Laborpraxis: 4 Analytische Methoden

273 Pages·1990·6.61 MB·German

by  P. Wörfel

Laborpraxis
4 Analytische Methoden
4., Oberarbeitete Auflage
Springer Basel AG
CIP-Titelaufnahme der Deutschen Bibliothek
Laborpraxis. - Basel : Birkhăuser.
ISBN 978-3-7643-2527-5
Bd. 4. Analytische Methoden.-4., Oberarb. Aufl. -1990
ISBN 978-3-7643-2527-5 ISBN 978-3-0348-6162-5 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-0348-6162-5
Das Werk ist urheberrechtlich geschutzt. Die dadurch begrundeten Rechte,
insbesondere des Nachdruckes, der Obersetzung, der Entnahme von Abbildungen,
der Funksendung, der Wiedergabe auf photomechanischem oder ii.hnlichem Wege
und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen bleiben, auch bei nur auszugsweiser
Verwertung, vorbehalten. Die Vergutungsanspruche werden durch die "Verwertungs
gesellschaftWort" Munchen, wahrgenommen.
© 1977, 1987, 1990 Springer Basel AG
Urspronglich erschienen bei Birkhauser Basel1990
ISBN 978-3-7643-2527-5
v
0 R W0 R T zur Vierten Auf1age
Die vor1iegende, Uberarbeitete Vierte Auf1age des vierbandigen Lehrmitte1s
"Laborpraxis" ist fUr die heutigen Anforderungen der Arbeit im chemischen Labor
geschaffen. Das Werk bi1det fUr Auszubi1dende eine Lernhi1fe, die es ihnen er-
1eichtert, sich die grund1egenden Arbeitstechniken fUr ihren Beruf anzueignen
und diese zu vertiefen.
Die "Laborpraxis" ist aber auch sehr geeignet a1s Nachsch1agewerk in der Be
rufspraxis, insbesondere fUr Lehrmeister und Prufungsexperten, jedoch auch fUr
Hochschu1abso1venten, die ein Chemiepraktikum zu abso1vieren haben.
Das Werk vermitte1t Grund1agen. Spezie11e Methoden, wie sie einze1ne Fachgebie
te erfordern, werden tei1we~se nur gestreift oder bewusst nicht behande1t; wir
verweisen diesbezUglich auf die bestehende Fach1 iteratur.
Der Stoffinha1t wurde einerseits den Anforderungen des "Eidgenassischen Reg1e
ments uber die Ausbi1dung und die Lehrabsch1ussprUfung im Beruf des Chemie-
1aboranten" und den Gegebenheiten der Chemischen Industrie im Raume Basel an
gepasst. Andererseits ist das Lehrmitte1 aber so geha1ten, dass es im gesamten
deutschsprachigen Raum angewendet werden kann.
In allen Kapite1n wurden konsequent die SI-Einheiten verwendet. Zudem wurden
soweit wie mag1ich die Normen nach DIN und ISO angewendet. Da aber viele altere
Begriffe, gerade in der Praxis, noch stark verwurze1t sind, wurden an den ent
sprechenden Ste11en Tabe11en mit der Gegenuberste11ung von DIN/ISO und noch
gangiger Berufspraxis angebracht.
Das Lehrmitte1 wurde 1987 im Auf trag der Werkschu1e CIBA-GEIGY AG von
P. Warfel (Gesamt1eitung) H. Felber
M. Bitzer M. Hube1
U. C1 aus B. Vollenweider
unter Mitwirkung weiterer Mitg1ieder des· Lehrerko11egiums der Werk- und Berufs
schu1e CIBA-GEIGY AG, Muttenz, verfasst.
Besonderer Dank gilt Hp. und M. Riser (Firma ez-type, Basel). Sie haben die
Gesta1tung, Illustration und die Textverarbeitung ubernommen sowie immer wieder
durch wertvol1e Anregungen am Lehrmitte1 mitgearbeitet.
Muttenz, Mai 1990 Die Autoren
Inhaltsverzeichnis
Nachweis von lonen in Losungen
Allgemeine Grundlagen, Kationen, Anionen, Zusammenfassung des prak
tischen Vorgehens
Organisch-qualitative Elementaranalyse
15
Verbrennungsprobe, Kupferoxidprobe, Beilsteinprobe, Aufschluss
nach Lassaigne, Zusammenfassung des praktischen Vorgehens
Organisch-quantitative Elementaranalyse 25
Bestimmung von Stickstoff nach Kjeldahl, Bestimmung von Halogenen
oder Schwefel nach Wurtzschmitt
Titration,
Grundl~gen 41
Reagenzlosungen, Titrationsarten und Methoden, Arbeitsvorbereitung,
Endpunktbestimmung, Berechnungen, Potentiometrie, Voltametrie/Ampero
metrie
Neutralisations-Titrationen in wasserigem IMedium 73
Theoretische Grundlagen, Titration von Sauren oder Basen
Neutralisations-Titrationen in nichtwasserigem
Medium
83
Allgemeine Grundlagen, Titration von schwachen Basen mit Perchlor
saure, Titration von schwachen Sauren mit Kaliummethylat, Titration
von schwachen Sauren mit Tetra-n-butylammoniumhydroxid
Redox-Titrationen in wasserigem Medium
99
Chemische Grundlagen, Titration von oxidierbaren Stoffen mit Kalium
permanganat, Titration von oxidierbaren Stoffen mit lod, Bestimmung
von reduzierbaren Stoffen mit lodid
Redox-Titration in nichtwasserigem Medium
117
Wasserbestimmung nach ~arl Fischer
Fallungs-Titrationen
123
Allgemeine Grundlagen, Titration von Halogenid mit Silbernitrat,
Titration von Cyanid oder Rhodanid mit Silbernitrat
Komplexometrische-Titrationen
131
Chemische Grundlagen, Allgemeine Grundlagen, Direkte Titration von
Kupfer-II- oder Kobalt-II-lonen, Direkte Titration von fVlagnesium
oder Zink-Ionen, Direkte Titration von Calcium-Ionen, Substitutions
Titration von Barium-lonen, Bestimmung der Wasserharte
Gewichtsanalytische Methoden 147
Gravimetrie, Bestimmung des Trocknungsverlustes, Bestimmung des G1Uh
rUckstands, Bestimmung des Aschegehalts
Spektroskopie, Grundlagen 159
Theoretische Grundlagen, Spektroskopische Methoden
UV/VIS-Spektroskopie 179
Grundlagen, UV/VIS-Spektrophotometer, Herstellung und Konzentration
von Losungen, Losemittel, KUvetten, Messmethoden, Quantitative Bestim
mung, Qualitative Spektreninterpretation organischer Verbindungen
IR-Spektroskopie 217
Physikalische Grundlagen, IR-Spektrographen, Bestimmung mit dispersi
ven IR-Spektrographen, Spezielle Methoden, Auswerten eines Spektrums
Nachweis von lonen 1n LBsungen
Allgemeine Grundlagen
3
Kationen und Anionen 3
Nachweisreaktionen 3
Methodische Hinweise 4
Kationen
6
Aspekt der Losung 6
pH-Wert der Losung 6
Nachweis von Ammoniumionen 7
Nachweis von Kupferionen 7
Nachweis von Eisen-II-Ionen 8
Nachweis von Eisen-IlI-Ionen 8
Anionen
9
Nachweis von Sulfidionen 9
Nachweis von Carbonationen 9
Nachweis von Sulfationen 10
Nachweis von Halogenidionen 11
Nachweis von Iodidionen 11
Nachweis von Bromidionen 12
Nachweis von Chloridionen 12
Zusammenfassung des praktischen Vorgehens
l3
1
Die Zusammenstellung Uber den Nachweis von lonen in Losungen beinhaltet nur die
fUr die Schweiz, yom "Eidgenossischen Ausbildungsreglement fUr Chemielaboran
ten" verlangten Nachweise. Enth~lt die Losung noch andere lonen, sind zum leil
komplizierte lrennvorg~nge notig; diese sind der entsprechenden Literatur zu
entnehmen.
1st eine Losung unbekannter Zusammensetzung zur ldentifikation auf lonen zu
prUfen, werden alle benotigten Nachweisreaktionen der Reihe nach ausgefUhrt.
Geht es aber darum, die Anwesenheit oder Abwesenheit bestimmter lonen zu best~­
tigen (z.B. bei der Kontrolle eines Reaktionsverlaufs, beim Auswaschen eines
FilterrUckstands), wird spezifisch auf das gesuchte Ion geprUft. Die zu prUfen
de Probe muss als w~sserige Losung vorliegen; Konzentration, pH-Wert und Fremd
ionen konnen die Nachweisreaktion beeinflussen.
2
Allgemeine Grundlagen
Kationen und Anionen
Die Verbindungen der Anorganischen Chemie bestehen meistens aus lonen oder sie
bi1den in Wasser lonen.
lonen sind ge1adene Tei1chen und kommen durch Ubertragung von E1ektronen zu
stande. Die positiv ge1adenen Tei1chen heissen Kationen, die negativ ge1adenen
Tei1chen werden a1s Anionen bezeichnet.
Kationen NH.+ Anionen C1
Cu2+
Fe2+
Fe3+
Nachweisreaktionen
Die Nachweisreaktionen fUr lonen in Losungen konnen in drei Gruppen aufgetei1t
werden:
- Bi1dung von 1eicht zu identifizierenden Gasen
- Bi1dung von schwer1os1ichen Niedersch1agen
- Bi1dung von gefarbten Verbindungen
Bildung von Gasen
Koh1enstoffdioxidgas: C032- + 2 H30+ ---I"~ 3 H20 + C02t
Ammoniakgas: NH.+ + OH ---I.~ H20 + NH3t
Bildung von schwerloslichen Niederschlagen
5i1berch1orid: Ag + + C1 --... AgCH
Bariumsulfat: Ba2+ + 5042- ---I.~ Ba50.+
3
Bildung von gefarbten Verbindungen
Tetramminkupfer-II-salz: CU(OH)2 + +
tiefblau
Eisenrhodanid: ---l~~ Fe(SCN)3
braun-rot
Methodische Hinweise
Beim Prufen einer Losung auf Anwesenheit oder Abwesenheit bestimmter Ionen, ist
es von Vorteil, mit dem Nachweis der Kationen zu beginnen.
Aufgrund der nachgewiesenen Kationen lassen sich Ruckschlusse ziehen auf die
Abwesenheit einiger Anionen, da diese schwerlosliche Niederschlage bilden wur
den.
Enthalt die Nachweislosung Kupfer- oder Eisenionen, kann die Anwesenheit von
Sulfidionen in der gleichen Losung ausgeschlossen werden.
Cu2+ + S2- ----i.~ . Cu S+ schwarzer Niederschlag
Fe2+ + S2- ---l~~ FeS+ schwarzer Niederschlag
2 Fe3+ + 3 S2- schwarzer Niederschlag
Ebenso kann die Anwesenheit von Carbonationen ausgeschlossen werden.
Cu2+ + C032- ~ CuC03+
Fe2+ + C032- ~ FeC03+
2 Fe3+ + 3 C032- ~ Fe2(C03)3+
Enthalt die Nachweislosung Kupfer-II- oder Eisen-IlI-Ionen kann aber auch die
Anwesenheit von Iodidionen ausgeschlossen werden, da diese zu lod oxidiert wer
den. Das dabei entstehende Iod ist in Wasser schwerloslich.
+ 4 I ---l"~ 2 CuI +
+ 2 I ---~ 2 Fe2+ +
1m weiteren ist es sinnvoll, die Anionennachweise in einer bestimmten Reihen
folge auszufuhren. Dabei soll zuerst auf Anwesenheit derjenigen Anionen gepruft
werden, welche bei anderen Nachweisreaktionen storend wirken, z.B. Sulfidionen
nachweis vor Carbonationennachweis, Carbonationennachweis vor Sulfationennach
wei s.
4