allgemeine und anorganische Chemie (Fach) / Trennungsgang (Lektion)

Chemie

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• Welche Ionen im HCl-Trennungsgang und wie werden sie gefällt? Was entsteht, welche Farbe? Silber, Quecksilber, Blei mit HCl wird gefällt NS mit heißem H2O gewaschen und filtriert Filtrat abkühlen, beim Auftreten weißer Nadeln Pb vorhanden NS mit NH3 versetzen, bei Schwärzfärbung Hg vorhanden: Hg + Hg(N2)Cl (schwarz) Filtrat mit HNO3 versetzen, weißer NS AgCl fällt aus [Ag(NH3)2]+Cl- + HNO3 --> AgCl (weiß) 
• Blei: Verbindung, Nutzen, Nachweise - PbS: Bleiglanz- PbO2 starkes Oxidationsmittel- Rostschutz, früher in Autobatterien- Bleiazid Pb(N3)2: Initialsprengstoff
• Quecksilber: Nutzen, Verbindungen, Nachweis, Toxizität Zinnober: HgS Kalomel: Quecksilber(I)chlorid Hg2Cl2 Thermometer, Dantalamalgam Nachweis: Amalgamprobe Hg2+ + Cu --> Cu2+ + Hg (elektrochemische Spannungsreihe: das Edlere oxidiert das Unedlere)  mit Kaliumiodid: gelber NS, im Überschuss löst er sich Hg22+ + 2 I- --> Hg2I2  Hg2I2 + 2 I- --> [HgI4]2-
• Silber: Verwendung, Verbindung, Nachweis (Formel), Toxizität AgNO3: Höllenstein; bekanntes Desinfektionsmittel, starkes Oxidationsmittel; gegen Warzen und Hühneraugen AgCl:  als Beschichtung von Fotopapier verwendet Nachweis: Silberchromat oder Silberchlord  Silberhalogenide: unterschiedliche Löslichkeitsprodukte, HSAB-Prinzip!
• Dissoziationsgleichgewicht H2S, mit Konstanten Berechnung der Sulfidkonzentration anhand des pH-Wertes Fällt PbS bei einem pH-Wert von 0,5? L(PbS) = 7*10^(-21) H2S ⇔HS- + H+⇔S2- + 2H+        K1= 1,1 x 10-7 mol/l                 K1                K2                K2= 1,1 x 10-14 im sauren weniger Sulfid-Ionen --> es fallen nur die schwerlöslichen Verbindungen, mit kleineren Löslichkeitsprodukt --> es reichen wenige Sulfid-Ionen, um gesättigt zu sein
• Dissoziationsgleichgewicht H2S, mit Konstanten Berechnung der Sulfidkonzentration anhand des pH-Wertes Fällt PbS bei einem pH-Wert von 0,5? L(PbS) = 7*10^(-21) H2S ⇔HS- + H+⇔S2- + 2H+        K1= 1,1 x 10-18 mol/l                 K1                K2
• Durchführung Schwefelwasserstoff pH-Wert Kontrolle einleiten von H2S  solange wiederholen, bis kein NS mehr fällt waschen mit H2S-Wasser und NH4AC (damit Sulfide nicht zu Sulfaten oxidieren)  Wasserbad Ammoniumpolysulfid-Lsg bei 60°C  Teilung in Kupfer- und Arsengruppe Arsengruppe: As, Sb, Sn mit HCl dil. ansäuern --> Sulfide fallen aus mit HCl konz. in Lsg bringen, außer As2S5 (kann durch H2O2 zu Arsenid in Lsg gehen) Eisennagel (elektrochemische Spannungsreihe --> Antimon schlägt sich schwarz nieder) Kupfergruppe: (Hg, Pb, Bi, Cu, Cd) HNO3 /H2O = 1:2 --> schwarzes HgS eindampfen + H2SO4 --> weißes PbSO4 konz. NH3 --> weißes Bi(OH)3 Kupfer-Cadmium-Trennung: alkalisch machen --> Blaufärbung Cu H2S einleiten --> Postgelb = Cd
• Thioacetamid: Gleichung aufschreiben Thioacetamid + 2H2O --> H2S + CH3Coo- + NH4+ 
• Arsen As2O3 (Arsenik) sublimiert beim Erhitzen, ist in Wasser wenig löslich, und bildet Arsenige Säure : As2O3 + 3 H2O → 2H3AsO3 hoch toxisch  Nachweis: Marsh'sche Probe 6Zn + 12 H3O+ + As2O3 --> 2AsH3 + 6Zn2+ + 15 H2O 2 AsH3 --> 2 As + 3 H2
• Antimon Sb2S5 zur Vulkanisation von rotem Kautschuk  Marsh'sche Probe: analog Arsen Zinnstein: SnO2 Industrie: Zinn ist ein weiches, leicht walzbares Metall  Folien, Konservendosen amphoter
• Kupfer Teilweise gediegen, meist als Kupferkies (CuFeS2), Kupferglanz (Cu2S) Kupfer wird in vielen Bereichen eingesetzt z.B.: für Münzen, Stromkabel, Schmuck, Besteck, Armaturen oder Kessel Legierungen: Messing (Cu, Zn), Bronze (Cu, Sn) Nachweis: elektrochem. Spannungsreihe mit Fe der hellblaue [Cu(H2O)4]2+ Komplex geht nach Zusatz von Ammoniak im Überschuss in das tiefblaue Tetraamin-Cu2+ [Cu(NH3)4]2+über starkes Gift für Mikroorganismen (Pilze, Bakterien) Zentralatom der Cytochrom-C-Oxidase und Hyperoxid Dismutase
• Bismut Bismutgallat wird in Haemorrhoidensalben verwendet Nachweis mit KI in schwefelsaurer oder HNO3-saurer Lösung Bismutrutsche 
• Cadmium fällt mit H2S im Sauren und mit Laugen zu Cd(OH)2, der sich nicht als Hydroxo-Komplex löst (nicht amphoter)
• Urotropin als Fällungsreagenz: Herstellung und Vorteile von Urotropin 4 NH3 + 6 HCHO (Formaldehyd) ⇔ (CH2)6N4 (Hexamethyltetramin) + 6 H2O Vorteile: Fällung aus homogener Lösung (grobkörnig, gut filtrierbar) pH = 5-6, NH3-Konzentration gering (keine Komplexbildung)  Formaldehyd wirkt reduzierend (Mn bleibt zweiwertig)  Reagenzlösung frei von Silicaten und Carbonaten (Carbonate z.B. in älteren Ammoniaklösungen; führt zum Ausfallen von Erdalkalicarbonaten
• Urotropingruppe: Durchführung salzsaure Lsg mit (NH4)2CO3 versetzt, bis es sich nicht mehr löst --> mit HCl dil. lösen pH-Wert: 5-6 Urotropinlsg dazu erhitzen Fe, Cr, Al fallen als Hydroxide aus mit ver. HCl lösen ALKALISCHER STURZ 1:1 Mische NaOH und H2O2 Fe(OH)3 fällt wieder aus  in Lösung: [Al(OH)4]- und CrO42- cave:  Niemals umgekehrt verfahren, da sich ansonsten Al(OH)3 und Cr(OH)3 bilden und in den Niederschlag gelangen können, schneller pH-Wert-Wechsel sowie rasche Oxidation von Cr3+ ist wichtig Wasserstoffperoxid durch kochen zerstören, Ammoniumchlord dazu, abzentrifugieren Cromat-Ionen bleiben in Lösung, Al(OH)3 fällt wieder weiß aus
• Eisen an feuchter Luft Rostbildung FeO(OH) Fe2+ Zentralatom des roten Blutfarbstoffs Hämoglobin sowie Myoglobin FeSO4 * 7 H2O zur oralen Therapie von Eisenmangelzuständen (100-300 mg), Eisenmangel-Prophylaxe bei Frauen im gebärfähigen Alter; Nachweis: 3 Eisennachweise [1x Fe(II) und 3x Fe(III)] Verhalten gegenüber Laugen?
• Aluminium Wichtigstes Mineral rotes Bauxit AlO(OH) Rubine und Saphire sind dotierte Al2O3-Kristalle mit Anteilen von Cr, Ti oder Fe  Aluminiumacetat-tartrat-Lösung (essigsaure Tonerde) als Adstringens und Antiseptikum zu Wundspülungen und Umschlägen Aluminiumchlorid Hexahydrat (AlCl3 * 6 H2O) als Deodorans (10-15%), traditionell bei Zahnfleisch- und Mundschleimhautentzündung Aluminiumkaliumsulfat (Alaun) KAl (SO4)2 * 12 H2O, als Adstringens, Deodorans, Hämostyptikum amphoter Aluminiumsulfat bildet wie andere M3+-Ionen (Fe3+, Cr3+, Al3+) mit M+-Sulfaten (K+, Rb+, Cs+, NH4+) allgemein Doppelsalze der Zusammensetzung MIMIII(SO4)2 * 12 H2O (Alaune); Nachweis: Amphoterie oder Thénards-Blau: mit Co(NO3)2  Al2O3 + Co(NO3)2 → 2 NO2 + ½ O2 + CoAl2O4
• Chrom Akut wirken Chromate und Dichromate ätzend Bei pH > 8 als gelbes CrO42-, bei pH 2-6 als oranges HCrO4- bzw. Cr2O72- Nachweis: Silbernitrat; blutroter NS Erhitzen mit conc. HCl Grünfärbung [Reduktion zu Chrom(III)] Cr2O72- + 6 Cl- + 14 H+ → 2 Cr3+ + 3 Cl2 + 7 H2O
• Ammoniumsulfid- Trennungsgang Durchführung Zentrifugat einengen und alkalisch machen (pH-Wert = 8)  Fällung mit H2S Zn, Mn, Co, Ni fallen als Sulfide aus versetzen mit 50% Essigsäure --> nur Mn geht in Lsg --> EInzelnachweis NS mit 0,5 M HCl behandeln --> Zn geht in Lösung NS mit 1:1 Mische Essigsäure/ 3% H2O2 Cobalt und Nickel gehen in Lösung --> Einzelnachweise
• Mangan Nachweis: Oxidationsschmelze Oxidation zu Permanganat  2 Mn2+ + 5 PbO2 + 4H+ --> 2 MnO4- + 5Pb2+ + 2H2O 
• Zink essentielles Spurenelement, zweithäufigstes nach Eisen; Enzymbestandteil; Funktion im Immunsystem Pharmazeutisch: ZnSO4*H2O in Erkältungsmitteln ZnO in Zinkpaste zur Wundheilung (austrocknend, adstringierend) Nachweis: Amphoterie Rinnmanns Grün  ZnO + 2 Co(NO3)2 --> ZnCo2O4 + 4 NO2 + 1/2 O2  mit beiden Blutlaugensalzen
• Cobalt Physiologisch: essentielles Spurenelement Zentralion des Vitamin B12 (Cobalamin) Pharmazeutisch: J-Strahler 60Co in der Krebstherapie zur Bestrahlung eingesetzt
• Nickel wasserfreie Ni-Salze meist gelb, wasserhaltige grün (NiCl2) Ni-Salze lösen sich in Wasser meist mit grünlicher Farbe
• Ammoniumcarbonat: Durchführung Filtrat mit HCl versetzen und kochen, Vertreiben von H2S NH4 Ionen müssen durch eindampfen mit HNO3 vertrieben werden Rückstand mit HCl dil. aufgenommen, alkalisch gemacht und mit Ammoniumcarbonatlsg erwärmt NS mit Essigsäure lösen und Natriumacetat puffern Zugabe Kaliumdichromat-Lsg --> gelbes BaCrO4 fällt aus Zentrifugat mit Natriumcarbonat versetzen --> Calcium und Sr fallen als Carbonate aus NS in verd. HCl lösen, kochen und Ammoniumsulfat dazugeben --> SrSO4 fällt aus
• Calcium Kalk(CaCO3),Marmor,Kreide(CaCO3),Gips(CaSO4 • 2H2O Essentieller Mineralstoff  Knochen(Ca2+-Speicher),Zähne  Signaltransduktion im Körper (Erregung von Muskeln und Nerven) Blutgerinnung  Enzymaktivierung  Antiallergische, entzündungshemmende Eigenschaften Nachweis: gelbes Blutlaugensalz + Ammoniumchlorid --> weißer NS
• Strontium keine biologische Bedeutung im Organismus  Problem: Uranspaltprodukt 90Sr aus Uran-Kernspaltung oder Kernwaffenexplosionen --> reichert sich wie Calcium im Knochengerüst an und verursacht als starker β-Strahler schwere gesundheitliche Schäden Nachweis: als Chromat
• Barium BaSO4 als Röntgenkontrastmittel  Lösliche Bariumsalze sehr giftig, verursacht Kontraktionszustände an Darm, Blutgefäßen, Herz (Ersatz von Calcium --> Muskelkontraktionen ↑ -->Blutdruck ↑ -->Lähmung, Rhythmusstörungen) Antidot: Natriumsulfat( als isotonische Lösung intravenös+peroral, um nicht resorbiertes Barium abzufangen Nachweis: als Chromat
• Lithium Li2CO3 zur Therapie manisch-depressiver Zustände Nachweis: als Carbonat 2Li++Na2CO3 -->  Li2CO3 +2 Na+
• Natrium Natronfeldspat Na[AlSi3O8], Chilesalpeter (NaNO3), Borax (Na2B4O7 x10H2O) und Soda (Na2CO3 x10H2O), NaCl in gelöster Form im Ozean  NaOH als eine der wichtigsten Grundchemikalien ,zB.als Reduktionsmittel in der Organik  NaCl als Speisesalz  NaHCO3 (Natron) in Back-/Brausepulvern sowie Brausetabletten(z.B.Aspirin® Bedeutung (pharmazeutisch):  Regulierung des Wasserhaushaltes  Beteiligung am Membranpotential (K+/Na+-Ionenpumpe,Reizleitung)  Verwendung als physiologische Kochsalzlösung (0,9%ige Lösung von NaCl)  Glaubersalz Na2SO4 als Abführmittel  NaF zur Kariesprophylaxe  NaHCO3 als „Bullrichsalz®“ gegen Sodbrennen Nachweis: Hexahydroxoantimonat(V) 
• Kalium Düngemittel ( KCl, KNO3) Kaliumnitrat als Pökelsalz zur Haltbarkeitsmachung von Lebensmitteln beteiligt an der Regulation des Membranpotentials (Kalium-Natrium-Pumpe) und Reizleitung wichtig für Herz, Nerven und Skelettmuskulatur Nachweis: als Kaliumnatriumhexanitrocobaltat(III)Merke: Kalium - Cobalt --> harte, ähnliche klingende Konsonanten am Anfang
• Magnesium beteiligt an Transportprozessen und Signalweiterleitung Magnesiumsalze bei Krampfzustände Bitersalz: Magnesiumsulfat (Abführmittel) Kombination von Mg(OH)2 und Al(OH)3 als Antiazide zur Neutralisation der Magensäure (Sodbrennen) Nachweis: Fällung eines Hydroxides mit Natronlauge  oder NH3
• Durchführung: Lösliche Gruppe NH3, sodass pH-Wert ca 9-11 + Ammoniumchlord + 8-Hydroxochinolin-Lsg Mg fällt aus Zentrifugat mit Kö-Wa abrauchen und bis zur Trockne eindampfen, Amxlalkohol um Li zu extrahieren H2O + HClO4 --> Kaliumperchlorat; Na in Lsg
• Soda-Auszug Warum und wie durchgeführt? Zugabe von Na2CO3 (Soda) Nachweis von Anionen - Sodaauszug Na2CO3 → 2Na+ +CO3 2− CO3 2− +H2O → HCO3 − +OH− • Schaffung eines alkalischen Milieus → Kationen als schwerlösliche basische oder neutrale Carbonate und Hydroxide ausgefällt → Anionen gehen in Lösung Durchführung: - Zugabe der 4-5 fachen Menge Soda zur US sowie Wasser (1 gr. Reagenzglas) - 10-15 min im Wasserbad erhitzen; abkühlen lassen - Niederschlag aufschütteln und Lösung filtriere
• Wofür benutzt man den Soda-Pottasche-Aufschluss? Was ist Soda und Pottasche? Wie wird er durchgeführt? • Schwerlösliche Erdalkalisulfate (z.B. • Saure Oxide (z.B. Aluminiumoxid) • Silikate • Silberhalogenide  • wird mit einem 1:1-Gemisch aus wasserfreiem Na2CO3 (Soda) und K2CO3 (Pottasche) durchgeführt
• Soda-Pott-Asche 1. Schwerlösliche Erdalkalsisulfate bsp: Bariumsulfat Na2CO3/ K2CO3 + BaSO4 --> Na2SO4/ K2SO4 + BaCO3
• Soda-Pottasche-Aufschluss 2. Saure Oxide Bsp: Al2O3 Al2O3 +Na2CO3 → 2NaAlO2 +CO2 ↑
• Soda-Pottasche-Aufschluss 3. schwerlösliche Silicate CaAl2Si2O8 CaAl2Si2O8 +3Na2CO3 → 2Na2SiO3 +CaCO3 +2NaAlO2 +2CO2 ↑
• Soda-Pottasche-Aufschluss 4. Silberhalogenide 2AgBr+Na2CO3 → Ag2CO3 +2NaBr
• Saurer Aufschluss: basische Oxide (Fe2O3) Aufschlussreagenz? Fe2O3 +6KHSO4 → Fe2 (SO4)3 +3K2SO4 +3H2O Als Aufschlussreagenz dient KHSO4
• Oxidationsschmelze: Wann ? Gelbe Schmelze: Cr-SalzeCr2O3 +3NO3 − +2CO3 2− → 2CrO4 2− +3NO2 − +2CO2 ↑ Grüne bis blaugrüne Schmelze: Mn-SalzeMn2+ +2NO3 − +2CO3 2− → MnO4 2− +2NO2 − +2CO2 ↑
• Freiberger Aufschluss Wofür, Wie? Zum Aufschließen schwerlöslicher Oxide (z.B. Zinn- und Antimonoxide) 2SnO2 +2Na2CO3 +9S → 2Na2SnS3 +3SO2 ↑ +2CO2↑  1:1-Gemisch aus fein verteiltem Schwefel und wasserfreiem Na2CO3

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