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Nachweise der Salzsäure-Gruppe 08:02 min

Textversion des Videos

Transkript Nachweise der Salzsäure-Gruppe

Guten Tag und herzlich willkommen! Dieses Video heißt Nachweise der Salzsäure-Gruppe. Das Video gehört zur Reihe qualitativer Trennungsgang (Ionennachweise II). Also Vorkenntnisse solltest du die Grundlagen der allgemeinen Chemie gut beherrschen. Mein Ziel ist es, dass du nach dem Schauen dieses Videos einige Vorstellungen über die Ionen der Salzsäure-Gruppe besitzt. Den Film habe ich in 7 Abschnitte unterteilt: 1. Bestimmung von Ionen. 2. Die Salzsäure-Gruppe. 3. Abtrennung der Gruppe. 4. Abtrennung der Blei(II)-Ionen. 5. Trennung von Silberchlorid und Quecksilber(I)-Chlorid. 6. Nachweise der einzelnen Ionen. Und 7. gebe ich einen Überblick. 1. Bestimmung von Ionen: Bekanntermaßen kann man Ionen hinsichtlich ihrer Ladung unterteilen. Negative Ionen sind Anionen. Positiv geladene Ionen heißen Kationen. In der analytischen Chemie teilt man die verschiedenen Kationen in Gruppen ein. In diesem Video wollen wir die Salzsäure-Gruppe besprechen. Es gibt aber auch noch einige andere Gruppen. Die Einteilung in verschiedene Gruppen ist wichtig beim sogenannten qualitativen Trennungsgang der Kationen. 2. Die Salzsäuregruppe: Bei der Salzsäuregruppe handelt es sich um die Metalle Silber, Quecksilber und Blei. Die Metalle selbst kann man direkt so nicht untersuchen. Man benötigt dafür die entsprechenden Kationen. Das Silber bildet das Silberion, Ag^+. Das Quecksilber bildet das Quecksilber(I)-Ion, Hg22+. Und das Blei bildet das Blei(II)-Ion, Pb2+. 3. Abtrennen der Gruppe: Angenommen, wir haben eine klar wässrige Lösung, in der viele, viele verschiedene Kationen enthalten sind. Wichtig für den Erhalt der Salzsäuregruppe ist, dass diese Lösung salpetersauer ist. Wir geben Salpetersäure hinzu. Nun wird Salzsäure hinzugegeben und es kommt zu einer Fällung. Es bildet sich ein weißer Niederschlag. Wir können drei Fällungsreaktionen formulieren. Ag^+ + Cl^- -> AgCl?. Cl^- steht für die Chlorid-Ionen. AgCl ist das Salz Silberchlorid. Und weiter: Hg22+ +2Cl^- -> Hg2Cl2?. Hg22+ ist das Quecksilber(I)-Ion. Das entstandene schwer lösliche Salz heißt Quecksilber(I)-Chlorid. Und schließlich Pb2+ + 2Cl^- ->PbCl2?. Pb2+ ist ein Blei(II)-Ion. PbCl2 ist Blei(II)-Chlorid.Nun werden die festen Bestandteile von den flüssigen durch Filtration getrennt. Die ausgefallenen Salze befinden sich im Filterrückstand. Im Filtrat finden wir die anderen analytischen Gruppen: Reduktionsgruppe, Schwefelwasserstoffgruppe, Ammoniumsulfidgruppe, Ammoniumkarbonatgruppe und lösliche Gruppe. 4. Abtrennung der Blei(II)-Ionen: Der Filterrückstand wird in einem Reagenzglas aufgenommen. Zu dem Feststoff wird heißes Wasser gegeben. Im Ergebnis löst sich ein Teil des Feststoffes auf. In der Lösung befindet sich nun Bleichlorid in gelöster Form. Als Feststoff zurück bleiben Quecksilberchlorid und Silberchlorid. Nun wird wieder filtriert. Quecksilberchlorid und Silberchlorid bleiben im Filterrückstand zurück. Im heißen Filtrat befindet sich gelöstes Bleichlorid. Im heißen Wasser dissoziiert es in Blei(II)-Ionen und Chloridionen. Die Bleiionen sind somit von den anderen Teilchen abgetrennt. 5. Trennung von Silberchlorid und Quecksilber(I)-Chlorid. Silberchlorid und Quecksilber(I)-Chlorid werden in ein Reagenzglas aufgenommen. Zu dem Feststoff wird eine Ammoniaklösung hinzugegeben. Im Ergebnis wird ein Teil des Feststoffes herausgelöst. Silberchlorid geht in Lösung, genauso wie in diesem rechten Reagenzglas auf dem Bild, welches ihr hier seht. Bei der Reaktion mit Ammoniak wird ein Silberdiaminkomplex gebildet, der wasserlöslich ist. Interessant ist auch, was mit dem Feststoff geschieht - er wird schwarz. Silber(I)-Chlorid reagiert mit Ammoniak entsprechend einer Redoxreaktion. Es entsteht unter Annahme Quecksilber. Quecksilber zusammen mit dem verbleibenden Feststoff macht die schwarze Farbe aus. Nun wird wieder filtriert. Der Filterrückstand wird durch die Reaktionsprodukte des Quecksilber(I)-Chlorids gebildet. Im Filtrat befindet sich gelöst der Silberdiaminkomplex. An dieser Stelle ist der Trennungsgang vollzogen. Betrachten wir noch unter 6. den Nachweis der einzelnen Ionen: Nachweis von Silberionen, liegen Silberionen gelöst als Silberdiamminkomplex vor, kann man durch Zugabe von Salzsäure oder einer anderen Säure bewerkstelligen, dass wieder Silberchlorid ausfällt. Das sieht man sehr schön am weißen Niederschlag. Den Nachweis der Silber(I)-Ionen haben wir bereits in der Redoxreaktion gesehen. Es scheidet sich elementares Quecksilber ab, wodurch eine Schwärzung stattfindet. Auch die Bleiionen kann man noch zusätzlich nachweisen. Nach dem Eindampfen entstehen Nadeln von Blei(II)-Chlorid. Das ist ein weißes Salz. Alternativ kann eine Bearbeitung mit Schwefelsäure stattfinden - es bildet sich Bleisulfat. Man versetzt dieses mit Ammoniak und Weinsäure. Anschließend wird Kaliumdichromat hinzugegeben. Der gelbe Niederschlag ist Blei(II)-Chromat. Zum Abschluss möchte ich eine Übersicht des Trennungsganges vorstellen: Zur Salzsäure-Gruppe gehören die Ionen des Silbers, Quecksilbers und Bleis. Versetzt man eine salpetersaure Lösung mit Salzsäure, so fallen weiße Niederschläge der entsprechenden Chloride aus. Wird das Gemisch von Niederschlägen mit heißem Wasser versetzt, so gehen die Blei(II)-Ionen in Lösung. Der verbleibende Niederschlag besteht aus Silberchlorid und Quecksilber(I)-Chlorid, wird mit Ammoniak versetzt. Aus Silberchlorid bildet sich ein Diamin-Silber(I)-Ion, welches in Lösung geht. Quecksilber(I)-Chlorid geht mit dem Ammoniak eine Redoxreaktion ein - es entsteht Quecksilber. Daher wird der Feststoff schwarz gefärbt. Die löslichen Komponenten markiere ich nun blau. Ich danke für die Aufmerksamkeit! Alles Gute - auf Wiedersehen!

1 Kommentar
  1. Sehr schön Kompakt dargestellt. Daumen hoch!

    Von Jana 48, vor 12 Monaten

Nachweise der Salzsäure-Gruppe Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Nachweise der Salzsäure-Gruppe kannst du es wiederholen und üben.

  • Formuliere die Fällungsreaktionen in der Salzsäure-Gruppe.

    Tipps

    Die Symbole der hier betrachteten Metalle sind von den lateinischen Namen abgeleitet: argentum, hydrargyrum, plumbum.

    Lösung

    1. Nachweis von Silber-Ionen Silber-Ionen reagieren mit Chlorid-Ionen zu schwer löslichem Silberchlorid.

    $Ag^+$$\;+\;$$Cl^-$$\;\longrightarrow\;$$AgCl\downarrow$

    2. Nachweis von Quecksilber-Ionen Quecksilber(I)-Ionen reagieren mit Chlorid-Ionen zu schwer löslichem Quecksilber(I)-chlorid.

    $Hg_2^{2+}$$\;+\;2~Cl^-$$\;\longrightarrow\;$$Hg_2Cl_2\downarrow$

    3. Nachweis von Blei-Ionen Blei(II)-Ionen reagieren mit Chlorid-Ionen zu schwer löslichem Blei(II)-chlorid.

    $Pb^{2+}$$\;+\; 2~Cl^-$$\;\longrightarrow\;$$PbCl_2\downarrow$

  • Beschreibe Analysedetails bei der Untersuchung der Salzsäure-Gruppe.

    Tipps

    Nur das Chlorid des unedelsten Metalls ist in heißem Wasser löslich.

    Silberchlorid kann durch Zugabe eines bestimmten Reagenzes in Lösung gebracht werden.

    Lösung

    Folgende Paare waren zu finden:

    Die salpetersaure Lösung wird mit Salzsäure versetzt.$\;\Longrightarrow\;$Silberchlorid, Quecksilber(I)-chlorid und Blei(II)-chlorid fallen als weißer Niederschlag aus: Die Salze der Salzsäure-Gruppe gehen in Lösung.

    Der Filterrückstand von Silberchlorid, Quecksilber(I)-chlorid und Blei(II)-chlorid wird mit heißem Wasser versetzt.$\;\Longrightarrow\;$Blei(II)-chlorid geht in Lösung. Silberchlorid und Quecksilber(I)-chlorid bleiben ungelöst: Blei(II)-chlorid ist in heißem Wasser viel besser löslich als Silberchlorid oder Quecksilber(I)-chlorid und geht daher in Lösung.

    Das heiße, wässrige Analysegemisch wird filtriert.$\;\Longrightarrow\;$. Im Filterrückstand verbleiben Silberchlorid und Quecksilber(I)-chlorid. Im Filtrat findet man Blei(II)-chlorid: Die schwer löslichen Salze bleiben als Filterrückstand zurück. Das besser lösliche Salz findet man im Filtrat.

    Die feste Mischung aus Silberchlorid und Quecksilber(I)-chlorid wird mit Ammoniak-Lösung versetzt.$\;\Longrightarrow\;$. Die Quecksilber-Ionen werden teilweise zu elementarem Quecksilber reduziert. Silberchlorid geht in Lösung: Das Quecksilber(I)-chlorid geht mit dem Ammoniak eine Redoxreaktion ein, in deren Ergebnis metallisches Quecksilber entsteht. Mit den Silber-Ionen entsteht ein Diammin-Komplex. Das Komplexsalz ist im Unterschied zu Silberchlorid gut wasserlöslich und geht daher vollständig in Lösung.

    Der Silberdiammin-Komplex wird mit Säure versetzt.$\;\Longrightarrow\;$. Es fällt ein weißer Niederschlag von Silberchlorid aus: Die Salzsäure reagiert mit dem im Komplex gebundenen Ammoniak. Es verbleiben die Silber-Ionen. Sie reagieren mit den Chlorid-Ionen der Lösung und schwer lösliches Silberchlorid fällt aus.

    Zur klaren, wässrigen Lösung werden Schwefelsäure, Ammoniak und Weinsäure gegeben.$\;\Longrightarrow\;$. Nach Zugabe eines geeigneten Reagenzes fällt Blei(II)-chromat aus: Schwefelsäure wird erst dazugegeben, wenn Blei(II)-chlorid als alleiniges Salz in klarer Lösung vorliegt. Mit den Sulfat-Ionen fällt das schwer lösliche Bleisulfat als Niederschlag aus. Nach der Behandlung mit Ammoniak und Weinsäure setzt man orangefarbenes Kaliumdichromat zu. Dabei fällt schwer lösliches gelbes Blei(II)-chromat aus.

  • Bestimme die chronologische Reihenfolge der Trennungsgangsgruppen.

    Tipps

    Man startet mit der Gruppe, welche die am schwersten löslichen Salze ausfallen lässt.

    Lösung

    Die Philosophie des Trennungsganges besteht darin, dass die am schwersten löslichen Salze zunächst im Filterrückstand nachgewiesen werden. Die hier enthaltenen Ionen werden weiter untersucht und voneinander abgetrennt.

    Das Filtrat wird neuen Bedingungen ausgesetzt und ein Teil der Ionen wird wiederum zur Fällung gebracht. Der Filterrückstand wird wiederum untersucht. Das Filtrat analysiert man nach gleichem Konzept in der nächsten Gruppe.

    1. Salzsäure-Gruppe: Es fallen nur jene Salze aus, die von salpetersaurer Salzsäure nicht gelöst werden.
    2. Schwefelwasserstoff-Gruppe: Die Metallsulfide fallen im schwach Milieu aus.
    3. Ammoniumsulfid-Gruppe: Die Metallsulfide fallen im alkalischen Milieu aus.
    4. Ammoniumcarbonat-Gruppe: Die Metallcarbonate fallen im alkalischen Milieu aus.
    5. Lösliche Gruppe: Hier verbleiben alle Kationen, die unter den Fällungsbedingungen der vorigen vier Gruppen nicht in Lösung gehen.
  • Berechne, welche Masse an Blei(II)-chlorid in einem Liter Lösung gelöst sein kann.

    Tipps

    Wiederhole die Einheiten der molaren Konzentration und der molaren Masse.

    Lösung

    Das Löslichkeitsprodukt für Blei(II)-chlorid liefert die Gleichung:

    $K_L$$\;=\;$$[Pb^{2+}]$$\;\cdot\;$$[Cl^-]^2$

    Die Einheit von $K_L$ Blei(II)-chlorid lautet:

    [$K_L]$$\;=\;$$mol^3/l^3$

    Es ist bekannt:

    $K_L$$\;=\;$$1,6\;\cdot\;10^{-5}\:mol^3/l^3$

    Die molare Konzentration des Salzes ist dreimal ein Faktor in der Gleichung. Somit ergibt sich nach Vertauschung der Seiten:

    $c_M^3$$\;=\;1,6\;\cdot\;10^{-5}\:mol^3/l^3$

    Die molare Konzentration $c_M$ wird in mol/l angegeben.

    Nun erfolgt das Ziehen der dritten Wurzel:

    $c_M\;=\;$$2,52\;\cdot\;10^{-2}\:mol/l$

    Die Massenkonzentration ergibt sich durch Multiplikation der molaren Konzentration mit der molaren Masse von Blei(II)-chlorid:

    $c_m\;=\;c_M\;\cdot\;$$278\;g/mol$

    Man erhält: $c_m\;=\;$$7\;g/l$

  • Beurteile die Löslichkeitsprodukte hinsichtlich des Analysenganges.

    Tipps

    Überlege dir, um welche Faktoren sich die Löslichkeitsprodukte der drei Salze der Salzsäure-Gruppe voneinander unterscheiden.

    Mach dir klar, welche Aussagen die durch Zehnerpotenzen dargestellten Werte liefern.

    Lösung

    Die Löslichkeitsprodukte sind natürlich nicht sehr groß. Relativ geringe Exponenten in der Darstellung (-18; -10, -5) bedeuten sehr kleine Werte. Allerdings unterscheiden sich die Löslichkeitsprodukte erheblich voneinander.

    Die relativ hohe Löslichkeit von Blei(II) -chlorid wird bei der Analyse der Salzsäure-Gruppe ausgenutzt. Die Abtrennung von den anderen Salzen durch heißes Wasser wird dadurch möglich. Zwar nimmt mit zunehmender Wärme auch die Löslichkeit von Quecksilber(I)-chlorid und Silberchlorid zu. Doch die Konzentration der in Lösung gehenden Metall-Ionen bleibt so gering, dass die Abtrennung des Blei(II)-chlorides nicht gestört wird.

  • Begründe, warum die Ionen des Kupfers und Cadiums nicht zur Salzsäure-Gruppe zählen.

    Tipps

    Vergleiche die verschiedenen Löslichkeiten in Wasser von Kupfer(II)-sulfid und Kupfer(II)-chlorid einerseits und von Cadmiumcarbonat und Cadmiumchlorid andererseits.

    Verschaffe dir einen Überblick über die Zahl schwer löslicher Chloride und schwer löslicher Sulfide.

    Lösung

    Unlösliche Sulfide und Carbonate von Schwermetallen gibt es in viel größerer Anzahl als entsprechende Chloride. Durch Salzsäure werden die Sulfide und Carbonate in Chloride überführt und zum größten Teil dadurch wasserlöslich gemacht. Es verbleiben Quecksilber(I)-chlorid, Silberchlorid und Bleichlorid als ungelöste Feststoffe.

    Bei der Zugabe von Salzsäure zu Kupfer(II)-sulfid beobachtet man folgende chemische Reaktion:

    $CuS+ 2\;HCl \longrightarrow CuCl_2\:+\:H_2S\uparrow$

    Da Kupfer(II)-chlorid ist gut wasserlöslich. Daher werden die Kupfer(II)-Ionen nicht mit Salzsäure ausgefällt.

    Mit Cadmiumcarbonat verhält es sich ähnlich. Zugabe von Salzsäure zu Cadmiumcarbonat bewirkt folgende chemische Reaktion:

    $CdCO_3 + 2\;HCl \longrightarrow CdCl_2+ H_2O+ CO_2\uparrow$

    Da Cadmiumchlorid gut wasserlöslich ist, können die Cadmium-Ionen nicht mit Salzsäure ausgefällt werden.