Anorganikum Kationen

Autor: Oliver Fischer

Kationen
NH +

4

Erhitzen mit verdünnter NaOH

-> Ammoniak entweicht

Na+

Flammenfärbung

K+

Salzsaure Probelösung + einige Tropfen Perchlorsäurelösung (HClO4) -> weißer Niederschlag stark

lichtbrechender Kristalle (Löslichkeit des Niederschlags ist stark temperaturabhängig. Vorsichtiges

Erhitzen, langsames Abkühlen -> rhombische Kristalle)

Ca2+

+ Ammoniumoxalat -> farbloser Niederschlag, unlöslich in verd. Essigsäure, löslich in verd. HCl

Störungen: Ba2+ und Sr2+ ; Entfernung durch Fällung mit (NH4)2SO4

Für Calciumoxid: CaO + H2O -> Ca(OH)2 reagiert basisch.

Ba2+

HCl-saure Probelösung + verd. Schwefelsäure -> feinkristalliner Niederschlag, sehr schwer löslich

Störungen: Pb2+, Ag+, Ca2+ bilden ebenfalls Niederschläge

Bi3+

Mit Schwefelwasserstoff dunkelbrauner , schwer löslicher Niederschlag von Bi2S3, der im Gegensatz zu

As2S3 und Sb2S3 nicht in Ammoniumsulfid löslich ist.

Mit Kaliumiodid fällt aus schwach salpeter- oder schwefelsauren Probelösung schwarzes BiJ3

aus, löst sich bei weiterer Zugabe von KJ (orangegelb-färbung).

Cu2+

Mit Schwefelwasserstoff schwarzer Niederschlag, löslich in konzentrierten Säuren, unlöslich in verdünnter

Salzsäure und in Ammoniak.

Blauer Niederschlag mit verdünnntem Ammoniak, löst sich im Ammoniak-Überschuß (Lsg. färbt sich

tiefblau).

Brauner Niederschlag mit Lösung von ,,gelbem Blutlaugensalz" K4[Fe(CN)6], löslich in Ammoniak,

unlöslich in verdünnter Säure.

Zn2+

Mit Ammoniumsulfid-Lsg. farbloser Niederschlag, löslich in verdünnten, starken Säuren.

Mit Schwefelwasserstoff weißer Niederschlag, löslich in Säuren.

Farbloser (schmutzig weißer) Niederschlag mit Lösung von ,,gelbem Blutlaugensalz" K4[Fe(CN)6]

(in salzsaurer acetatgepufferter Lösung).

Störungen: Mn2+ -Ionen.

Braungelber Niederschlag mit Lösung von ,,rotem Blutlaugensalz" K3[Fe(CN)6], schwer löslich in

verdünnten Säuren.

Cr3+

Zugabe von 1-2ml Wasserstoffperoxid zur mit NaOH im Überschuß versetzten Lösung, erhitzen

-> die anfangs grüne Lösung wird gelb (Chrom(III) -> Chromat).

Ursubstanz + doppelte Menge von wasserfreiem Na2CO3 und KNO3 auf Magnesiarinne schmelzen

-> gelbfärbung nach dem erkalten.

Mn2+

+ Ammoniumsulfid-Lsg. -> fahlrosa-farbener Niederschlag, löslich in verdünnter Essigsäure unter H2S-

Entwicklung.

+ 5 ml Bromwasser, 1 ml verdünnte NaOH und 2 (!) Tropfen Kupfersulfat-Lsg (Katalysator). Kurzes

kochen -> violettfärbung der Lösung, Braunstein.

MnO -

4 :

Zugabe von Wasserstoffperoxid zur Lösung -> Sauerstoffentwicklung, Nachweis durch

Glimmspanprobe. Braunstein. (KMnO4 ­ Lösung wird entfärbt bei Zugabe von H2O2)

Fe2+

Schwarzer, in verdünnten starken Säuren löslicher Niederschlag (FeS) mit Ammoniumsulfid-Lsg.

Fe3+

Schwarzer Niederschlag (FeS) mit Ammoniumsulfid-Lsg. Der Niederschlag enthält außerdem

elementaren Schwefel, der als Trübung zurückbleibt, wenn das FeS mit starker Säure gelöst

wird.

+ Ammoniumrhodanid ­ Lsg. -> intensiv rote Färbung.

Co2+

+ Ammoniumrhodanid ­ Lsg. -> blaue (violette) Färbung, ausschütteln mit Amylalkohol -> blaue Phase.

Ni2+

+ Dimethylglyoxim (alkoholische Lösung) und etwas Ammoniak -> roter Niederschlag, löslich in

verdünnten, starken Säuren.

Mg2+

Lsg. + festes Ammoniumchlorid + verd. Ammoniak + Lsg von sek. Natriumphosphat ->

Niederschlag von Magnesium-ammonium-phosphat.

Ag+

Farbloser, käsiger Niederschlag (AgCl) mit verd. HCl, löslich in verd. Ammoniak, fällt mit verd.

Salpetersäure wieder aus.

Der Niederschlag färbt sich am Licht durch Abscheidung von metallischem Silber dunkel.

Sn2+

Zur Lsg. wird eine Zink-Granalie und etwas verd. HCl gegeben -> Es scheidet sich langsam

feinkristallines, metallisches Zinn ab.

Leuchtprobe

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Anionen
Cl-

Ansäuern mit verd. Salpetersäure + Silbernitrat -> weißer, käsiger Niederschlag, löslich in verd.

Ammoniak (kann durch erneute Zugabe von Salpetersäure wieder ausgefällt werden)

Silberhalogenidniederschläge zerstören (Knallsilber!).

Br-

Ansäuern mit verd. Salpetersäure + Silbernitrat -> blaßgelber, käsiger Niederschlag, löslich in konz.

Ammoniak (kann durch erneute Zugabe von Salpetersäure wieder ausgefällt werden)

Unterschichten mit Chloroform CHCl3, Zutropfen von Cl-Wasser, umschütteln -> untere Schicht gelbbraun

I-

Ansäuern mit verd. Salpetersäure + Silbernitrat ->gelber, käsiger Niederschlag, unlöslich in konz.

Ammoniak

Unterschichten mit Chloroform CHCl3, Zutropfen von Cl-Wasser, umschütteln -> untere Schicht violett

+ frisch bereitete Stärke-Lösung -> tiefblaue Farbe

Nachweis von Bromid neben Jodid:

Mit Chloroform unterschichten, Zutropfen von Chlorwasser

-> violett (Iod) -> Entfärbung -> gelbbraun (Brom) -> Entfärbung.

NO -

2

Verdünnte Probelösung + Eisen(II)-sulfat-Lösung, ansäuern mit verd. Essigsäure -> Lösung färbt sich

braun. Nitrat stört den Nachweis nicht.

Lunges Reagenz: ansäuern mit Eisessig, dann vermischen mit Sulfanylsäure und alpha-Naphthylamin

-> Rotfärbung

NO -

3

Ringprobe: Lsg. + angesäuerter (Schwefelsäure) Eisen(II)sulfat-Lsg. vorsichtig mit 2 ml konz.

Schwefelsäure unterschichten -> brauner oder violetter Ring an Berührungsfläche zwischen beiden

Schichten.

Störungen: Nitrit führt ebenfalls zu braunfärbung. Anwesenheit von Bromid und Jodid kann auch
Färbungen hervorrufen (Schwefelsäure ist starkes Oxidationsmittel).

Nitrat kann in alkalischer Läsung (NaOH) durch Metalle (Zn, Al) zu Ammoniak reduziert werden. ->

Geruch.

Störungen: andere stickstoffhaltige Verbindungen, z.B. Nitrit; Ammonium muß vorher durch Erhitzen mit
NaOH entfernt werden.

Lunges Reagenz: zuerst Reduktion des Nitrats mit Zinkstaub in angesäuerter Lösung (Eisessig) zu Nitrit.

Dann vermischen mit Sulfanylsäure und alpha-Naphthylamin -> Rotfärbung.

Störungen: Nitrit

Nitrat und Nitrit nicht nebeneinander in Analyse.

S2-

Ursubstanz + HCl oder H2SO4 -> H2S entweicht (Geruch), Nachweis durch mit Bleiacetat getränktem

Filterpapier (Schwarzfärbung).

Schwarzer Niederschlag mit Silbernitrat (Alkali- und Erdalkalihydrogensulfide), löslich in konz. HNO3.

Störungen: Halogenide, Carbonat, Sulfit bilden ebenfalls Niederschläge

SO 2-

3

Durch Einwirkung starker Säuren bildet sich Schwefeldioxid (stechender Geruch).

Neutrale oder schwach ammoniakalische Lösung +

BaCl2

->

in HCl löslicher

Niederschlag von

Bariumsulfit.

Störungen: Sulfat, Carbonat

In saurer Lösung Oxidation mit Wasserstoffperoxid zu Sulfat.

SO 2-

4

Mit HCl stark angesäuerte Probelösung +

BaCl2

-Lösung -> weißer, feinkristalliner Niederschlag,

unlöslich

in starken Säuren (z.B. verd. HCl)

Sulfit neben Sulfat:

Lösung der Ursubstanz neutral oder schwach ammoniakalisch machen, dann zugeben von

Bariumchlorid: Niederschlag von Bariumsulfit und Bariumsulfat. Bariumsulfit in HCl lösen (Bariumsulfat bleibt

zurück), anschließend Filtrat mit H2O2 oxidieren und entstandenes Sulfat als Bariumsulfat nachweisen.

Sulfid und Sulfit

können im Sauren (ansäuern mit verd. HCl) I2 zu I- reduzieren (

Entfärbung

):

Sulfid wird dabei zu elementarem Schwefel oxidiert (Niederschlag),

Sulfit wird zu Sulfat oxidiert.

Wenn Iod entfärbt wird, aber mit Bleiacetat-Filter kein Schwarzfärbung eintritt, liegt Sulfit, jedoch
kein Sulfid vor; wenn Iod nicht entfärbt wird, weder Sulfid noch Sulfit.

CO 2-

3

Niederschlag mit Silbernitrat, löslich in Salpetersäure

Störungen: Halogenide, Phosphat, Sulfid, Sulfit bilden ebenfalls Niederschläge

+ Bariumchloridlösung -> weißer Niederschlag, löslich in verdünnter Essigsäure

Störungen: Sulfid, Sulfit bei Anwesenheit stark oxidierender Substanzen

Probesubstanz mit verd. HCl übergießen -> Trübung von Barytwassertropfen (wässrige Lsg. von

Ba(OH)2)

Wässrige Lösung ansäuern mit HNO3 -> schäumen.

PO 3-

4

Einige ml Magnesiumchlorid-Lsg. + verd. Ammoniak, Zugeben von etwas festem Ammoniumchlorid zum

lösen des entstandenen Niederschlags

+ Phosphat-Lsg. -> kristalliner Niederschlag, löslich in verdünnten Säuren

+ Zyrconylchlorid (im stark Sauren) -> flockiger, feiner Niederschlag (erhitzen)

Niederschlag mit Silbernitrat, löslich in Salpetersäure und verd. Ammoniak

Störungen: Halogenide, Carbonat, Sulfid, Sulfit bilden ebenfalls Niederschläge

5 ml Ammoniummolybdat und tropfenweise konz. Salpetersäure, bis sich der gebildete weiße

Niederschlag wieder gelöst hat. Zugabe von Phosphat-Lsg (1 Tropfen) -> gelber Niederschlag.

BO 3-

3

Substanz (viel) + 2 ml Methanol + einige Tropfen konz. Schwefelsäure. Sieden, entweichende Dämpfe

entzünden -> grüne Flamme.

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Trennungsgang der Kationen

Lösen der Ursubstanz in Wasser, verd. HCl, konz. HCl, verd. HNO3, konz. HNO3, Königswasser

(jeweils in der Kälte und beim Erhitzen).

Löst sich die Substanz in verd HNO3, nicht aber in HCl, so sind Elemente der Salzsäure-Gruppe

vorhanden.

Mit konz. HNO3 entsteht aus Zinn-Verbindungen weißes unlösliches Zinndioxid.

Im allgemeinen kann man Abscheidungen, die sich erst beim Auflösen in Säure bilden unterscheiden

von Stoffen, die ungelöst zurückbleiben.

Da größere Mengen von Salpetersäure vor der H2S-Fällung durch zweimaliges Eindampfen mit konz.

HCl vertrieben werden müssen, ist es zweckmäßig beim Lösen der Substanz nach Möglichkeit konz.

Salpetersäure und vor allem Königswasser zu vermeiden.

In den meisten Fällen ist es rationeller, einen in konz. HCl unlöslichen Rückstand zu filtrieren und ihn,

nach gutem Auswaschen mit verd. HCl, gesondert zu behandeln.

Ist die Substanz in HCl löslich, so beginnt man mit der H2S-Gruppe, ist sie nur in HNO3 löslich, so

beginnt man mit der HCl-Gruppe.

Versetzen der (wässrigen oder salpetersauren) Lösung mit verd. HCl ->

Salzsäuregruppe

fällt aus:

AgCl

Zum Filtrat der HCl-Gruppe bzw. zur salzsauren Lösung der Ursubstanz wird

Schwefelwasserstoff

-

Wasser gegeben. Es darf keine Salpetersäure vorhanden sein, da sie H2S oxidiert.Es fallen aus:

braunes

Bi2S3, schwarzes CuS

(,,Kupfergruppe", unlöslich in Ammoniumsulfid)

braunes (gelbes)

SnS(2)

(,,Arsengruppe", löslich in Ammoniumsulfid)

Das salzsaure Filtrat der H2S-Gruppe wird mit etwas festem Ammoniumchlorid versetzt und dann mit

verd. Ammoniak bis zur alkalischen Reaktion. Man gibt

Ammoniumsulfid

-Lösung hinzu, ohne einen

eventuell schon gebildeten Niederschlag abzutrennen und erwärmt kurze Zeit.

Es fallen aus:

FeS, CoS, NiS (schwarz); MnS (fahlrosa); ZnS (farblos);

Al(OH)3 (farblos); Cr(OH)3 (graugrün).

Flammenprobe

(Kupfer und Borat nicht nebeneinander in Analyse und Identifikation)

Barium:

am wenigsten grün (-> anderer Nachweis)

Natrium:

langanhaltend gelb

Kalium:

violetter Flammenrand (Unter Kobaltglas betrachten.)

Calcium:

kurze rote Flammenfärbung

Kupfer:

blau-grün stechend (in Gegenwart von Halogenidionen)

Borat:

fahlgrün

pH ­ Wert

Kationen neutral.

Carbonat, Phosphat, Borat, OH-, O2- basisch.

Ursubstanz + ein Tropfen verdünnte Schwefelsäure (oder HCl oder Essigsäure)

NO -

2

->

NOx (braune Gase) ;

Nitrat und Bromid, Iodid nur bei konz. Schwefelsäure

S2-

->

H2S (Geruch, Nachweis: Pb2+ -> PbS)

sicherer Nachweis

Carbonat

->

Kohlendioxid (schäumen, Barythwassertrübug)

Sulfit

->

Schwefeldioxid (stechender Geruch, Barythwassertrübug)

Unterscheidung Carbonat, Sulfit: Ursubstanz mit Wasserstoffperoxid behandeln (kochen) :

(Sulfit -> Sulfat) , dann Nachweis auf Carbonat wiederholen.

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Ursubstanz + ein Tropfen konz. Schwefelsäure

Zusätzlich zu den bei verdünnter Schwefelsäure genannten können folgende Reaktionen auftreten:

NO -

3

->

NOx (braune Gase, langsamere Reaktion als bei Nitrit)

Chlorid

->

HCl (sauer)

Bromid

->

Brom (braun)

Iodid

->

Iod (violett)

Löslichkeit

Schwer lösliche Verbindungen:

-

PO 3-

4 bildet mit Mg, Ca, Sr, Ba, Li in neutraler und ammoniakalischer Lösung schwerlösliche

Phosphate (Phosphatnachweis vor Kationentrennungsgang durchführen)

- Bariumsulfat (löst sich in HCl)

-

Calciumsulfat (besser löslich)

-

Calciumcarbonat

-

Bariumcarbonat

Testen auf reduzierende Substanzen mit KMnO4 (Entfärbung)

Br- -> Br2

(I- wird nicht zu I2)

S2-

->

S

(geht auch mit Iod)

SO 2-

2-

3 ->

SO4 (geht auch mit Iod)

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