Beobachtung: RG: Erstellen Sie ausgehend von Ihren Beobachtungen eine Reihenfolge der Standardpotentiale der Metalle. Starten Sie mit dem Metall, dessen Standardpotential am kleinsten ist! 5 Versuche zur Komplexchemie 88 5 Versuche zur Komplexchemie 5.1 Kupferkomplexe Stellen Sie durch Erhitzen von 1 Gramm blauem CuSO4 ·5 H2O über dem Bunsenbrenner wasserfreies Kupfersulfat her. Sie erkennen den Verlauf der Reaktion am Farbumschlag von blau nach farblos. Rühren Sie das Kupfersulfat nach dem Erhitzen mit einem Spatel durch und erhitzen es erneut. Je eine Spatelspitze wasserfreies Kupfersulfat bringt man anschließend in: 2 mL Wasser 2 mL verdünnte Ammoniak-Lösung 2 mL Wasser, in welchem vorher etwa 4 Plätzchen NaOH gelöst wurden Achtung: Lösungen nicht verwerfen, Sie werden für Versuch 5.1.4 benötigt! 5.1.1 Wasserfreies Kupfersulfat mit H2O Beobachtung? RG: 5.1.2 Wasserfreies Kupfersulfat mit verdünntem NH3 Beobachtung? RG: 5 Versuche zur Komplexchemie 89 5.1.3 Wasserfreies Kupfersulfat mit konzentrierter NaOH Beobachtung? RG: 5.1.4 Tetramminkupfer(II)-Komplex mit verd. HCl Säuern Sie die Lösung aus Versuch 5.1.2 mit verdünnter Salzsäure an (RG) Vergleichen Sie die entstandene Farbe mit der Farbe der Lösung aus Versuch 5.1.1 und entscheiden dann, welcher Kupferkomplex Tetramminkupfer(II)-Komplexes mit entstanden Salzsäure ist! Beim Ansäuern entsteht des der _______________________________-Komplex! RG: Bei dieser Reaktion wird Ammoniak so verändert, dass er nicht mehr als Ligand für das Kupfer(II)-Ion in Frage kommt. Welche Eigenschaft des Ammoniaks macht ihn zum Liganden? Welche Eigenschaft muss ein Ligand für Metallionen im Allgemeinen aufweisen? Warum ist Ammoniak unter den Bedingungen von 5.1.4 kein Ligand mehr und wie liegt Ammoniak hier vor? 5 Versuche zur Komplexchemie 90 5.2 Cobaltkomplexe Cobalt(II)-Verbindungen sind krebserregend und erbgutverändernd; die Versuche müssen daher mit entsprechender Vorsicht durchgeführt werden! 5.2.1 Cobalt(II)-nitrat mit konzentrierter Salzsäure In ein Reagenzglas gibt man 2 mL 0.1 M Cobalt(II)-nitrat-Lösung und 1 mL konzentrierte Salzsäure (RG1). Beobachtungen: RG: 5.2.2 Cobalt(II)-nitrat mit verdünnter Natronlauge In einem Reagenzglas gibt man zu 2 mL 0.1 M Cobalt(II)-nitrat-Lösung 5 Tropfen verdünnte Natronlauge. Es fällt blaues Cobalt(II)-hydroxid aus (RG). Beobachten Sie den Niederschlag und seine Farbe über einige Minuten. Welche Farben lassen sich beobachten? RG: 5.2.3 Cobalt(II)-nitrat mit verdünnter Ammoniak-Lösung In einem Reagenzglas gibt man zu 2 mL 0.1 M Cobalt(II)-nitrat-Lösung 1 mL verdünnte Ammoniak-Lösung (RG1). Lassen Sie das Reaktionsgemisch 10 Minuten stehen, ohne erneut zu schütteln. 5 Versuche zur Komplexchemie 91 Was beobachten Sie an der Oberfläche der Lösung und auf welche Reaktion ist diese Beobachtung zurückzuführen (RG2)? RG1: RG2: 5.3 Farbigkeit verschiedener Cobalt- und KupferKomplexe Geben Sie in vier Reagenzgläser 10 Tropfen einer 0.1 M Cobalt(II)-nitrat-Lösung und 10 Tropfen Wasser und beschriften Sie diese mit 1a, 1b, 1c und 1d. In vier weitere Reagenzgläser geben Sie 10 Tropfen einer 0.1 M Kupfer(II)-sulfat-Lösung und 10 Tropfen Wasser und beschriften diese mit 2a, 2b, 2c und 2d. Geben Sie nun unter dem Abzug in die jeweils beschrifteten Reagenzgläser mit den Cobalt(II)-nitrat- und den Kupfer(II)-sulfat-Lösungen 1a)/2a) Nichts 1b)/2b) 10 Tropfen HCl (konz.) 1c)/2c) 20 Tropfen HCl (konz.) 1d)/2d) 30 Tropfen HCl (konz.) und schütteln nach jeder Zugabe. 5 Versuche zur Komplexchemie 92 Notieren Sie nach jeder Zugabe Art (Komplexformel) und Farbe der neugebildeten Spezies. Reagenzglas Nr. Zugabe von Farbe und Art der vorliegenden Co(II)spezies (1) Farbe und Art der vorliegenden Cu(II)spezies (2) x 1a/2a 1b/2b 10 Tropfen HCl (konz.) 1c/2c 20 Tropfen HCl (konz.) 1d/2d 30 Tropfen HCl (konz.) Füllen Sie nun, nachdem Sie die einzelnen Reagenzgläser miteinander verglichen und Ihre Beobachtungen notiert haben, jeweils 2 mL Wasser in die Reagenzgläser 1b/2b, 1c/2c und 1d/2d. Welche Spezies liegen jetzt in den einzelnen Reagenzgläsern vor? Reagenzglas Nr. Zugabe von 1b/2b 2 mL H2O 1c/2c 2 mL H2O Farbe und Art der vorliegenden Co(II)-spezies (1) Farbe und Art der vorliegenden Cu(II)spezies (2) 5 Versuche zur Komplexchemie 1d/2d 93 2 mL H2O 5.4 Glycin Lösen Sie in einem Reagenzglas eine Spatelspitze Aminoessigsäure (Glycin) in 5 mL H2O. Geben Sie 5 mL der 0.01 M Kupfer(II)-sulfat-Lösung in ein zweites Reagenzglas. Bestimmen Sie die pH-Werte beider Lösungen mit Hilfe eines Universalindikatorpapiers! pH-Wert (Aminoessigsäure-Lösung): _______ pH-Wert (Kupfer(II)-sulfat-Lösung): _______ Die Lösungen werden anschließend in einem Erlenmeyerkolben gemischt (RG) und wiederum der pH-Wert ermittelt. pH-Wert (Mischung beider Lösungen): ___________. Wie lässt sich die Änderung des pH-Wertes nach dem Mischen der beiden Lösungen erklären? Hinweis: Glycin fungiert bei der Reaktion mit Kupfer(II)salz-Lösungen als zweizähniger Ligand! RG: 5 Versuche zur Komplexchemie 94 5.5 Komplexstabilitätskonstante und Löslichkeitsprodukt Lösen Sie in einem Zentrifugenröhrchen eine Spatelspitze Natriumchlorid in 5 mL Wasser und fügen 2 mL Silbernitrat-Lösung hinzu (RG1). Zentrifugieren Sie den Niederschlag ab, das Zentrifugat kann entsorgt werden. Waschen Sie den Niederschlag, indem Sie 5 mL Wasser in das Zentrifugenröhrchen geben, den Niederschlag damit gut schütteln und erneut zentrifugieren. Das Zentrifugat kann wieder entsorgt werden. Der gewaschene Niederschlag wird nun so lange mit verdünnter Ammoniak-Lösung versetzt, bis dieser in Lösung gegangen ist (RG2). Ein mehrmaliges Aufziehen und Ablassen des Niederschlages mit Hilfe einer Pasteurpipette erleichtert den Lösungsvorgang. Geben Sie die nun klare Lösung in ein Reagenzglas (Reagenzglas 1). Bereiten Sie sich eine Kaliumbromid-Lösung, indem Sie 2 Spatelspitzen Kaliumbromid in 2 mL Wasser lösen und eine Kaliumiodid-Lösung, indem Sie 2 Spatelspitzen Kaliumiodid in 2 mL Wasser lösen. Geben Sie 10 Tropfen der Kaliumbromid-Lösung in Reagenzglas 1 (RG3). Zentrifugieren Sie den entstandenen __________________-Niederschlag ab (das Zentrifugat kann entsorgt werden) und geben anschließend konzentrierte Ammoniak-Lösung darauf, bis sich der Niederschlag wieder löst (RG4). Versetzen Sie diese Lösung mit 10 Tropfen der Kaliumiodid-Lösung (RG5). Dabei entsteht ein Niederschlag bestehend aus ____________________, den Sie durch Zugabe von festem Natriumthiosulfat zur Suspension wieder in Lösung bringen (RG6). Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen für jeden einzelnen Schritt! RG1: RG2: RG3: RG4: RG5: RG6: 5 Versuche zur Komplexchemie 95 Warum lässt sich ein Niederschlag aus Silberchlorid und Silberbromid mit wässrigen Ammoniak-Lösungen in Lösung bringen, nicht aber Silberiodid. Warum kann ein Niederschlag aus Silberiodid aber durch einen Überschuss an Thiosulfat-Ionen gelöst werden? Zur Beantwortung der Fragen müssen Sie mit Hilfe des Löslichkeitsproduktes und der Komplexbildungskonstante die jeweilige Löslichkeit der Salze in Ammoniak bzw. Thiosulfat berechnen! pKL(AgCl) = 9.8 mol2/L2; pKL(AgBr) = 12.3 mol2/L2; pKL(AgI) = 16.1 mol2/L2; KBild.([Ag(NH3)2]+) = 107 L2/mol2; KBild.([Ag(CN)2]-) = 1021 L2/mol2; KBild.([Ag(S2O3)2]3-)= 2·1013 L2/mol2 5 Versuche zur Komplexchemie 96 5 Versuche zur Komplexchemie 97 5 Versuche zur Komplexchemie 98 5.6 Komplexstabilität am Beispiel des Tetramminkupfer(II)- und Tetracyanokupfer(I)komplexes Geben Sie in 2 Reagenzgläser je 2 mL einer 0.1 M Kupfer(II)-sulfat-Lösung und versetzen beide Lösungen jeweils mit 5 Tropfen einer konzentrierten AmmoniakLösung (RG1). RG1: Geben Sie in eines der beiden Reagenzgläser 2 mL einer wässrigen H2S-Lösung (RG2). Beobachtungen: RG2: Das zweite Reagenzglas versetzen Sie nun so lange mit Kaliumcyanid-Lösung (Vorsicht: sehr giftig, im Abzug arbeiten!), bis die blaue Farbe des Tetramminkupfer(II)-Komplexes verschwunden ist (RG3). Geben Sie zu dieser Lösung ebenfalls 2 mL einer wässrigen H2S-Lösung (RG4). Beobachtungen: RG3: 5 Versuche zur Komplexchemie 99 RG4: Wieso lässt sich in einem der beiden Reagenzgläsern kein schwarzes Kupfersulfid ausfällen? 5.7 Extraktion von Cobalt aus einer Lösung von Co2+ und Ni2+-Salzen Mischen Sie in Reagenzglas (1) 1.5 mL einer 0.1 M Cobalt(II)-nitrat-Lösung, 1.5 mL einer 0.1 M Nickel(II)-nitrat-Lösung und 3 mL einer gesättigten Ammoniumthiocyanat-Lösung. Eines der Ionen bildet einen stark farbigen Komplex (RG). Geben Sie in 3 weitere Reagenzgläser (Reagenzgläser 2, 3 und 4) jeweils 3 mL Ethylacetat (auch Essigsäureethylester genannt). Fügen Sie ebenfalls 3 mL Ethylacetat zu Ihrer Reaktionslösung in Reagenzglas 1, verschließen Sie das Reagenzglas mit einem Stopfen und schütteln gut. Warten Sie ca. 1 Minute, bis sich die organische Phase von der wässrigen Phase getrennt hat. Saugen Sie die untere, wässrige Phase, möglichst vollständig (quantitativ) mit Hilfe einer Pasteurpipette heraus und geben Sie diese in Reagenzglas 2. Extrahieren Sie erneut die wässrige Phase, in dem Sie das Reagenzglas verschließen und gut schütteln. Wiederholen Sie den Vorgang indem Sie die wässrige Phase erneut absaugen und in Reagenzglas 3 geben, schütteln, erneut absaugen und den Vorgang in Reagenzglas 4 wiederholen. Vergleichen Sie nun die Farbe der wässrigen Phase mit den Farben der Cobaltnitrat- und Nickelnitrat-Lösung. Welches der beiden Salze konnte in die organische Phase extrahiert werden und welches bleibt in der wässrigen Lösung zurück? 5 Versuche zur Komplexchemie 100 Vergleichen Sie nun die Farbintensitäten der vier organischen Phasen miteinander (Sie sollten annähernd das gleiche Volumen haben). Welche Schlussfolgerungen ziehen Sie in Bezug auf den Vorgang der Extraktion der wässrigen Phase? Stellen Sie eine allgemeine Vorschrift zur Durchführung einer Extraktion auf! Stellen Sie die Punkte heraus, die beachtet werden müssen! 6 Ausgewählte Reaktionen der qualitativen Analyse 101 6 Ausgewählte Reaktionen der qualitativen Analyse Im ersten Teil des Praktikums haben Sie grundlegende Arbeitstechniken (Kristallisation, Trennung von Stoffgemischen, Erhitzen von Lösungen, Pipettieren von Lösungen,…), den sicheren Umgang mit Geräten (Abzug, Bunsenbrenner, Zentrifuge, Waage,…) und den Umgang mit Gefahrstoffen (Betriebsanweisungen und Entsorgung) erlernt. Darüber hinausgehend haben Sie einen Einblick in die praktische Anwendung der Konzepte der allgemeinen anorganischen Chemie bekommen. Dieser Praxisbezug soll in diesem Kapitel vertieft werden. Sie werden lernen, wie die Prinzipien von Redox-Reaktionen, Säuren und Basen, Komplexchemie, chemischen Gleichgewichten und Löslichkeitsprodukt im Labor eingesetzt werden, um anorganische Verbindungen zu analysieren, in dem Sie ein unbekanntes Stoffgemisch trennen, identifizieren und quantifizieren. Den Teilbereich, der sich mit diesen Problemen beschäftigt, nennt man Analytische Chemie. Der Schwerpunkt in diesem Block liegt auf der Trennung und Identifizierung. Die Quantifizierung wird im Praktikum des zweiten Fachsemesters „Quantitative anorganische Analytik“ behandelt. Die qualitative Analytik beschäftigt sich also damit, welche Stoffe in einer Probe enthalten sind. Es geht um die Identifizierung von Stoffen. Dazu werden Reaktionen zur Trennung von Stoffgemischen und Nachweisreaktionen eingesetzt, die auf den Konzepten der allgemeinen anorganischen Chemie und den Stoffeigenschaften der zu identifizierenden Substanzen beruhen. Eine Trennung von Stoffgemischen ist unter Verwendung sogenannter Trennungsgänge möglich. Diese bauen auf dem Konzept des Löslichkeitsproduktes auf. Ein Beispiel zur Trennung von Stoffgemischen haben Sie bereits kennen gelernt und angewendet, nämlich die pH-abhängige Fällung von Kupfer- und Zink-Ionen mit Hilfe von Schwefelwasserstoff (siehe Kapitel 2.5: Chemisches Gleichgewicht und Löslichkeitsprodukt, pH-Abhängigkeit von Sulfidfällung). Ab einer bestimmten Säurekonzentration kann nämlich nur Kupfersulfid abgeschieden werden, die Zinkionen bleiben in Lösung. Nachweisreaktionen können ebenfalls auf der Basis von Fällungsreaktionen erfolgen. Auch die Bildung charakteristisch gefärbter Komplexe eignet sich zum Nachweis von Ionen. Im Kapitel Allgemeine Labortechniken (Vgl. 6 Ausgewählte Reaktionen der qualitativen Analyse 102 Spektralanalytik 0) haben Sie außerdem kennen gelernt, dass Metallionen verschiedene Flammenfarben und Linienspektren besitzen, anhand derer eine Identifizierung möglich ist. Die nun folgenden Trennungs- und Nachweisreaktionen dienen dazu, die erlernten Konzepte der allgemeinen anorganischen Chemie zu vertiefen und ihre praktische Anwendung im Bereich der qualitativen Analytik kennen zu lernen. 6.1 Konzept Säure/Base 6.1.1 Carbonat-Nachweis mit Phenolphthalein Carbonate sind die Salze der Kohlensäure. Säuert man Carbonatsalze an, wird durch die starke Mineralsäure die schwächer azide Kohlensäure freigesetzt. Kohlensäure ist instabil und zerfällt zu dem Gas Kohlendioxid und Wasser. Diese Eigenschaft macht man sich beim Nachweis von Carbonaten zu Nutze. Das entstehende Kohlendioxid kann entweder über die Entfärbung einer schwach alkalischen Phenolphthalein-Lösung oder durch Fällung mit Bariumhydroxid zu Bariumcarbonat detektiert werden Eine Spatelspitze Natriumcarbonat wird im Reagenzglas mit 10 Tropfen verdünnter Schwefelsäure versetzt (RG1) und sofort mit einem Gärröhrchen verschlossen. a) Als Vorlage enthält das Gärröhrchen eine frisch zubereitete Mischung aus einem Tropfen 0.05 M Natriumcarbonatlösung, Phenolphthalein-Lösung und 10 1 Tropfen Tropfen Wasser. einer Das 0.5%-igen entstehende Kohlenstoffdioxid (RG2) strömt durch diese Lösung im Gärröhrchen. Eine schnelle Entfärbung der zuvor violetten Indikatorlösung zeigt Kohlenstoffdioxid an (RG3). b) Wiederholen Sie den Versuch unter Verwendung einer Bariumhydroxid-Lösung im Gärröhrchen. Eine Kohlendioxid an (RG4)! RG1: RG2: Abscheidung von Bariumcarbonat zeigt ebenfalls 6 Ausgewählte Reaktionen der qualitativen Analyse 103 RG3: RG4: RG1-3 beruhen auf den Grundlagen _________________________ und RG4 auf ! 6.1.2 Acetat zu Essigsäure mit Kaliumhydrogensulfat Acetate sind die Salze der Essigsäure. Ein möglicher Nachweis auf Acetate erfolgt über die Freisetzung von Essigsäure durch Umsetzung der Acetatsalze mit mittelstarken Säuren wie Kaliumhydrogensulfat (RG1). Essigsäure kann dann über den Geruch identifiziert werden. Etwa 100 mg Natriumacetat werden mit der vierfachen Menge Kaliumhydrogensulfat und 10 Tropfen Wasser in einem Mörser verrieben (RG) und für eine Minute mit einem Uhrglas abgedeckt. Riechen Sie nun, wie Sie es gelernt haben, an der Probe. Bei Anwesenheit von Acetat tritt ein charakteristischer Essiggeruch auf. RG: Der Nachweis beruht auf den Grundlagen der _____________________! Wieso ist es möglich, durch Umsetzung von Acetat mit Kaliumhydrogensulfat Essigsäure zu erzeugen, im umgekehrten Fall aber nicht möglich, Kaliumhydrogensulfat durch die Umsetzung von Essigsäure mit Kaliumsulfat zu erzeugen? 6 Ausgewählte Reaktionen der qualitativen Analyse 104 6.2 Konzept Redox-Reaktionen 6.2.1 Nitritnachweis mit Antipyrin Nitrite sind die Salze der salpetrigen Säure, welche nur in sehr verdünnten Lösungen oder eben in Form ihrer Salze beständig sind. Beim Ansäuern nitrithaltiger Lösungen zerfällt die freigesetzte salpetrige Säure u.a. durch Bildung des Nitrosylkations (RG1). Das Nitrosylkation reagiert mit Phenazon unter Bildung von grünem Nitrosophenazon (RG2). Nitrite stören den Nachweis auf Nitrate. Deswegen muss vor dem Nitratnachweis das Nitrit zerstört werden. Dies ist u.a. durch die Umsetzung nitrithaltiger Lösungen mit Amidosulfonsäure möglich (RG3). Dabei kommt es zu einer Komproportionierung der beiden Stickstoffspezies unter Bildung von elementarem Stickstoff. Nach dieser Umsetzung kann Nitrat störungsfrei nachgewiesen werden. a) Nitrit und Antipyrin Geben Sie im Abzug eine Spatelspitze Natriumnitrit in ein Reagenzglas und lösen es in 2 mL Wasser. Säuern Sie die Lösung mit einigen Tropfen verdünnter Schwefelsäure an. Fügen Sie eine Spatelspitze Antipyrin hinzu (RG2), verschließen das Reagenzglas mit einem Stofpen und schütteln gut durch. Nitrit wird durch eine Grünfärbung der Lösung angezeigt. b) RG2: Zerstörung von Nitrit mit Amidosulfonsäure Geben Sie im Abzug eine Spatelspitze Natriumnitrit in ein Reagenzglas und lösen es in 2 mL Wasser. Geben Sie zwei Spatelspitzen Amidosulfonsäure in ein zweites Reagenzglas und lösen Amidosulfonsäure-Lösung es in unter wenig Wasser. leichtem Tropfen Erwärmen Sie so lange über der Bunsenbrennerflamme zur Natriumnitrit-Lösung, bis keine Gasbildung mehr zu beobachten ist (RG3). Führen Sie mit der so behandelten Natriumnitrit-Lösung erneut, wie unter a) beschrieben, den Nitrit-Nachweis mit Antipyrin durch. Was beobachten Sie und worauf ist ihre Beobachtung zurückzuführen? 6 Ausgewählte Reaktionen der qualitativen Analyse 105 Beobachtungen: RG1: RG2: RG3: 6.3 Konzept: Löslichkeitsprodukt und Redox-Reaktion 6.3.1 Unterscheidung von Oxalat und Sulfat durch Fällung mit Calcium-Ionen und anschließende Umsetzung mit Kaliumpermanganat Sulfate und Oxalate lassen sich mit Hilfe von Calcium-Ionen als weißer Niederschlag fällen (RG1 und RG2). Um beide Ionen voneinander unterscheiden zu können macht man sich deren Redoxverhalten zu Nutze. Schwefel im Sulfat besitzt die höchst mögliche Oxidationsstufe und lässt sich selbst durch starke Oxidationsmittel wie Permanganat nicht weiter oxidieren. Oxalate hingegen sind Redoxamphotere. Bei der Reaktion mit Permanganat im Sauren werden Sie zu Kohlendioxid oxidiert. Das tief violette Permanganat wird dabei zu farblosen Mangan(II)-Ionen reduziert (RG3). Setzt man also den Niederschlag aus der Calciumfällung mit verdünnter Kaliumpermanganat-Lösung um und man beobachtet eine Entfärbung, handelt es sich um Calciumoxalat. Geben Sie eine Spatelspitze Natriumoxalat in ein Zentrifugenröhrchen, lösen es mit wenig Wasser Zentrifugieren und Sie den fügen einige Niederschlag Tropfen ab und Calciumchlorid-Lösung resuspendieren ihn in hinzu. einem Reagenzglas mit verdünnter Essigsäure. Geben Sie einige Tropfen verdünnte Kaliumpermanganat-Lösung hinzu und erwärmen das Reaktionsgemisch über dem Bunsenbrenner. Was beobachten Sie? Führen Sie den gleichen Versuch unter Verwendung von Natriumsulfat statt Natriumoxalat durch. Was beobachten Sie, 6 Ausgewählte Reaktionen der qualitativen Analyse wenn Sie den Calciumsulfat-Niederschlag mit 106 Kaliumpermanganat-Lösung erhitzen? Worin besteht der Unterschied zu Calciumoxalat? 6 Ausgewählte Reaktionen der qualitativen Analyse 107 Auswertung: RG1: RG2: RG3: 6.3.2 Thiosulfat als Silberthiosulfat Thiosulfate bilden mit Silberionen einen weißen Niederschlag bestehend aus Silberthiosulfat (RG1), der nach kurzer Zeit seine Farbe ändert. Dies liegt daran, dass Silberthiosulfat zu Silbersulfid und Schwefelsäure umgesetzt wird (RG2). Dabei kommt es zu einer intramolekularen Redoxreaktion. Eines der beiden Schwefelatome des Thiosulfats wird reduziert, das andere oxidiert. Geben Sie eine Spatelspitze Natriumthiosulfat in ein Reagenzglas und lösen es in 3 mL Wasser. Fügen Sie drei Tropfen Silbernitrat-Lösung hinzu. Beobachten Sie den entstehenden Niederschlag und notieren Sie ihre Reaktionsgleichungen erklären Ihre Beobachtungen? Beobachtungen: RG1: Beobachtungen. Welche 6 Ausgewählte Reaktionen der qualitativen Analyse 108 RG2: 6.4 Konzept: Redox-Reaktion 6.4.1 Sulfid-Nachweis mittels Iod/Azid-Reaktion Eine Mischung aus Natriumazid und Iod-Kaliumiodid-Lösung ist über einen längeren Zeitraum stabil und kann ohne Zersetzung der Komponenten gelagert werden. Spuren von Sulfid führen dazu, dass sich die Komponenten zersetzen. Iod wird durch Sulfid zu Iodid reduziert (RG1). Der dabei entstehende Schwefel zersetzt Azid unter Gasbildung zu elementarem Stickstoff (RG2). Dabei fungiert Sulfid als Katalysator. Diese Eigenschaft kann zum SulfidNachweis eingesetzt werden. Geben Sie eine Spatelspitze Natriumsulfid in ein Reagenzglas und lösen es in wenig Wasser. Lösen Sie in einem zweiten Reagenzglas eine Spatelspitze Natriumazid mit wenig Wasser und geben einige Tropfen Iod/Kaliumiodid-Lösung hinzu. Was passiert, wenn Sie zu dieser Mischung einige Tropfen Natriumsulfid-Lösung geben? Notieren Sie ihre Beobachtungen Reaktionsgleichungen auf. Beobachtungen: RG1: RG2: und stellen Sie die entsprechenden 6 Ausgewählte Reaktionen der qualitativen Analyse 109 6.5 Komplexstabilität, Fällung 6.5.1 Bismut-Nachweis mittels Bismutrutsche Der Bismut-Nachweis als Thioharnstoff-Komplex wird durch eine ganze Reihe anderer Metallionen wie Eisen(III), Aluminium(III), Silber(I), Quecksilber(I), Zinn(II) und Antimon(III) gestört. Sie bilden, wie Bismut auch, einen gelben Thioharnstoffkomplex. Die Bismut-Rutsche bietet die Möglichkeit, Bismut(III) selektiv neben diesen Kationen nachzuweisen. Auf eine Magnesiarinne gibt man ein Häufchen eines Substanzgemisches bestehend aus Eisen(III)-chlorid, Silbernitrat und Zinn(II)-chlorid und darunter ein Häufchen Thioharnstoff. Die Magnesiarinne wird schräg gehalten und mit einer Pipette verd. Salpetersäure auf das Substanzgemisch geträufelt. Was beobachten Sie? Wiederholen Sie den Versuch, in dem Sie nebeneinander auf der Rinne je ein Häufchen a) eines Gemisches aus Eisen(III)-chlorid, Silbernitrat und Zinn(II)chlorid (siehe oben), b) NaF (bildet stabile Fluorokomplexe mit Fe3+ und Al3+, RG1, RG2), c) NaCl (zur Fällung der Chloride von Ag+ und Hg22+, RG3, RG4), d) Natriumkaliumtartrat (zur Komplexierung von Sb3+ RG5 und Sn2+, RG5) und e) Thioharnstoff geben. Die Magnesiarinne wird schräg gehalten und mit einer Pipette verd. Salpetersäure auf das Substanzgemisch geträufelt. Die Säure löst etwas davon, durchläuft die verschiedenen Feststoffe und erreicht schließlich die Thioharnstoff-Kristalle. Was beobachten Sie jetzt? Führen Sie den gleichen Versuch unter Verwendung eines Substanzgemisches bestehend aus Bismutnitrat, Eisen(III)-chlorid, Silbernitrat und Zinn(II)-chlorid durch. Was können Sie jetzt beobachten (RG6)? Schematische Darstellung der Bismutrutsche 6 Ausgewählte Reaktionen der qualitativen Analyse Beobachtungen: RG1: RG2: RG3: RG4: RG5: RG6: 110 6 Ausgewählte Reaktionen der qualitativen Analyse 111 6.5.2 Nachweis von Eisen(III)- und Cobalt(II)-Salzen mit Thiocyanat Eisen(III)- und Cobalt(II)-Ionen bilden mit Thiocyanaten farbige Komplexe, die als Nachweis dienen können. Es bildet sich rotes Eisen(III)-thiocyanat und blaues Cobalt(II)-thiocyanat. Liegen beide Kationen gleichzeitig vor, erkennt man nur die rote Farbe des Eisen(III)thiocyanats. Diese überdeckt die blaue Farbe des Cobalt(II)-thiocyanats. Werden Eisen(III)salze mit einem Überschuss an Fluorid-Ionen versetzt, bildet sich aus dem roten Eisenthiocyanato-Komplex ein farbloser Hexafluoroferrat(III)-Komplex. Cobalt(II)-thiocyanat ist gegenüber Fluoridionen stabil. Auf diesem Weg können neben Eisen(III)- auch Cobalt(II)salze unter Verwendung von Thiocyanaten nachweisen werden. Geben Sie jeweils eine Spatelspitze Eisen(III)-chlorid und Cobalt(II)-nitrat in ein Reagenzglas, lösen Sie die Salze in wenig Wasser auf und geben eine Spatelspitze Ammoniumthiocyanat hinzu (RG1, RG2, Beobachtung). Geben Sie anschließend zwei Spatelspitzen Natriumfluorid hinzu und schütteln Sie gut durch (RG3, Beobachtung). Geben Sie nun 1 mL Aceton zur Lösung (Beobachtung). Beobachtungen: RG1: RG2: RG3: Die Reaktionen nach RG1 bis RG3 sind dem Bereich ______________________ zuzuordnen. 6 Ausgewählte Reaktionen der qualitativen Analyse 112 6.6 Redox-Reaktionen und Fluoreszenz 6.6.1 Nachweis von Zinn mittels der Leuchtprobe Dieser Nachweis basiert auf der blauen Lumineszenz von Zinn(II)-chlorid in der oxidierenden Bunsenbrennerflamme. Um auch Zinn(IV)-oxid zu erfassen wird elementares Zink und Salzsäure als Reduktionsmittel zugesetzt (RG). Geben Sie eine Spatelspitze Zinn(IV)-oxid in einen Mörser und suspendieren es mit 5 Tropfen konzentrierter Salzsäure. Rühren Sie die Suspension 1 Minute mit einem Reagenzglas, welches Eiswasser enthält, durch und halten das Reagenzglas mit der benetzten Stelle in die Bunsenbrennerflamme. Wiederholen Sie den Versuch, in dem Sie die Suspension aus Zinn(IV)-oxid und konzentrierter Salzsäure mit zwei Spateln Zinkpulver versetzen (RG), mit einem eisgefüllten Reagenzglas umrühren und das Reagenzglas mit der benetzten Stelle ebenfalls in die Flamme des Bunsenbrenners halten. Was können Sie beim Vergleich beider Versuche erkennen? Welche Funktion hat Zink in diesem Versuch? Welche Zinnverbindung ist für die blaue Lumineszenz verantwortlich? RG 6 Ausgewählte Reaktionen der qualitativen Analyse 113 6.7 Redox-Reaktionen 6.7.1 Mangan und Chrom über Oxidationsschmelze Die Oxidationsschmelze wird in der anorganischen Analytik sowohl zum Aufschluss als auch zum Nachweis mangan- und chromhaltiger Verbindungen verwendet. Dabei wird ein Gemisch aus Kaliumnitrat und Kaliumcarbonat verwendet. In der Schmelze wirkt Nitrat auf die beigemengte Ursubstanz einerseits als Oxidationsmittel, andererseits als Oxidionen-Donor. Carbonat wirkt ebenfalls als Oxidionendonor. Das bei der Reaktion entstehende Kohlendioxid verhindert ein Zusammenbacken der Schmelze und sorgt für eine innige Durchmischung der Reaktanden. Niedervalente Manganverbindungen werden durch die Oxidationsschmelze zu grünem Manganat (RG1) und Chromverbindungen zu gelbem Chromat (RG2) oxidiert. Ein gelber Schmelzkuchen deutet daher auf die Anwesenheit von Chrom, ein grüner Schmelzkuchen auf die Anwesenheit von Mangan hin. Löst man den Schmelzkuchen in wenig Wasser und säuert mit verdünnter Schwefelsäure an, kommt es aufgrund der Disproportionierung von Manganat zu einer Rotviolett-Färbung der Lösung und ein brauner Niederschlag entsteht (RG3). Geben Sie ca. 100 mg eines Gemisches bestehend aus 3 Teilen Kaliumnitrat und 2 Teilen Natriumcarbonat in einen Mörser. Geben Sie je eine kleine Spatelspitze Chrom(III)-nitrat Nonahydrat und Mangan(II)-sulfat hinzu und verreiben das Gemisch bis zur Homogenität. Geben Sie 3 Spatelspitzen dieses Gemisches auf eine Magnesiarinne und schmelzen es in der Bunsenbrennerflamme. Beobachtungen: In welcher Form liegt Mangan und Chrom jetzt vor? RG1: RG2: RG3: 6 Ausgewählte Reaktionen der qualitativen Analyse 114 6.7.2 Iodid und Bromid mit Chlorwasser Elementares Chlor ist ein Oxidationsmittel, das in der Lage ist, Iodide und Bromide zu den jeweiligen Elementen zu oxidieren. Es selbst wird dabei zu Chlorid reduziert. Diese Eigenschaft macht man sich zum parallelen Nachweis von Iodid und Bromid zu Nutze. In der Reihe der Halogene fällt das Normalpotential E0 des Redoxpaares Halogenid/Halogen vom Fluor zum Iod stark ab: Standardpotentiale E0 [V] (F-/F2) 2.85 - 1.36 - (Br /Br2) 1.07 (I-/I2) 0.54 (Cl /Cl2) Aufgrund des unterschiedlichen Normalpotentials wird zuerst Iodid zu Iod oxidiert (RG1), was an einer Rosafärbung der Lösung zu erkennen ist. Erst wenn diese Reaktion abgeschlossen ist, wird Bromid zu Brom oxidiert (RG2), was sich an einer Braunfärbung der Lösung zeigt. Die entstandenen Halogene sind in Wasser schlecht, in organischen Lösemitteln dagegen gut löslich. Durch Extraktion mit Chloroform konzentriert man die Halogene in der organischen Phase auf. Sie lassen sich dann an Ihrer Eigenfarbe erkennen. Ein Überschuss von Cl2 führt zur Weiteroxidation von Br2 bzw. I2 zu den jeweiligen Interhalogenverbindungen (RG3 und RG 4). Versetzen Sie die mit verdünnter Salzsäure schwach angesäuerten, verdünnten Lösungen von Kaliumbromid (Reagenzglas 1) und Kaliumiodid (Reagenzglas 2) mit jeweils 3 mL Chloroform. Geben Sie tropfenweise Chloramin T-Lösung zu, verschließen die Reagenzgläser mit einem Stopfen und schütteln die Lösung, bis sich die Chloroformphasen färben. Im Reagenzglas mit Iodid färbt Sie sich rosa, im Reagenzglas mit Bromid braun. Diese Farbänderungen sind für das jeweilige Halogenid beweisend. Geben Sie nun zu beiden Reagenzgläsern einen Überschuss an Chloramin T-Lösung und schütteln nach der Zugabe vorsichtig um. Ein Verschwinden der Farben ist auf die Bildung farbloser Interhalogenverbindungen zurückzuführen. 6 Ausgewählte Reaktionen der qualitativen Analyse 115 Warum sind die entstandenen Halogene in Wasser schlecht, in organischen Lösemitteln dagegen gut löslich? RG1: RG2: RG3: RG4: Bei langsamer Zugabe von Chloramin-T-Lösung können auf diese Weise auch Bromid und Iodid nebeneinander nachgewiesen werden, weil die braune Farbe des elementaren Broms erst dann erscheint, wenn die violette Farbe des elementaren Iods verschwunden ist. Stellen Sie sich eine wässrige Lösung her, die eine Mischung aus Kaliumbromid und Kaliumiodid enthält und führen Sie diesen Nachweis entsprechend der o.g. Vorschrift durch. Beschreiben Sie ihre Beobachtungen! Beobachtungen: 6 Ausgewählte Reaktionen der qualitativen Analyse 116 6.8 Konzept: Säure/Base, Redox, Komplexbildung 6.8.1 Ringprobe auf Nitrat Bei der Ringprobe wird mit Hilfe von konzentrierter Schwefelsäure aus Nitratsalzen Salpetersäure freigesetzt (RG1). Diese wird durch Eisen(II)-sulfat zu Stickstoffmonoxid reduziert, während Eisen(II) zu Eisen(III) oxidiert wird (RG2). Das freiwerdende Stickstoffmonoxid lagert sich unter Bildung eines Pentaaquanitrosyleisen(II)-Komplexes an überschüssiges Eisen(II) an (RG3). Dieser Komplex ist braunviolett gefärbt und für Nitrat beweisend. Lösen Sie eine Spatelspitze Natriumnitrat in 2 mL verdünnter Schwefelsäure. Geben Sie 2 mL einer frisch hergestellten, gesättigten Eisen(II)-sulfat-Lösung hinzu. Unterschichten Sie diese Lösung vorsichtig mit ca. 3 mL konzentrierter Schwefelsäure, in dem Sie das Reagenzglas schräg halten und mit einer Pasteurpipette die Schwefelsäure an der Glaswandung nach unten laufen lassen. Was beobachten Sie an der Phasengrenze? Warum benötigen Sie konzentrierte Schwefelsäure und Eisen(II)-sulfat-Lösung? Notieren Sie die zu den Abläufen gehörenden Reaktionsgleichungen! Beobachtungen: RG1: RG2: RG3: 6 Ausgewählte Reaktionen der qualitativen Analyse 117 6.9 Kationentrennungsgang am Beispiel des „alkalischen Sturzes“ 6.9.1 Trennung und Identifizierung von Al(III), Cr(III), Mn(II) und Fe(II) durch alkalische Oxidation Der alkalische Sturz ist ein Teil des Kationen-Trennungsganges und wird verwendet, um Kationen der Ammoniumsulfid-Trennungsgangsgruppe, nämlich Aluminium, Chrom, Mangan und Eisen, voneinander zu trennen. Dazu wird eine Lösung dieser Kationen in ein Gemisch aus 30 %iger Natronlauge und 3 %iger Wasserstoffperoxid-Lösung gegossen. Wasserstoffperoxid fungiert dabei als Oxidationsmittel, Natronlauge als starke Base. Unter diesen Bedingungen wird Mangan(II) zu festem Mangan(IV)-oxiddihydroxid oxidiert (RG1). Eisen(II) wird zu Eisen(III) oxidiert (RG2) und fällt dann als Eisen(III)-hydroxid ebenfalls aus (RG3). Aluminium(III) als Amphoter bleibt unter stark basischen Bedingungen in Form des Tetrahydroxoaluminat-Komplexes in Lösung (RG4). Ebenfalls in Lösung bleibt Chrom, welches im Basischen durch Wasserstoffperoxid zu Chromat oxidiert wird (RG5). Trennt man nun den entstandenen Feststoff von der Lösung durch Zentrifugation ab, erhält man eine Trennung der Kationen Mangan und Eisen, die als Feststoffe zurück bleiben, von den Kationen Aluminium und Chrom, die in Lösung verbleiben. RG1: RG2: RG3: RG4: RG5: 6 Ausgewählte Reaktionen der qualitativen Analyse 118 Geben Sie in jeweils ein Reagenzglas je vier Spatelspitzen Aluminiumnitrat, Chrom(III)-nitrat Nonahydrat, Mangan(II)-sulfat und Eisen(II)-sulfat und beschriften diese. Lösen Sie die Salze in je 6 mL Wasser. Diese Lösungen werden für die nachfolgenden Versuche benötigt! 1. Geben Sie jeweils 2 mL der hergestellten Metallsalz-Lösungen in 4 neue Reagenzgläser und versetzen diese mit 3 Tropfen verdünnter Natronlauge (RG1-4) (Beobachtungen). 2. Geben Sie anschließend je einen Milliliter konzentrierte Natronlauge in die Reagenzgläser (Beobachtungen, RG5 und 6). Beobachtungen (Farbe und Art der entstehenden Niederschläge): Beobachtungen nach Zugabe der konzentrierten Natronlauge (welche Hydroxide gehen wieder in Lösung?) Welche Eigenschaft haben diese Metallhydroxide? RG1: RG2: RG3: RG4: RG5: RG6: 6 Ausgewählte Reaktionen der qualitativen Analyse 119 3. In 4 Reagenzgläsern werden jeweils 3 mL 30 %ige Natronlauge und 3 mL 3 %ige Wasserstoffperoxid-Lösung zusammengegeben, über der Bunsenbrennerflamme leicht erwärmt. Zu diesen Lösungen tropfen Sie je 2 mL der zuvor hergestellten Kationensalz-Lösungen (RG1-4). Beobachtungen (bei welchen Metall-Ionen ist eine Veränderung zum vorhergehenden Versuch festzustellen? Beschreiben Sie das Aussehen der Niederschläge/Lösungen im Vergleich zum vorhergehenden Versuch! RG1: RG2: RG3: RG4: Die im Versuch 3 entstandenen Fällungen von Fe(OH)3 und MnO(OH)2 unterscheiden sich in ihrer Oxidationswirkung. In konzentrierter Salzsäure lösen sich beide Verbindungen wieder auf und zwar als Fe3+ und Mn2+. MnO(OH)2 wird dabei reduziert. Das Oxidationsprodukt ist ein stechend riechendes Gas, das sich mit Kaliumiodid/Stärkepapier nachweisen lässt. Fe(OH)3 wirkt nicht oxidierend! 4. Geben Sie dazu die aus der Fe(OH)3 und MnO(OH)2 Fällung erhaltene Suspension in je ein Zentrifugenröhrchen und zentrifugieren Sie die Niederschläge ab. Nach Abtrennen der Lösungen versetzen Sie beide Niederschläge mit 10 Tropfen konzentrierter Salzsäure und legen ein angefeuchtetes Kaliumiodid/Stärkepapier über das Reagenzglas! (RG1 und RG2). 6 Ausgewählte Reaktionen der qualitativen Analyse 120 Beobachtungen: Welches Gas entsteht bei der Umsetzung von konzentrierter Salzsäure mit MnO(OH)2 und welche Reaktion führt zur Färbung des Kaliumiodid/Stärkepapiers (RG3)? RG1: RG2: Die Versuche 1-4 sind Vorversuche zum „Alkalischen Sturz“. Durch diese haben Sie das Reaktionsverhalten der einzelnen Metalle unter den gegebenen Bedingungen kennen gelernt. Auf der gezeigten selektiven Oxidation und Alkalilöslichkeit der Hydroxide bzw. Oxide lässt sich nun eine Trennung der vier Ionen aufbauen. Führen Sie nun den „Alkalischen Sturz“ mit dem Kationengemisch wie folgt durch: 5. Geben Sie je 2 mL Ihrer 4 bereits oben hergestellten Metallsalzlösungen in einen Erlenmeyerkolben und mischen diese gut durch. In einem weiteren Erlenmeyerkolben mischen Sie nun 5 mL 30 %ige Natronlauge und 5 mL 3 %ige Wasserstoffperoxid-Lösung. Erwärmen Sie diese Lösung leicht über der Bunsenbrennerflamme. Tropfen Sie nun nach und nach Ihr Metallsalzgemisch hinzu. Zentrifugieren Sie den entstandenen Niederschlag ab, die überstehende Lösung sammeln Sie in einem Becherglas. Welche Kationen befinden sich in der Lösung und welche im Niederschlag? Geben Sie die Summenformeln der entstandenen Metallsalzspezies an! 6 Ausgewählte Reaktionen der qualitativen Analyse 121 6.10 Flammenfärbung verschiedener Kationen Die Verbindungen bestimmter Metalle (z.B. Alkali-, Erdalkalimetalle) färben die nicht leuchtende Bunsenbrennerflamme (Außenkegel) charakteristisch. Natriumverbindungen ergeben eine helle und meist lang anhaltende gelbe Flammenfärbung, welche die Farben anderer Metalle überdeckt. Dieses Problem kann durch Verwendung eines Cobaltglases umgangen werden, das zwischen Flamme und Beobachter gehalten wird. Geben Sie etwas fein gemörserte Substanz auf die Tüpfelplatte und nehmen Sie eine kleine Menge davon mit einem mit Salzsäure angefeuchteten Magnesiastäbchen auf. Bringen Sie das Magnesiastäbchen in den äußeren Teil der nicht leuchtenden Bunsenbrennerflamme und beobachten Sie die Flammenfärbung. Führen Sie diesen Versuch nacheinander mit folgenden Verbindungen durch und notieren Sie die (Strontiumnitrat, Natriumchlorid). jeweiligen Flammenfarben Bariumchlorid, Wiederholen Sie in nachfolgender Lithiumchlorid, den Versuch Tabelle Kaliumbromid unter Verwendung Cobaltglases. Notieren Sie erneut die so beobachteten Flammenfarben! Element Strontium Barium Lithium Kalium Natrium Flammenfärbung durch ein Cobaltglas und eines 7 Anhang 122 7 Anhang 7.1 Summenformeln, Valenzstrichformeln und Oxidationszahlen Geben Sie zu den nachfolgend aufgeführten Verbindungen die Summenformel, Valenzstrichformel (Strukturformel) und die Oxidationszahlen der jeweiligen Atome an! Substanz Sulfat Sulfit Schwefeldioxid Summenformel Valenzstrichformel 7 Anhang Tetrathionat Thiosulfat Nitrat Nitrit 123 7 Anhang Stickstoffdioxid Stickstoffmonoxid Elementarer Stickstoff Thiocyanat 124 7 Anhang Azid Cyanid Permanganat Mangan(IV)-oxid (Braunstein) 125 7 Anhang Manganat Chromat Dichromat Chromperoxid 126 7 Anhang Arsenat Arsenit Oxalat Carbonat 127 7 Anhang Kohlendioxid Ethanol Essigsäure Glycin 128 7 Anhang Harnstoff Ethylacetat (Essigsäureethylester) Iodat Hypoiodit 129 7 Anhang Phenolphthalein Phosphat Wasserstoffperoxid 130 7 Anhang 131 7.2 Reaktionsgleichungen für Kapitel 6 Im Folgenden werden alle Reaktionsgleichungen aus Kapitel 6 zusammengestellt. Diese Sammlung kann als Ergebnis- und Lernkontrolle verwendet werden. Fe As O 6Zn HNO 7.1 6 F → FeF 12H → 2 AsH 3Fe 6 Zn 3H → NO 3H O 3 Fe 2H O SO2‐ 4 CO2 H2O Na2CO3 H2SO4H2CO3 2Na 7.2 7.3 7.4 7.5 C O Ca Al 3MnO 4H → 2 MnO MnO 3O → 4 As Fe H O CO → BaCO ↓ 12H → 2 SbH 5C O Hg Mn 7.12 6 Zn 5 CO O 3H O 8H O 7.15 7.16 7.17 2Cl 7.18 2 Cl ⟶ Hg Cl ↓ 6F → 6 FeF 7.14 H O → 2 Mn Cl → I 7.11 7.13 Ba OH 2I H O CO2 H2O Cl → AgCl ↓ 16H 7.10 6H O Ag 6Zn 7.8 7.9 NO → Fe H O NO H2CO3 Fe SCN 2H O 3SCN → Fe SCN 4AsH 2MnO 7.7 6 F → AlF Fe Sb O 7.6 → CaC O ↓ 3 SCN H O → MnO OH 7.19 7.20 7 Anhang 132 CO2 H2O CH COO H2CO3 HSO → CH COOH 4SbH 3O → 4 Sb 2Ag S O 2Br HCO3‐ H 7.22 SO 7.23 6H O 7.24 → Ag S O ↓ Cl → Br 7.21 7.25 2Cl 7.26 2Fe Co 2SCN → Co SCN 7.27 O 2H O 7.28 2 OH → 2 Fe OH Ba OH 2 CO2 BaCO3 H2O NO 2As 5H O 2H → NO Ag S O H O → Ag S ↓ I SnO Zn 7.30 H O 6NH → 2 AsO 6 NH 2H O 7.31 7.32 H SO 7.33 3 Cl → 2 ICl 4HCl XE "HCl" \i → SnCl 7.29 ZnCl 2H O 7.34 7.35 Al CO 4OH → Al OH 7.36 7.37 2 H → H CO 7 Anhang 133 7.38 S I 5Cl Mn 2 Cr I →S 10 HCl XE "HCl" \i 6H O → 2 HIO 2NO 2CO 3H O → MnO Cr O SO Ca S 2N → 2 S 2CO NO 2 NO 10 OH → 2 CrO H CO ⇌ H O Br 7.39 2I 2 CO 8H O 7.42 7.44 → CaSO ↓ 7.45 3N 7.46 3 Cl → 2 BrCl H SO → HNO 7.41 7.43 CO ↑ 3NO → 2 CrO 7.40 3 NO HSO 2 CO 7.47 7.48 7 Anhang 134 7.3 Reagenzienliste 1. Phenolphthalein-Lösung: Geben Sie 10 mL Wasser in ein Reagenzglas, fügen Sie 2 Kristalle Natriumcarbonat und einen Tropfen der 0,05 % Phenolphthalein-Lösung hinzu. Die so hergestellte Lösung muss schwach rosa gefärbt sein 2. Stärkelösung (frisch zubereiten): 100 mg lösliche Stärke wird mit 1 mL Wasser aufgeschlämmt und die Mischung unter ständigem Rühren in 10 mL siedendes Wasser (dest.) gegeben. Es wird so lange erhitzt, bis sich die Stärke vollständig gelöst hat. Eine frisch hergestellte Lösung ist zu verwenden! Die Stärkelösung kann nur über wenige Tage gelagert werden. Empfindlichkeitsreaktion zur Überprüfung der Haltbarkeit Eine Mischung von 1 mL Stärke-Lösung, 20 mL Wasser, 50 mg Kaliumiodid und 0.05 mL IodLösung muss blau gefärbt sein! 3. Schwefelwasserstoff-Wasser (H2S-Wasser): Füllen Sie ein Viertel des Reagenzglases mit Sulfidogen (eine Mischung aus elementarem Schwefel und Paraffinöl) und verschließen das Reagenzglas mit einem durchbohrten Stopfen, in dem eine leicht gebogene Pasteurpipette steckt. Spannen Sie das Reagenzglas in eine Klemme und erhitzen Sie es über dem Bunsenbrenner. Die Pipette wird in ein mit Wasser gefülltes Reagenzglas gehalten, so dass das entstehende Schwefelwasserstoffgas durch die wässrige Lösung geleitet wird. Nach einer Minute entfernen Sie das Reagenzglas mit der Schwefelwasserstoff-Lösung, erst jetzt schalten Sie den Bunsenbrenner aus! Die Lösung ist frisch herzustellen und kann nicht gelagert werden. 4. Bromwasser (Br2-Wasser): Geben Sie zwei Spatelspitzen Kaliumbromid in ein Reagenzglas und lösen es in 2 mL Wasser. Geben Sie 1 mL konzentrierte Salpetersäure hinzu und erhitzen die Reaktionslösung über dem Bunsenbrenner zum Sieden. Die Bildung einer braunen Lösung zeigt die Entstehung von elementarem Brom an. Verdünnen Sie die Lösung vor Verwendung auf das doppelte Volumen. Die Lösung ist frisch herzustellen und kann nicht gelagert werden. 7 Anhang 135 5. Kaliumpermanganat-Lösung: Geben Sie einen Tropfen Kaliumpermanganat-Lösung (0.5 %) in ein Becherglas und verdünnen diese mit 10 mL Wasser. Die stark verdünnte Kaliumpermanganat-Lösung ist schwach rosa gefärbt. 6. Kaliumiodid-Lösung (1.0 M): Eine Lösung von Kaliumiodid (166 g/L) 7. Kupfersulfid: In eine gesättigte Lösung aus Kupfersulfat werden 3 mL H2S-Wasser gegeben. Der sich bildende Kupfersulfid-Niederschlag wird abzentrifugiert und gewaschen 7 Anhang 136 7.4 Chemikalien des Praktikums Acetat ................................................................................... Siehe Salz der Essigsäure Aceton ................................................................................................................. 104 Aluminium ............................................................................. 54, 55, 69, 102, 110, 135 Aluminium(III)-acetat .............................................................................................. 55 Aluminium(III)-chlorid ...................................................................................... 54, 135 Aluminiumgranulat ...............................................................................Siehe Aluminium Amidosulfonsäure .................................................................................................... 99 Aminoessigsäure ........................................................................................ Siehe Glycin Aminoessigsäure-Lösung .......................................................................................... 90 Ammonium ............................................................................................................ 65 Ammoniumacetat ................................................................................................ Siehe Ammoniumsulfid ..................................................................................................... 45 Ammoniumthiocyanat .......................................................................... 37, 94, 104, 135 Antimon(III) ......................................................................................................... 102 Antipyrin ........................................................................................................... 98, 99 Arsenat......................................................................................................71, 78, 120 Arsenit ................................................................................................................ 120 Azid ............................................................................................................. 101, 118 Bariumcarbonat ...................................................................................................... 97 Bariumchlorid ..................................................................................... 49, 50, 114, 135 Bariumhydroxid ...................................................................................................... 97 Bariumsulfat ...............................................................................................49, 50, 135 Bismut(III) ........................................................................................................... 102 Bismutnitrat ......................................................................................................... 102 Brom ................................................................................................. 76, 81, 107, 128 Bromid .................................................................................................... 76, 107, 108 Bromwasser ....................................................................................... 76, 81, 128, 135 Calciumchlorid-Lösung .................................................................... Siehe Calciumchlorid Calciumoxalat ....................................................................................................... 100 Carbonat.................................................................................................. 97, 106, 120 Carbonate .......................................................................... Siehe Salze der Kohlensäure Chlor ................................................................................................... 15, 79, 81, 107 Chloramin T-Lösung ................................................... 79, 80, 81, 108, Siehe Chloramin T Chloroform ...................................................................................................... 79, 108 Chrom ............................................................... 15, 70, 73, 74, 106, 107, 110, 111, 135 Chrom(III)-nitrat Nonahydrat ........................... 70, 106, 111, 135, Siehe Chrom dreiwertig Chrom(III)-nitrat Nonahydrat-Lösung ................................................................. 70, 135 Chromat ................................................................................ 38, 73, 74, 106, 110, 119 Chromperoxid ....................................................................................................... 119 Cobalt(II)-hydroxid ................................................................................................. 87 Cobalt(II)-nitrat .................................................................................... 87, 88, 94, 104 Cobalt(II)-thiocyanat ............................................................................................. 104 Cobaltnitrat_Lösung ......................................................................................... 94, 135 Dichromat ....................................................................................................... 38, 119 Eisen ............................................................... 37, 54, 83, 102, 104, 109, 110, 111, 135 Eisen(II)-sulfat-Lösung ................................... Siehe Eisen(II)-sulfat, Siehe Eisen(II)-sulfat Eisen(III) ...................................................................... 37, 54, 102, 104, 109, 110, 135 Eisen(III)-chlorid ......................................................................... 37, 54, 102, 104, 135 Eisen(III)-hydroxid ................................................................................................ 110 Eisen(III)-thiocyanat ............................................................................................. 104 Eisennagel ................................................................................................. 64, 82, 135 Eisenpulver ..................................................................................................... 62, 135 Eisenthiocyanato-Komplex ...................................................................................... 104 Eisessig .......................................................................................................... 52, 135 Essigsäure .................................................. 52, 53, 54, 55, 56, 58, 69, 98, 100, 121, 135 Essigsäureethylester ............................................................................ Siehe Ethylacetat Ethanol .................................................................................................... 33, 121, 135 Ethylacetat ............................................................................ Siehe Essigsäureethylester 7 Anhang 137 Glycin ........................................................................................... 26, 89, 90, 121, 135 Hexafluoroferrat(III)-Komplex................................................................................. 104 Hypobromit ............................................................................................................ 76 Hypoiodit ............................................................................................................. 122 Iod............................................................... 38, 39, 67, 68, 81, 101, 102, 107, 128, 135 Iodat ........................................................................................ 39, 67, 68, 76, 78, 122 Iodid .......................................................... 39, 67, 68, 71, 72, 73, 76, 78, 101, 107, 108 Iod-Kaliumiodid-Lösung ........................................................................................... 38 Kaliumbromid ...........................................................80, 81, 90, 108, 109, 114, 128, 135 Kaliumbromid-Lösung ...................................................... 80, 81, 90, Siehe Kaliumbromid Kaliumcarbonat .............................................................................. 48, 49, 64, 106, 135 Kaliumchromat-Lösung ............................................................................................ 38 Kaliumcyanid-Lösung ........................................................................ Siehe Kaliumcyanid Kaliumhydrogensulfat .............................................................................................. 98 Kaliumiodat-Lösung ........................................................................ 76, 135, Siehe Iodat Kaliumiodid ............................................................. Siehe Iodid, Siehe Iodid, Siehe Iodid Kaliumiodid/Stärkepapier ....................................................................................... 112 Kaliumiodid-Lösung ........................................................... Siehe Kaliumiodid, Siehe Iodid Kaliummanganat ................................................................................... Siehe Manganat Kaliumnitrat ........................................................................... 70, 106, 136, Siehe Nitrat Kaliumpermanganat ......................................................................... Siehe Permanganat Kaliumpermanganat-Lösung .................................................... Siehe Kaliumpermanganat Kohlendioxid ...................................................... 28, 97, 100, 106, 121, Siehe Trockeneis Kohlensäure ........................................................................................................... 97 Kohlenstoffdioxid .................................................................................................... 97 konzentrierte Ammoniak-Lösung ............................................................Siehe Ammoniak konzentrierte Natronlauge .................................................................. Siehe Natronlauge Konzentrierte Natronlauge .................................................................. Siehe Natronlauge konzentrierte Salzsäure............................................. 34, Siehe Salzsäure, Siehe Salzsäure konzentrierte Schwefelsäure ............................................................ Siehe Schwefelsäure konzentrierten Ammoniak-Lösung...........................................................Siehe Ammoniak konzentrierter Natronlauge ................................................................. Siehe Natronlauge konzentrierter Salzsäure . Siehe Salzsäure, Siehe Salzsäure, Siehe Salzsäure, Siehe Salzsäure konzentrierter Schwefelsäure ........................................................... Siehe Schwefelsäure Kupfer(II)-chlorid-Dihydrat ....................................................................................... 33 Kupfer(II)-sulfat-Lösung ..................................................................................... 90, 93 Kupferfolie .................................................................................................62, 83, 136 Kupfersulfat ........................................................................................................... 42 Kupfersulfat-Lösung ...........................................................................Siehe Kupfersulfat Kupfersulfid .............................................................................. 43, 70, 94, 96, 129, 136 Lithiumchlorid ....................................................................................................... 114 Magnesiastäbchen ................................................................................................... 34 Magnesiumnitrat-Lösung .............................................................. Siehe Magnesiumnitrat Magnesiumpulver ............................................................................................. 62, 136 Magnisumnitrat ....................................................................................................... 59 Mangan ............................................................................ 100, 106, 107, 110, 111, 118 Mangan(II)-Ionen ................................................................................... Siehe Mangan Mangan(II)-sulfat ........................................................................................... 106, 111 Manganat ...................................................................................................... 106, 119 Metallhydroxide ............................................................................................... 45, 111 Natiumacetat-Trihydrat ............................................................................................ 35 Natriumacetat.............................................................................................35, 98, 136 Natriumazid .................................................................................................. 101, 102 Natriumcarbonat ............................. 48, 49, 97, 106, 128, 136, Siehe Salz der Kohlensäure Natriumchlorid .......................................................................... 34, 79, 81, 90, 114, 136 Natriumfluorid ...................................................................................................... 104 Natriumhydrogenarsenat .......................................................................................... 71 Natriumkaliumtartrat .......................................... Siehe Tartrat, Siehe Salze der Weinsäure Natriumnitrit .............................................................................................. Siehe Nitrit Natriumnitrit-Lösung ................................................................................... Siehe Nitrit Natriumoxalat ........................................................................................... 68, 100, 136 7 Anhang 138 Natriumsulfat ....................................................................................................... 100 Natriumsulfit .............................................................................................. Siehe Sulfit Natriumthiosulfat .............................................................. 90, 101, 136, Siehe Thiosulfat Natronlauge45, 48, 55, 56, 58, 62, 65, 66, 68, 70, 71, 72, 73, 74, 76, 87, 110, 111, 112, 113, 136 Nickelnitrat-Lösung ................................................................................................. 94 Nitrat .................................................................................... 69, 70, 99, 106, 109, 116 Nitrit .........................................................................................................69, 99, 116 Nitrosophenazon ..................................................................................................... 98 Nitrosylkations ........................................................................................................ 98 Oxalat ............................................................................................... 68, 77, 100, 120 Oxalate.................................................................................. Siehe Salze der Oxalsäure Pentaaquanitrosyleisen(II)-Komplexes ..................................................................... 109 Permanganat ............................................................................ 68, 72, 75, 77, 100, 118 Phenazon ............................................................................................................... 98 Phenolphthalein ........................................................... 55, 63, 64, 65, 97, 123, 128, 136 Phenolphthalein-Lösung ............................................................. 55, 63, 64, 97, 128, 136 Phosphat ............................................................................................................. 123 Quecksilber(I) ...................................................................................................... 102 Salpetersäure ............................................ 25, 65, 66, 72, 73, 74, 76, 102, 109, 128, 136 salpetrige Säure...................................................................................................... 98 Sand ..................................................................................................................... 33 Schwefeldioxid ............................................................................................63, 65, 115 Schwefelsäure ..................... 25, 40, 63, 64, 65, 68, 70, 75, 77, 97, 99, 101, 106, 109, 136 Schwefelwasserstoff ....................................................... 42, 44, 63, 65, 75, 96, 128, 136 Silber(I)............................................................................................................... 102 Silberbromid........................................................................................................... 91 Silberchlorid ........................................................................................................... 91 Silberiodid .............................................................................................................. 91 Silbernitrat ........................................................................... 45, 90, 101, 102, 136, 137 Silbernitratlösung ................................................................................ Siehe Silbernitrat Silbernitrat-Lösung (5 %) ..................................................................... Siehe Silbernitrat Silbersulfid .................................................................................................45, 47, 101 Silberthiosulfat ..................................................................................................... 101 Stärke ................................................................................................................... 39 Stärkelösung .......................................................................................................... 38 Stickstoffdioxid ................................................................................................ 65, 117 Stickstoffmonoxid ..................................................................................... 65, 109, 117 Strontiumnitrat ......................................................................................... 34, 114, 137 Sulfat ...................................................................................................... 50, 100, 115 Sulfid ............................................................................................................. 45, 101 Sulfit .........................................................................................................39, 40, 115 Tetrahydroxoaluminat-Komplexes ............................................................................ 110 Tetramminkupfer(II)-Komplex .................................................................................. 86 Tetramminkupfer(II)-Komplexes .......................................................................... 86, 93 Tetrathionat ......................................................................................................... 116 Thiocyanat .................................................................................................... 104, 117 Thioharnstoff ........................................................................................................ 102 Thiosulfat ...................................................................................... 67, 68, 91, 101, 116 Trockeneis ............................................................................................................. 56 verdünnte Ammoniak-Lösung.................................................................Siehe Ammoniak verdünnte Natronlauge ................ Siehe Natronlauge, Siehe Natronlauge, Siehe Natronlauge verdünnte Salzsäure ....... Siehe Salzsäure, Siehe Salzsäure, Siehe Salzsäure, Siehe Salzsäure Verdünnte Salzsäure.............................................................................. Siehe Salzsäure verdünnte Schwefelsäure ................................................................ Siehe Schwefelsäure Verdünnte Schwefelsäure ................................................................ Siehe Schwefelsäure verdünntem NH3 ..................................................................................Siehe Ammoniak verdünnter Ammoniak-Lösung ...............................................................Siehe Ammoniak verdünnter Salpetersäure ....................................Siehe Salpetersäure, Siehe Salpetersäure verdünnter Salzsäure ............................................................................. Siehe Salzsäure wasserfreies Kupfersulfat .............................................................. 85, Siehe Kupfersulfat 7 Anhang 139 Wasserstoff ............................................................................................................ 63 Wasserstoffperoxid .............................. 70, 72, 73, 74, 75, 77, 78, 110, 112, 113, 123, 137 wässrige H2S-Lösung ............................................................................................... 93 Zimtsäure .............................................................................................................. 33 Zinkgranalie ...................................................................................................... 82, 83 Zinknitratlösung ...................................................................................................... 42 Zinkpulver .................................................................................... 62, 65, 66, 105, 137 Zinksulfid ............................................................................................................... 43 Zinn(II) ................................................................................................. 102, 105, 137 Zinn(IV)-oxid........................................................................................................ 105 Zinngranalie .................................................................................................... 82, 137 Substanz Aluminium(III)-chlorid Aluminiumgranulat Aluminiumnitrat Aminoessigsäure (Glycin) Ammoniumchlorid Ammoniumsulfid-Lösung Ammoniumthiocyanat Ammoniumthiocyanat-Lösung (0.1 M) Bariumchlorid-Lösung Bariumsulfat Bleiacetat-Lösung Bromwasser Chrom(III)-nitrat Nonahydrat Chrom(III)-nitrat-Lösung Cobaltnitrat Diammoniumeinsen(II)-sulfat Dinatriumhydrogenphosphat Eisen(II)-sulfat Eisen(III)-chlorid Eisen(III)-chlorid-Lösung (0.1 M) Eisennagel Eisenpulver Essigsäure (0.1 M) Essigsäure (100 %, Eisessig) Essigsäure (verdünnt) Essigsäure Maßlösung (1 M) Ethanol Ethylacetat Harnstoff Iod/Kaliumiodid-Lösung Standort 7 Anhang Kaliumbromid Kaliumcarbonat Kaliumchromat-Lösung (10%) Kaliumcyanid-Lösung Kaliumidodat-Lösung (0.01 M) Kaliumiodat-Lösung Kaliumiodid Kaliumiodid-Lösung (1.0 M) Kaliumnitrat Kaliumpermanganat-Lösung Kaliumsulfat Kupfer(II)-chlorid-Dihydrat Kupfer(II)-sulfat Kupferfolie Kupfersulfat-Lösung (0.001 M) Kupfersulfid Magnesiumnitrat Magnesiumpulver Mangansulfat Natriumacetat-Trihydrat Natriumcarbonat Natriumchlorid Natriumdihydrogenphosphat Natriummonohydrogencarbonat Natriumhydroxid Natriumnitrit Natriumoxalat Natriumphosphat Natriumsulfit-Lösung (0.01 M) Natriumthiosulfat Natronlauge (0.1 M) Natronlauge (konzentriert) Natronlauge (verdünnt) Natronlauge Maßlösung (0.1 M) Nickelnitrat Phenolphthalein-Lösung Salpetersäure (konzentriert) Salpetersäure (verdünnt) Salzsäure (0.1 M) Salzsäure (konz.) 140 7 Anhang Salzsäure (verdünnt) Salzsäure Maßlösung (0.1 M) Sand Schwefelsäure (0.1 M) Schwefelsäure (verdünnt) Schwefelwasserstoff-Lösung (0.1 M) Silbernitrat Silbernitrat-Lösung Stärke-Lösung Strontiumnitrat Trockeneis Wasserstoffperoxid (30 %) Zimtsäure (E-Konfiguration) Zinknitrat Zinknitrat-Lösung (0.001 M) Zinkpulver Zinn(II)-chlorid Zinngranalie 141 8 Notizen 8 Notizen 142 8 Notizen 143 8 Notizen 144 8 Notizen 145 8 Notizen 146 8 Notizen 147 8 Notizen 148
