13. Praktikumswoche: Kationen-Trennungsgang

Präsentation zum Thema: "13. Praktikumswoche: Kationen-Trennungsgang"—  Präsentation transkript:

1 13. Praktikumswoche: Kationen-Trennungsgang
Großes Finale: Anionen und Kationen parallel nachweisen: Erst Anionentrennungsgang: Entweder aus Ursubstanz oder aus dem Rückstand des Sodaauszuges kann durch Zugabe einer entsprechenden Säure das Anion nachgewiesen werden. Chlorid: Ansäuern mit HNO3 und versetzten mit AgNO3  AgCl (weißer Nd) löslich in Ammoniak, jedoch nur schwelöslich in HNO3 alternativ: Ursubstanz mit H2SO4 ansäuern  HCl das mit NH3 weiß dampft Sulfat: Ansäuern mit verd. HCl und versetzten mit BaCl2  BaSO4 (weißer Nd) Nitrat: alternativ: Ansäuern mit verd H2SO4, versetzten mit FeSO4 und unterschichten mit konz. H2SO4  [Fe(NO)]2+ (brauner Ring) Carbonat: Ansäuern der Ursubstanz mit HCl oder HNO3  CO2 (Gasentwicklung) Phosphat: Ansäuern der Ursubstanz mit HNO3 und Zugabe von Ammoniummolybdat  Ammoniummolybdophosphat (gelber Nd) (störkation: As) Phosphat kann beim Kationentrennungsgang Störungen verursachen.

2 13. Praktikumswoche: Kationen-Trennungsgang
Dann Kationen: Diese sind nicht nach ihrer Ordnung im PSE in die unterschiedlipchen Gruppen eingeteilt sondern nach der Löslichkeit der Sulfide, Halogenide, Zusätzliche Kationen in den Gruppen: Gruppe 1: Salzsäure-Gruppe: Pb, W, Nb, Ta Gruppe 2: Schwefelwasserstoffgruppe: Tl Gruppe 2: Thiosalzgruppe: Pt, Mo, Ge Gruppe 3: Hydroxidgruppe wie im skript Gruppe 4: Ammoniumsulfidgruppe: Be, Zr, U, In, Ga, La, V, W, Nb, Ta Gruppe 5: Ammoniumcarbonat wie im skript Gruppe 6: Lösliche Gruppe: Rb, Cs

3 1. Säureschwerlösliche Gruppe pH = 0
Königswasser (aqua regis): Als Rückstand verbleiben z.B.: Silikate hochgeglühte Oxide (Al2O3, TiO2,SnO2) PbSO4 AgCl Aufschlüsse: Soda-Pottasche A. Freiberger A. Oxidationsschmelze Saurer A. mit KHSO4

4 1. Salzsäuregruppe pH = 0 Ag+, Hg22+, Pb2+
die Kationen der Salzsäuregruppe bilden schwerlösliche Chloride AgCl, Hg2Cl2 und PbCl2 PbCl2 löst sich bereits wieder in Wärme Und fällt demnach nicht vollständig aus (weshalb Pb auch in der nächsten Gruppe nachgewiesen wird.)  Einfaches abtrennen von Pb möglich mit H2SO4, K2CrO4 Rückstand: AgCl und Hg2Cl2 Nachweis von Hg und Ag nebeneinander: Verstetzen mit 1 ml 14M NH3 Schwarzfärbung: Nachweis von Hg, Hg(NH2)Cl Filtrat ansäuern mit HCl – AgCl (weiß)

5 2. H2S-Gruppe pH = Cu2+, Pb2+, Cd2+, Bi3+, Hg2+, As3+, Sb3+, Sn2+ alle Kationen dieser Gruppe bilden im Saueren schwerlösliche Sulfide Wobei sich diese erneut in die Kupfer- und Arsen-Zinn-Gruppe unterteilt Trennung durch Ammoniumpolysulfid Wobei die Arsengruppe als Thiosalz in Lösung geht und Rückstand Sulfide d. Kupfergruppe enthält (HgS, PbS, Bi2S3, CdS, CuS) Die durch H2SO4 und HNO3 gelöst werden können

6 2. H2S-Gruppe pH = Cu2+, Pb2+, Cd2+, Bi3+, Hg2+, As3+, Sb3+, Sn2+ alle Kationen dieser Gruppe bilden im Saueren schwerlösliche Sulfide Einfachstes Sulfid: Dihydrogensulfid H2S Erektionsstörungen Anwendung gesundheitliche Wirkung von Knoblauch verantwortlich Wobei sich diese erneut in die Kupfer- und Arsen-Zinn-Gruppe unterteilt Trennung durch Ammoniumpolysulfid, Wobei die Arsengruppe als Thiosalz in Lösung geht und Rückstand Sulfide d. Kupfergruppe enthält (HgS, PbS, Bi2S3, CdS, CuS) Die durch H2SO4 und HNO3 gelöst werden können

7 [H2S] ist über die Wasserlöslichkeit von Schwefelwasserstoff bestimmt
[H+] ist über den pH-Wert festgelegt [S2-] ist über den pH-Wert steuerbar [S2-] ist umso geringer je größer [H+] Beispiele ein Ion gilt als quantitativ ausgefällt, sobald seine Restkonzentration nicht mehr als 10-5 mol/l beträgt für die Restkonzentration eines zweiwertigen Kations in Lösung nach der Sulfidfällung gilt allgemein:

8 Ionen der H2S-Gruppe sind quantitativ entfernt
andere Ionen bleiben in Lösung

9 3. Hydroxidgruppe/Urotropingruppe pH 5.5
Fe3+, Cr3+, Al3+ und Ti4+ Lebensmittelkonservierungsmittel (E 239, selten verwendet) Bei Fällung mit NH3/NH4Cl fallen auch Erdalkaliphosphate aus (NW in Ammoniumcarbonatgruppe – Ba, Ca, Sr negativ!) Adamantan = Diamantan Urotropin = Hexamethyl-entetraamin Oxidation der Kationen wird durch reduzierende Wirkung des Formaldehyd unterdrückt Urotropin ist ein Ausgangsstoff zur Herstellung des Sprengstoffs Hexogen

10 3. Hydroxidgruppe/Urotropingruppe pH 5.5
Fe3+, Cr3+, Al3+ und Ti4+ Fällung mit Urotropin (10%) fällen bis sich kein weiterer NS bildet NS enthält: Fe(OH)3, Al(OH)3, Cr(OH)3 und ggf. FePO4 Ns in HCl lösen, Zugabe von NaOH/H2O2, erhitzen bis zum Sieden Abfiltrieren d. rotbraunen Fe(OH)3 und lösen in HCl  Nachweis mit SCN- Lösung enthält Al(OH)4- und CrO42- leicht ammoniakalisch machen, Zugabe von NH4Cl  Al(OH)3 fällt aus (NS lösen NM mit Morin)

11 4. Ammoniumsulfidgruppe pH 8
Ni2+, Mn2+, Co2+, Zn2+ die Sulfide dieser Ionen werden bei pH = 8 – 9 (NH4Cl/NH3-Puffer) mit Ammoniumsulfid gefällt Also pH bereich 8. was machen wir?  Filtrat d. Urotropinfällung alkalisch machen NH3, NH4Cl zugeben und mit (NH4)2S versetzen Achtung: S2- wandelt sich durch Luftoxidation in SO42- um – Fällung v. Erdalkalisulfaten möglich Es fällt NiS (schwarz), MnS (Farbe?), CoS (schwarz), ZnS (weiß) aus Abzentrifugieren und filtrat aufheben NS: Essigsäure bis zur sauren Reaktion wobei Mn in Lösung geht  Nachweis durch Oxidationsschmelze NiS-NS: lösen in Essigsäure/ H2O2 oder in konz HCl nun auch Ni in Lösung geht  Nachweis mit diacetylglyoxim nach neutralisierung

12 durch Zugabe von 2N HCl gehen Zn2+ und Mn2+ in Lösung
NiS und CoS lassen sich durch Zugabe von konzentrierter HCl auflösen

13 5. Ammoniumcarbonatgruppe pH 8
Ca2+, Sr2+ und Ba2+ diese Ionen bilden allesamt schwerlösliche Carbonate Filtrat der Ammoniumsulfid-Gruppe wird alkalisch gemacht und mit Ammoniumcarbonat versetzt Durch Essigsäure kann der Niederschlag wieder in Lsg gebracht werden. Dabei wird gleichzeitig Ba2+ abgetrennt und als Dichromat ausgefällt Calcium kann über Flammenfärbung oder fällen als Oxalat nachgewiesen werden

14 6. Lösliche Gruppe K+, Na+, Li+, NH4+, Mg2+
Ionen der löslichen Gruppe bilden weder schwerlösliche Hydroxide, Sulfide noch Carbonate Mg abtrennen, Rest nebeneinander nachweisen Kochen mit ammoniakalischem HgO Mg(OH)2 fällt aus – NW über Magnesonfarblack o. ä. K, Na - Flammenfärbung