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Transkript Nachweise von Sulfat-, Phosphat und Nitrat-Ionen

Guten Tag und herzlich willkommen. In diesem Video geht es um die Nachweise von Sulfat-, Phosphat- und Nitrat-Ionen. Der Film gehört zur Reihe Ionen-Nachweise Teil 1. An Vorkenntnissen solltest du über Basen, Säuren und Salze gut Bescheid wissen und du solltest auch die Grundlagen der organischen Chemie beherrschen. Im Video möchte ich dir eine kleine Übersicht über die drei Ionen-Nachweise geben. Der Film besteht aus 6 Abschnitten: I. Drei große Säuren II. Nitrate bereiten Probleme III. Sulfat-Nachweise IV. Phosphat-Nachweise V. Nitrat-Nachweise und VI. Zusammenfassung   I. Drei große Säuren Es gibt in der Chemie drei Säuren, deren Bedeutung sehr groß ist. Das sind die Schwefelsäure, die Phosphorsäure und die Salpetersäure. Sie werden von der Industrie in großen Mengen hergestellt und auch von dieser in großen Mengen benötigt. Neben vielen anderen ist das Hauptanwendungsgebiet die Düngerherstellung. Alle drei Säuren dissoziieren in wässriger Lösung: die Schwefelsäure, die Phosphorsäure und die Salpetersäure. Säuren bilden Salze. Deren Namen haben auch die Namen der Säurerest-Ionen. Ein Salz der Schwefelsäure heißt Sulfat, ein Phosphorsäuresalz nennt man Phosphat, ein Nitrat ist ein Salz der Salpetersäure.   II. Nitrate bereiten Probleme Ionennachweise beruhen auf bestimmten Prinzipien. Entweder sollten sich unlösliche Salze bilden durch eine Fällungsreaktion oder die Existenz eines Ions wird durch Farbreaktionen angezeigt. Fällungsreaktionen trifft man häufiger als Farbreaktionen und wir wollen uns auf deren Betrachtung hier einmal beschränken. Wie sieht es mit Fällungsreaktionen aus, wenn wir Sulfate oder Phosphate ausfällen wollen? Eine Antwort darauf gibt uns die Natur, denn es gibt Minerale, die Sulfate beziehungsweise Phosphate sind. Ein wichtiges Sulfat ist Anhydrit. Chemisch gesehen ist es Calciumsulfat. Ein wichtiges Phosphat ist Apatit. Es hat die ungefähre Zusammensetzung von Calciumphosphat. Demzufolge gibt es unter den Sulfaten und Phosphaten schwer lösliche Salze, das heißt, Fällungsreaktionen zur Bestimmung der Ionen sind machbar. Wie sieht es mit den Nitraten aus? Und hier beschleicht uns große Ratlosigkeit, denn es gibt ein Problem: Fast alle Nitrate, die wir kennen, sind gut wasserlöslich. Das ist ärgerlich, denn wie sollen wir fällen? Im Kapitel 5 werden wir darauf eine Antwort erhalten.   III. Sulfatnachweise Wir wollen nun das Anion SO42- nachweisen.  1. Fällung mit Bariumchlorid. Die meisten von euch kennen diesen Nachweis sicher aus der Schule. Sinnvoll ist, die Lösung anzusäuern. Dadurch verhindert man die Bildung unlöslicher Bariumsalze, wie Bariumcarbonat, Bariumphosphat und Bariumsulfit. Wir geben Bariumchlorid zur Probelösung. Bariumchlorid dissoziiert in Ba2+ionen und in 2Cl-ionen. Durch die Fällungsreaktion bildet sich schwer lösliches Bariumsulfat. 2. Permanganat-Einlagerung. Die Reaktion läuft ähnlich wie bei 1., aber unter Beteiligung von Kaliumpermanganat KMnO4. Zunächst wird mit 2 molarer Salzsäure angesäuert. Hinzu geben wir das gleiche Volumen 0,02 molarer Kaliumpermanganat-Lösung. Wir geben 3 Tropfen 0,5 molarer Bariumchlorid-Lösung hinzu. Es entsteht ein rosafarbener Niederschlag. Die Farbe des Niederschlags wird auch durch 1 ml 1 molarer Oxalsäure nicht zerstört. 3. Entfärbung von Bariumrhodizonat. Das Rhodizonat-Anion bildet zusammen mit dem Barium-Ion eine Verbindung von rotbrauner Farbe. Das Sulfat-Ion aus der Probelösung entzieht dieser Verbindung das Barium-Ion. Bariumsulfat fällt aus. Es kommt zur Entfärbung.  4. Nachweis als Benzidinsulfat. Eingesetzt wird zweifach protoniertes Benzidin, welches man in essigsaurer Lösung erhält. Auch die Probelösung mit dem vermeintlichen Sulfat wird essigsauer gemacht. Es entsteht unlösliches Benzidinsulfat. Das ist gut an den gebildeten Blättchen oder Nadeln zu erkennen.   IV. Phosphatnachweise Wir wollen das Ion PO43- nachweisen.  1. Nachweis als Silberphosphat. Wir benutzen als Agent Silbernitrat, welches in wässriger Lösung Silber-Ionen liefert. Mit den Phosphat-Ionen geben diese schwer lösliches Silberphosphat. In Essigsäure oder Ammoniaklösung kann man den Niederschlag auflösen.  2. Nachweis als Bariumphosphat. Wir verwenden wieder Barium-Ionen aus Bariumchlorid. Diese reagieren mit den Phosphat-Ionen. Wichtig ist, dass wir die Probelösung ammoniakalisch gemacht haben. Bariumphosphat fällt als weißer Feststoff aus. In Essigsäure löst er sich auf.  3. Nachweis als Eisen(III)-Phosphat. Eisen(III)-Chlorid dissoziiert in wässriger Lösung und gibt Eisen(III)-Ionen. Diese reagieren mit den Phosphat-Ionen zu Eisenphosphat, welches ungelöst ausfällt. Häufig ist dieser Niederschlag weiß, er kann aber auch gelb oder rotbraun sein. Das hängt von den Versuchsbedingungen ab.  4. Nachweis als Zirkoniumphosphat. Als Reagenz verwendet man hier Zirkonium(IV)-Oxychlorid. Unter stark sauren Bedingungen wird Phosphat nachgewiesen. Es entsteht schwer lösliches Zirkonium(IV)-Phosphat. Zirkonium(IV)-Phosphat fällt als große Flocken aus.   V. Nitratnachweise Wir wollen das Ion NO3- nachweisen. Seid ihr gespannt? Das ist schön.  1. Oxidation von Diphenylamin. Aha, fällen kann man das Nitrat-Ion schlecht, aber es ist ein gutes Oxidationsmittel. Für die Reaktion befindet sich Diphenylamin in konzentrierter Schwefelsäure. Die Probelösung wird angesäuert. Bei der Vereinigung beider Komponenten entsteht ein blauer Ring an der Grenzfläche zwischen beiden. Dieser Nachweis ist empfindlich, aber nicht charakteristisch.  2. Ringprobe. Die Probe wird mit Eisen(II)-Sulfat-Schwefelsäurelösung versetzt. Anschließend wird mit konzentrierter Schwefelsäure vorsichtig unterschichtet. Man hält dafür das Reagenzglas schräg und lässt die Schwefelsäure vorsichtig am inneren Reagenzglasrand herunterlaufen. Aus Schwefelsäure und Nitrat entsteht Salpetersäure. Diese reagiert mit dem Eisen(II)-Sulfat und der Schwefelsäure. Es entsteht das Stickstoffoxid NO. NO tauscht im hydratisierten Eisen(II)-Ion 1 Wassermolekül aus. An der Grenzfläche entsteht ein farbiger Ring. Er hat die Farbe braun bis Amethyst. So schaut das aus.   VI. Zusammenfassung Im Video haben wir wichtige Nachweise für Sulfat-, Phosphat- und Nitrat-Ionen betrachtet. Die Nachweise kann man in Fällungen und Farbreaktionen unterteilen. Für die Schule würde ich empfehlen: Sulfat - Nachweis mit Bariumchlorid, Bariumsulfat fällt aus. Für den Nitratnachweis empfehle ich die Ringprobe. Für den Phosphatnachweis scheinen mir die Zugabe von Silbernitrat und die Bildung schwer löslichen, gelben Silberphosphats als geeignet. So, meine Lieben, wir sind schon wieder am Ende. Ich hoffe, es hat euch ein wenig geholfen. Ich wünsche euch alles Gute und viel Erfolg. Tschüss!

Informationen zum Video
1 Kommentar
  1. Img 20130506 094416

    Das Video war total hilfreich! Danke

    Von Kabogi, vor mehr als 2 Jahren