Freies Lehrbuch "Anorganische Chemie": 27 Analytik und Ionennachweise

Nachweis von Ionen

Ionen sind für den Menschen in der Regel unsichtbar. Um sie nachzuweisen, muss man sie zu einer „sichtbaren“ Form reagieren lassen (z.B. schwerlösliche Salze, farbige Verbindungen oder Gase).

Nachweis durch Fällungsreaktionen oder Farbreaktionen

V: Kippe die folgenden Lösungen zusammen und untersuche das Ergebnis.

B: In einigen Fällen kommt es zu einer Trübung:

	KCl	K2SO4	AgNO3	CuSO4	BaCl2	K2CrO4	KNO3
KCl	x	-	AgCl	-	-	-	-
K2SO4		x		-	BaSO4	-	-
AgNO3			x	-	AgCl	Ag2(CrO4)	-
CuSO4				x	BaSO4	Cu(CrO4)	-
BaCl2					x	Ba(CrO4) (gelb)	-
K2CrO4						x	-
KNO3							x

S: Immer, wenn ein Feststoff entstanden ist, lag eine Fällungsreaktion vor. gelöste Ionen haben sich in der Lösung „gefunden“ und ein schwerlösliches Salz gebildet.

Am ehesten kann man Fällungen mit einer Analogie erklären:

Die 10. Klasse fährt im engen Bus ins Schwimmbad. Im Bus sind alle eng zusammen (=Feststoff), im Wasser bewegen sich die Schüler dann wild hin und her. Treffen aber zwei „Verliebte“ aufeinander, so lassen sie sich nicht mehr los und sind (fast) untrennbar miteinander verbunden... ;-)

Wie entsteht ein schwerlösliches Salz?

In ein Becherglas werden die festen Salze Natriumsulfat und Bariumchlorid gegeben. Beide Salze lösen sich auf und zerfallen in ihre nun freibeweglichen Ionen.

Salze lösen sich meist gut in Wasser. Treffen aber zwei Ionen zusammen, deren Kombination ein schwer lösliches Salz ergibt, so fällt dieses auch sofort als Feststoff aus

(erkennbar am Niederschlag / Trübung). Man nennt dies eine Fällungsreaktion.

In Reaktionsgleichungen wird das Ausfallen eines Stoffes mit einem ↓ oder einem (s) für solid hinter der Summenformel des Stoffs gekennzeichnet. Fällungsreaktionen sind als Nachweis für Ionen geeignet. Durch das Verwenden von spezifischen Fällungsreaktionen ist es möglich, einzelne Bestandteile einer Lösung zu identifizieren, also nachzuweisen. Dies ist sehr wichtig zum Nachweis von geringen Ionen Konzentrationen bei chemischen Analysen (Trinkwasseruntersuchung oder Lebensmitteluntersuchung). Fällungsreaktionen können auch zum Ausfällen von störenden Ionen verwendet werden, z.B. bei der Reinigung von Klärwasser in der chemischen Stufe der Kläranlage verwendet werden.

Übersicht über verschiedene Ionennachweise

Nachweis von Cl^--Ionen

Nachweis durch: Zugabe von Ag⁺ - Ionen Lösung (z.B. AgNO₃)

Beispiel: Cl^-_(aq) + Ag⁺_{(aq) --->} Ag⁺Cl^-_(s)¹

Nachweis

=> weißer Niederschlag

Nachweis von Ag⁺-Ionen

Zum Nachweis von Silberionen verfährt man entsprechend umgekehrt

Nachweis von SO₄^2--Ionen

Nachweis durch: Zugabe von Ba²⁺ Ionenlösung

Beispiel: Ba²⁺(aq) + SO₄^2-(aq) _{---> Ba}²⁺_SO4^2- (s) 

Nachweis

=> weißer Niederschlag

Nachweis von Ba²⁺-Ionen

Zum Nachweis von Bariumionen verfährt man entsprechend umgekehrt

Nachweis von Ca²⁺- Ionen

Ca²⁺- Ionen kann man leicht mit Oxalsäure nachweisen. Das schwerlösliche Salz Calciumoxalat fällt dann aus. Auch dies ist eine Fällungsreaktion.

Nachweis von Fe³⁺-Ionen

Nachweis durch: Zugabe von Cyanatlösung (z.B: Kaliumthiocyanatlösung)

Reaktion: Fe³⁺(aq) + 3 SCN^-(aq) ---> Fe³⁺₍SCN^-)₃

Nachweis

Keine Fällungsreaktion! => tiefrot

Nachweis von Cu²⁺-Ionen

Nachweis durch: Zugabe von Ammoniak oder Ammoniakwasser

Reaktion: Cu²⁺ + 4NH₃ ---> [Cu(NH₃)₄]²⁺

Nachweis:

=> tiefblaue Farbe (=Kupfertetraminkomplex)

Keine Fällungsreaktion! Komplexreaktion!

Nachweis von CO₃^2--Ionen

Nachweis durch: bei Säurezugabe entsteht Kohlenstoffdioxid, welches als Gas oft am Zischen erkennbar ist.

Reaktion: 2 HCl + CO₃^2- _{---> H2CO3} + 2 Cl^-

---> CO₂ + H₂O

Nachweis

=> Die Lösung schäumt stark auf. (CO₂-Bildung)

Keine Fällungsreaktion!

Tabellarische Übersicht über wichtige Nachweisreaktionen

Eine komplette Liste mit allen Nachweisreaktionen gibt es bei Wikipedia:

https://de.wikipedia.org/wiki/Liste_von_Nachweisreaktionen

Weitere Ionen-Nachweise

Analysemethoden zum Nachweis von Ionen und Molekülen:

- Photometrie

- Flammenfärbung

Zusatzinformationen:

http://de.wikipedia.org/wiki/Fotometrie

http://de.wikipedia.org/wiki/Fotometer

Nachweis von Wasser, Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid

Sauerstoff: Nachweis durch Aufglimmen eines glühenden Holzspans (=> Glimmspanprobe)

Wasser: wasserfreies Kupfersulfat ist weiß. Bei Kontakt mit Wasser nimmt es die typische blaue Färbung an

Kohlenstoffdioxid: Nachweis durch Kalkwasserprobe - es entsteht das schwerlösliche Salz Kalk:

Ca(OH)₂ + CO_{2 ---> CaCO3 (s)}

Der entstehende Kalk trübt das Wasser milchig!