Analytische Chemie: Chemie — Basiswissen III

496 Pages·1995·20.324 MB·German

by  Professor Dr. Hans Peter Latscha, Dr. Helmut Alfons Klein (auth.)

Springer-Lebrbuch
Springer
Berlin
Heidelberg
New York
Barcelona
Budapest
Hong Kong
London
Mailand
Paris
Tokyo
Hans Peter Latscha
Helmut Alfons Klein
Analytische
Chemie
Chemie - Basiswissen III
Dritte, v6llig neu bearbeitete Auflage
Mit 151 Abbildungen und 35 Tabellen
i
Springer
Professor Dr. Hans Peter Latscha
Anorganisch-Chemisches Institut der UniversWit Heidelberg,
Im Neuenheimer Feld 270, 69120 Heidelberg
Dr. Helmut Alfons Klein
Bundesministerium flir Arbeit und Sozialordnung
U-Abt. ArbeitsschutzlA rbeitsmedizin
Rochusstr. 1, 53123 Bonn
1. Auflage ist 1984 unter dem Titel "Analytische Chemie"
Heidelberger Taschenbiicher, Band 230 erschienen
ISBN-I3: 978-3-540-58456-8 e-ISBN-13: 978-3-642-97604-9
DOT: 10.1007/978-3-642-97604-9
Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme
Latscha, Hans P.: Chemie - Basiswissen / Hans Peter Latscha; Helmut Alfons
Klein. - Berlin; Heidelberg; New York; London; Paris; Tokyo; Hong Kong;
Barcelona; Budapest: Springer.
NE: Klein, Helmut A.:
3. Analytische Chemie. - 3., viiIIig neu bearb. Aufl. - 1995
(Springer Lehrbuch)
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Einbandgestaltung: W. Eisenschink, Heddesheim
SPIN: 10060206 52/3133-543210 - Gedruckt auf siiurefreiem Papier
IV
Vorwort zur dritten Autlage
Dieses Buch ist der dritte Band der Reihe "Chemie Basiswis
sen"~ er enthalt die Grundlagen der analytischen Chemie. Von
unserern Buch ,,Pharmazeutische Analytik" (Latscha, Klein,
Kessel; Springer 1979) haben wir zusatzlich einige erprobte
Bestimmungsrnethoden aus dern Arzneibuch (DAB) iibemorn
men.
In den letzten Jahren sind die Anforderungen in Bezug auf die
klassischen analytischen Methoden stark reduziert worden.
Wegen Kiirzungen bei der Studienzeit und z.T. noch ungel6-
sten Problernen bei der Entsorgung von Chemikalien wurden
viele Reaktionen ersatzlos gestrichen. Da dies zwangsUillfig zu
einern Verlust an Fachwissen fiihrt, haben wir uns dafiir ent
schieden, den Inhalt der entsprechenden Kapitel nicht auf die
derzeit aktuellen Anforderungen zu beschranken. Aus dern
Gesamtangebot Hillt sich ein geeignetes Ausbildungspro
gramm zusammenstellen.
Ausfiihrlich behandelt werden die klassischen Methoden der
qualitativen und quantitativen Analyse, der quantitative
Nachweis der Elemente und funktionellen Gruppen in organi
schen Verbindungen, chromatographische und elektrochemi
sche Methoden. Den elektrochemischen Methoden wurde
besondere Aufmerksamkeit gewidmet, weil sie fiir Forschung
und Betrieb zunehmend an Bedeutung gewinnen.
Nur kurz skizziert werden die Grundlagen der optischen
Analysenmethoden, der kemmagnetischen Resonanzspektro
skopie (NMR), der Infrarot (JR)- und Ultraviolett (UV}-Spek
troskopie, der Massenspektroskopie (MS) und anderer moder
ner Analysernethoden.
Zu Dank verpflichtet sind wir fiir konstruktive Kritik und die
sorgfaltige Neuerstellung des Layouts Herm Dipl. Chern.
Martin Mutz.
v
Das Buch wurde so angelegt, daI3 es zur Priifungsvorbereitung
und als begleitender Lehrtext fur Praktika von
- Studenten der Chemie
- Studenten des hoheren Lehramtes
- Studenten mit Chemie als Nebenfach
benutzt werden kaon.
Heidelberg, im August 1995 H. P. LATSCHA
H. A. KLEIN
VI
Inhaltsverzeichnis
Einleitung ...................................................................... 1
Analytische Chemie .............. ................ .................. .... 1
Vorsichtsmafinahmen und Unfallverhiitung
im chemischen Labor............................................... 3
Wichtige Laborregeln beim Umgang mit
chemischen Stoffe n .................................................. 3
Gesetzliche Vorschriften (Auszug)........................... 4
Sicherheitsmafinahmen............................................ 7
Erste Hilfe bei Unfallen ........................................... 7
I. Qualitative Analyse
anorganischer Verbindungen ....................... 9
1 Allgemeine Einfiihrung.......................................... 9
1.1 Trennungsgange ...................................................... 9
1.2 Empfindlichkeit einer Nachweisreaktion .................. 10
1.3 Die qualitative Analyse............................................ 11
1.4 Gang einer qualitativen Analyse.............................. 11
1.5 Muster eines Analysenprotokolls .............................. 12
1.6 Arbeitsgerate fur die Halbmikro-Analyse ................. 15
2 Vorproben .............................................................. 17
2.1 Flammenfarbung und Spektralanalyse ..................... 17
2.2 Lotrohrprobe ............................................................ 18
2.3 Borax-und Phosphorsalzperle ................................. 19
2.4 Hepar-Probe, Hempel-Probe ..................................... 20
2.5 Losen der Analysensubstanz .................................... 20
2.6 Aufschlu6methoden fur schwerlosliche Substanzen .. 21
Soda-Pottasche-A uftchlujJ fur Erdalkalisulfate
(basi scher Aufschlufi, Alkalicarbonat-Aufschlu6) .... 22
AuftchlujJ mit Soda-Pottasche fur Silicate ................ 23
VII
Zedegung von Silicaten mit Flufisaure ...................... 23
Ah0:3, Fe;z03 ............................................................. 24
Kaliumhydrogensulfat-A ufochlujJ:fur Ah03
und Fe;z03 (Saurer A ufochlujJ) ................................... 24
Cr20:3, FeCr204 ......................................................... 24
Oxidierender AufochlujJ:fur Cr203
und FeCr204 (Oxidationsschmelze) ........................... 24
Alkalischer AufochlujJ:fur Sn~ ................................ 25
Freiberger A ufochlujJ :fur Sn~ ................................. 25
MgO (hochgegliiht) .................................................. 25
Komplexe Cyanide .................................................... 25
Fluoride ............. '" .................................................... 25
Halogenide von Ag, Pb, Hfuh und Hgh .................... 26
Seltenere Elemente im Riickstand ............................. 26
2.7 Erkennen organischer Stoffe
und komplexer Cyanide ............................................ 26
Entfernung organischer Stoffe .................................. 26
Entfernung von po43-............................................... 27
3 Nachweis wichtiger Elementar-Substanzen ........... 28
3.1 Schwefel ............................................................. '" '" 28
Hepar-Probe (Hepar-Reaktion) .................................. 28
Hempel-Probe (Hempel-Reaktion) ............................. 28
3.2 Kohlenstoff. .............................................................. 29
4 Schnelltests .............................................................. 29
5 Untersuchung von Anionen .................................. 31
5.1 Allgemeine Einfiihrung ............................................ 31
Anionen-Nachweis aus der Ursubstanz ..................... 31
Soda-Auszug (SA.) ................................................... 31
5.2 Gruppen-Reaktionen ................................................. 32
Gruppenreagenz: Ag+ ............................................... 32
Ca2+ .......................................................................... 33
Znz+ .......................................................................... 33
Baz+ .......................................................................... 33
Oxidation mit KMn04 .............................................. 33
Oxidation mit lz ........................................................ 33
Reduktion mit HI ...................................................... 34
5.3 Trennungsgange ....................................................... 34
5.4 Nachweisreaktionen (ldentitatsreaktionen) ................ 34
Fluorid (F) ............................................................... 35
"Atzprobe" und ,,Kriechprobe" ("Tropfenprobe") ...... 35
"Wassertropfenprobe" (Tetrafluorid-Bleitiegelprobe) 35
Entfernungvon r ..................................................... 36
Chlorid (Cr) ............................................................. 36
Bromid (Brl ............................................................. 37
VIII
(n ...................................................................
Iodid 38
cr, r .....................
Halogenide nebeneinander: Br-, 38
Cyanid (CN") ............................................................ 39
Thiocyanat, Rhodanid (SCN") ................................... 39
Halogenide und Pseudohalogenide nebeneinander:
cr, Br-, r, CN", SCN" ............................................. 40
cr,
CN", SCN", [Fe(CN)6]3-, [Fe(CN)6r'-................. 41
cr
CN", nebeneinander .......................... , ................. 41
Hypochlorid (ClO) ................................................... 41
Chlorat (CI03) ......................................................... 42
Perchlorat (CI04) ..................................................... 42
Bromat (Br03) ......................................................... 42
Iodat (103) ............................................................... 43
Chromat (crOl) ..................................................... 43
Permanganat (Mn04) .............................................. 44
Phosphat (P04~ ....................................................... 44
Polyphosphat (P03)x ................................................ 45
Phosphonat (HPO/) ................................................ 45
Diphosphat (P2074-) .................................................. 45
Arsenat (As04~ ....................................................... 45
Arsenit (As03~ ....................................................... 46
As033-und AsO/-nebeneinander ............................ 46
Si~, Silicate, SiO/-................................................. 46
Abtrennung loslicher Silicate .................................... 47
Siliziumhexafluorid (SiF62-). ..................................... 47
Nitrit (N~- ) ............................................................. 48
Nitrat (N03) ............................................................ 48
N03- neben N~-...................................................... 49
Sulfid (S2) ............................................................... 49
Entfernung von S2-................................................... 50
Thiosulfat (S2032) .................................................... 50
Sulfit (SO/) ............................................................ 51
(sol) ............................................................
Sulfat 52
Peroxodisulfat (S2082) ............................................. 52
Schwefelhaltige lonen nebeneinander:
sol-...........................................
S2-, SO/-, S2032-, 53
S2032-....................................................................... 53
Carbonat (CO/) ...................................................... 53
Acetat (CH3C~) ..................................................... 54
Oxalat (C2042-) ......................................................... 54
Tartrat ...................................................................... 55
Citrat, Citronensaure ................................................ 56
B40/-, H3B03 .......................................................... 56
Cyanoferrate [Fe(CN)6]3-und [Fe(CN)6]4-................ 57
Entfernung der Cyanoferrate
aus der Analysensubstanz ......................................... 57
Wasserstoffperoxid (H2~)""""""""""" .................. 58
IX
MaBeinheiten
Masse: Einheit Kilogramm, kg. 1 kg = 1000 g. 1 g = 1000 mg.
1 g = 10-3 kg; 1 mg = 10-3 g; 1 Jig = 10-3 mg = 10-6 g;
1 ng = 10-3 Jig = 10-6 mg = 10-9 g; 1 pg = 10-12 g
Volumen: Einheit Kubikmeter, m3. 1 m3 = 1000 dm3 = 10001.
11 =' iOOOml.°
II = 10-3 m3; 1 ml = 10-3 I; 1 J1l = 10-3 ml = 10-6 I;
1 nl = 10-3 J1l = 10-6 ml = 10-91; 1 pI = 10-121
Vorsatzzeichen: m = mili 10-3 n = nano 10-9
Ji = mikro 10-6 p = pico 10-12
Konzentrationen hiufig benutzter Siuren und Basen
Bezeichnung Massen- Stoffmengen- Aquivalent-
(a bgekUrzt) anteil konzentration konzentration
(%) mol·rl mol·rl
rauchende HCl 38 12,5 12,5
konz. HCI 25 8 8
verd. HCl 7 2 2
konz. HN03 65 14 14
verd. HN03 12 2 2
konz. H SO 96 18 36
2 4
verd. H SO 9 1 2
2 4
verd. CH COOH 12 2 2
3
konz. NaOH 40 14 14
°
verd. NaOH 7,5 2 2
konz. 25 13,5 13,5
NH3
verd. 3,5 2 2
NH3