Identifizierung unbekannter Salze mit Ionenanalyse

Inhaltsverzeichnis

3 Zusammenfassung
3.1 Problemstellung
3.2 Vorgang zur Problemlösung
3.3 Hauptresultate

4 Einleitung
4.1 Definition des Untersuchungsgegenstandes
4.2. Hypothesen
4.3 Theoretische Grundlagen
4.3.1 Theorie zu den Experimenten

5 Material und Methoden
5.1 Material
5.1.1 Flammenfarben als Nachweis von Metall -Kationen
5.1.2 Spezifische chemische Nachweisreaktion für Kationen
5.1.3 Spezifische chemische Nachweisreaktionen für Anionen
5.1.4 Identifizierung eines unbekannten Salzes
5.2 Methoden
5.2.1 Flammenfarben als Nachweis von Metall -Kationen
5.2.2 Spezifische chemische Nachweisreaktion für Kationen
5.2.3 Spezifische chemische Nachweisreaktionen für Anionen
5.2.4 Identifizierung eines unbekannten Salzes

6 Resultate
6.1 Nachweismethoden
6.1.1 Kationen
6.1.1.1 Flammenfarben als Nachweis von Metall-Kationen
6.1.1.2 Spezifische chemische Nachweisreaktionen für Kationen
6.2 Identifizierung eines unbekannten Salzes
6.2.1 Experiment 1: Flammenfarben für Metall -Kationen
6.2.2 Experiment 2: Nachweis-Reaktionen für Kationen
6.2.3 Experiment 3: Nachweis-Reaktionen für Anionen

7 Diskussion der Resultate und Methodenkritik
7.1 Experiment 1: Flammenfärbung für Metall -Kationen
7.2 Experiment 2: Nachweis-Reagenz für Kationen
7.3 Experiment 3: Nachweis-Reagenz für Anionen

8 Literaturverzeichnis

3 Zusammenfassung

3.1 Problemstellung

Salze bestehen aus einem Ionen-Gitter. Dieses ist aufgebaut aus positiv geladenen Kationen sowie negativ geladenen Anionen, welche Coloumb-Anziehungskräfte untereinander ausbilden. Es gibt verschiedene Methoden deren Bestimmung. Eine davon ist, mittels Flammenanalyse eines Salzes, dessen Kation zu identifizieren. Die beiden anderen sind dazu da, durch Zugabe eines Nachweisreagenzes, das Kation, sowie auch das Anion zu bestimmen. Die Aufgabe dazu war, ein unbekanntes Salz, anhand dessen Kationen und Anionen mit diesen Methoden zu identifizieren.

3.2 Vorgang zur Problemlösung

Um Referenzdaten zu sammeln, wurden als erstes die Flammenfarben verschiedener Metall-Kationen bestimmt. Dies konnte mittels Hineinhalten eines, mit unterschiedlichen Salzen beladenen Magnesiastäbchens, bewerkstelligt werden. Zusätzlich wurde zur Überprüfung und Sicherstellung der Ergebnisse des ersten Experimentes, ein zweites zur Identifizierung der Kationen durchgeführt. Dabei wurden Salzlösungen, welche diese Kationen enthielten, in Reagenzgläser gefüllt. Zu diesen wurde jeweils das entsprechende Nachweisreagenz hinzugegeben und die Beobachtungen notiert. Dieselbe Methode wurde auch bei den Anionen angewendet.

Zum Schluss wurden die Experimente mit dem unbekannten Salz wiederholt, um so durch den Vergleich mit den Beobachtungen bei den Referenzdaten das Salz zu identifizieren.

3.3 Hauptresultate

Da das zu untersuchende Salz(Nummer 8) einerseits bei der Verbrennung die gleiche Farbe aufwies und andererseits beim Nachweis durch das Hinzugeben des Nachweisreagenzes ähnliche Eigenschaften aufwies wie Kupfer(II)sulfat(CuSO4), musste das Kation Kupfer sein.

Bei der Bestimmung des Kations war mehr Beobachtungstalent gefordert, da es nur kleine Unterschiede zwischen den verschiedenen Reaktionen mit den Nachweisreagenzien gab. Da das unbekannte Salz jedoch die gleichen Eigenschaften bei der Reaktion mit Salzsäure aufwies, wie Natriumacetat mit selbiger, musste das Kation Acetat sein.

Das unbekannte Salz war also Kupfer(II)acetat (Cu(CH3COO)2 * H20).

4 Einleitung

4.1 Definition des Untersuchungsgegenstandes

Jeder 2-er Gruppe wurde ein unbekanntes Salz zugewiesen. Die Aufgabe dazu war, dieses durch verschiedene Experimente zu untersuchen und zu identifizieren.

Das unbekannte Salz hatte viele verschiedene Erkennungsmerkmale. Es fiel einerseits durch die leuchtend dunkelblaue Farbe, sowie durch die glitzernden Kristalle auf. Einen Geruch konnte man nicht identifizieren, dafür wurde beim Aquatisieren des Salzes eine schwere Löslichkeit bemerkt.

4.2. Hypothesen

Da das zu identifizierende Salz eine ähnliche Farbe hatte wie Kupfer(II)Sulfat, lag es nahe zu denken, dass es wohl das gleiche Kation besitzt.

Da die blaue Farbe eines Salzes ein Indiz für eingeschlossene Wassermoleküle im Salz war, schien es möglich zu sein, dass das Salz Wassermoleküle enthielt.

4.3 Theoretische Grundlagen

Salze sind aus Ionen-Gittern aufgebaut. Diese wiederum bestehen aus positiv geladenen Metall-Kationen und negativ geladenen Nichtmetall-Anionen, welche durch Coulomb-Anziehungskräfte ein Gitter ausbilden. Je nach Kombination von Kation und Anion, können verschiedenste Salze ausgebildet werden. Aus diesem Grund können sie, unabhängig voneinander, mit spezifischen Methoden nachgewiesen werden.

4.3.1 Theorie zu den Experimenten

Um mit der Identifizierung des Salzes, mithilfe des Kation- wie auch Anion-Nachweises starten zu können, mussten zuerst einige Referenzdaten gesammelt werden.

Zum Nachweis des Kations, wurden zwei Experimente durchgeführt.

Einerseits wurden die Flammenfarben der Salze Lithiumchlorid, Calcium(II)Nitrat, Kaliumchlorid, Eisen(III)Nitrat, Kupfer(II)Sulfat, Natriumchlorid und Hydroniumnitrat analysiert.

Information: Bei gewissen Salzen verfärbt sich die Flamme, wenn es in die Flamme gehalten wird. Da dabei nur die Metall-Kationen eine Rolle spielen, genau genommen nur die Metalle und nicht das Kation selber, indem sich beim Erhitzen einige Metall-Kationen samt Valenzelektronen vom Ionenverband lösen, wird die Flammenfarbe zum Nachweis von Metall-Kationen genutzt.

Andererseits wurden bestimmte Reagenzien zu den Salzlösungen von Ammoniumchlorid, Kupfersulfat, Calciumnitrat und Ammoniumeisen(III)-sulfat gegeben.

Information: Viele Kationen zeigen mit entsprechenden Reagenzien eine auffällige Reaktion wie Farbänderung, Bildung eines Niederschlags, Entwicklung eines Gases, das Auftreten eines typischen Geruchs oder eine bestimmte Säurebeständigkeit.

Zum Nachweis des Anions wurden, ähnlich wie beim Kation, verschiedene Reagenzien zu den Salzlösungen von Natriumcarbonat, Natriumsulfat, Natriumchlorid und Natriumacetat gegeben.

Bei diesem Versuch können, wie beim Kation, auffällige Reaktionen beobachtet werden.

5 Material und Methoden

5.1 Material

5.1.1 Flammenfarben als Nachweis von Metall -Kationen

- Magnesia-Stäbchen in 50-mL-Erlenmeyer
- Bunsenbrenner
- Streichhölzer
- Entmineralisiertes Wasser
- 8 50-mL-Bechergläser (beschriftet mit Li+, Na+, Ca2+, Cu2+, K+, Fe3+,Na+, NH4+, H2O)
- Zu untersuchende Salze (LiCl, Ca(NO3)2, CuSO4(weiss!), KCl, Fe(NO3)3 • 9 H2O, NaCl, NH4NO3)

5.1.2 Spezifische chemische Nachweisreaktion für Kationen

- Reagenzgläser
- Reagenzglasgestell
- Salzlösungen (in Tropffläschchen oder mit Pasteur-Pipette und kl. Erlenmeyer)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

5.1.3 Spezifische chemische Nachweisreaktionen für Anionen

- pH-Papier
- 2 Glasstäbe
- Kleine Reagenzgläser
- Reagenzglasgestell
- Salzlösungen (in Tropffläschchen oder mit Pasteur-Pipette und kl. Erlenmeyer)

[...]