seminar zum praktikum „quantitative analysen“ · 3 + nh 4cl pt sulfide alkalisch - oxidierend...
TRANSCRIPT
Seminar „Quantitative Analysen“
Seminar zum Praktikum„Quantitative Analysen“
Dr. Irena SteinWS 2008/09
Seminar „Quantitative Analysen“
Zusammenfassung der letzten Stunde• Maßanalyse und Zusammenhänge zwischen den Größen
• Einstellung einer Maßlösung
• Urtitersubstanz und die Ansprüche
• Voraussetzungen für die Durchführbarkeit einer Titration
• Prinzipielle Verfahren der Maßanalyse
gewünschthtatsächlic c f c ⋅=
M(A) V(M) c(M) m(A) ⋅⋅=
V(Säure) c(Säure) M(Urtiter)
m(Urtiter) f⋅⋅
=
Seminar „Quantitative Analysen“
• Berechnung von pH-Wert starker / schwacher Säuren / Basen
• Titrationskurven
• Indikatoren
• pH-Meter
)Oc(H log - pH 3+= )c(OH log - pOH -=
14 pOH pH KW =+=
))c(A log pK (pK 21 pH -
SW ++= ))c(B log - pK (pK 21 pH SW
++=
Seminar „Quantitative Analysen“
Gravimetrie - BeispielWieviel Gew. % Silber enthält ein Silbersalz?
Vorgehensweise:• Einwaage (E) von X g Silbersalz• Fällung des Silbers als AgCl durch Zugabe von Cl- - Ionen im Überschuss• Niederschlag abfiltrieren, waschen, trocknen• Berechnung des Silbergehaltes aus der Auswaage (A):
1 mol AgCl enthält 1 mol Ag143,34 g AgCl enthält 107,88 g Ag
Ag.g f g 143,34g 88,107 enthält AgClg 1 =
Die Probe enthält dann A · f g Ag oder Ag.% Gew. E
100 f A=
⋅⋅
A = AuswaageE = Einwaage
Seminar „Quantitative Analysen“
f - stöchiometrischer Faktor, die Menge der gesuchten Substanz bzw. des zu bestimmenden Elementes
0,7526. M(AgCl)M(Ag) f ist Beispiel Im ==
E100fA ⋅⋅
Einwaage EAg-Salz
Auswaage AAgCl
m(Ag)A·F
Gew. % Ag
0,3205 g 0,2946 g 0,2217 g 69,17 %
0,4005 g 0,3675 g 0,2766 g 69,06 %
0,2884 g 0,2658 g 0,2000 g 69,35 %
0,3557 g 0,3225 g 0,2427 g 68,23 %
Die Werte 1 bis 3 stimmen gut überein (relative Abweichungen kleiner als 1%).
Der 4. Wert weicht zu stark ab und wird bei der Mittelwertbildung nicht berücksichtigt.
Ag.% Gew. 69,19 3
% 69,35 % 69,06 % 69,17=
++Das Silbersalz enthält
Zahlenbeispiel zur Gravimetrie:
Seminar „Quantitative Analysen“
Stöchiometrie
(gr.: „Stoicheon“ = Grundstoff und „metrein“ = messen),
befasst sich mit den Massenverhältnissen und den Stoffmengenverhältnissen in
chemischen Verbindungen und bei chemischen Reaktionen
Seminar „Quantitative Analysen“
Drei Grundgesetze (Massengesetze):
1. Gesetz von der Erhaltung der Masse (1785, Antoine Laurent de Lavoisier):
Nichts wird bei den Operationen künstlicher oder natürlicher Art geschaffen, und es kann als Axiom angesehen werden, dass bei jeder Operation eine gleiche Quantität Materie vor und nach der Operation existiert.
2. Gesetz der konstanten Proportionen (1794, Joseph-Louis Proust):
Die Elemente in einer bestimmten chemischen Verbindung kommen immer in gleichen Massenverhältnissen vor.
3. Gesetz der multiplen Proportionen (1808, John Dalton):
Die Massenanteile der beiden Elemente in allen Verbindungen lassen sich durch kleine ganze Zahlen ausdrücken.
Seminar „Quantitative Analysen“
Systematischer Gang einer gravimetrischen Bestimmung
1 Entnahme und Vorbereitung der Probe
2 Einwaage der Probe
3 Lösen bzw. Aufschließen der Probe
4 Fällen des zu bestimmenden Bestandteils bzw. abtrennen von anderen Bestandteilen ⇒ Fällungsform
5 Filtrieren und auswaschen des Niederschlages
6 Trocknen bzw. Überführen des Niederschlages in eine Wägeform7 Auswaage der Wägeform
8 Berechnung des Ergebnisses
Seminar „Quantitative Analysen“
1. Entnahme und Vorbereitung der Probe
Ziel: Gewinnung einer Probe mit konstanter mittleren ZusammensetzungMethode: Zerkleinern und mischen großer Substanzmengen
2. Einwaage der ProbeWichtige Eigenschaften der Analysenwaage (für die Makroanalyse):• Genauigkeit:± 0,1 mg• Empfindlichkeit: 2 – 3 Skalenteilen (SKT) bei 1 mg Übergewicht
3. Lösen bzw. Aufschließen der Substanz• Lösen in Säuren:
HCl, HNO3, H2SO4, HCl + HNO3, HCl + Br2, HCl + KClO3, HClO4
• Schmelzaufschluß:Na2CO3, NaOH, Na2O2, Na2CO3 + KNO3, Na2CO3 + S8, K2S2O7
Seminar „Quantitative Analysen“
Aufschlußverfahren
Analysensubstanz Aufschlußart Aufschlußmittel Tiegel
Silikate, Sulfate alkalisch Na2CO3 Pt
Silikate und Cr- und Sn-Erze alkalisch NaOH oder KOH Ag, Ni
Silikate für Na- und K-Bestimmung alkalisch CaCO3 + NH4Cl Pt
Sulfide alkalisch -oxidierend
Na2CO3 oder K2CO3und
NaNO3 oder KNO3
Fe, Ni
Sulfide; Cr- und Sn-Erze; Cr- und Si-
haltige Legierungen
alkalisch -oxidierend Na2O2 + Na2CO3
Fe, NiAg
As-, Sb-, Sn-haltigeSubstanzen
alkalisch -schwefelnd
Na2CO3 + S8Freiberger-Aufschluß
Porzellan
basische und amphotere Oxide sauer KHSO4 oder K2S2O7 Pt
Seminar „Quantitative Analysen“
4. Fällen ⇒ Niederschlag = Fällungsform
Ein Niederschlag ist als Fällungsform geeignet, wenn
a) die zu bestimmende Substanz quantitativ gefällt wird (c(X)Rest ≤ 10-6 mol/L)
b) der Niederschlag sauber ist
⇒ gut kristalline Niederschläge (NH4MgPO4, BaSO4, CaC2O4) langsam fällen
⇒ käsige Niederschläge (Fe(OH)3): Zusatz von Elektrolyten, die bevorzugt
adsorbiert werden und beim Trocknen oder Glühen des Niederschlages flüchtig
sind
Seminar „Quantitative Analysen“
Quantitative Fällung eines Niederschlags:Für die Bildung von AxBy lautet das Massenwirkungsgesetz (MWG):
für das Lösen einer Verbindung dagegen:
bei Zugabe der äquivalenten Menge ist die Löslichkeit:
(B)c )A(c)Bc(A
K B A B y x A yxyx
mn-xy
⋅=⇒→++
)BA(c (B)c )A(c K
yx
yx ⋅=
)(Bc )(Ac )B(AK -xyyxyxL ⋅= +
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⋅
= +
++
yx
yxyx
yxyxL
yx Lmol
y x)B(AK
)BL(A
)BL(A x )c(A yxy ⋅=+
)BL(A y )c(B yx-x ⋅=
⇒ c(AxBy) = const.
Seminar „Quantitative Analysen“
Beispiele zur Berechnung der Löslichkeit
Frage:
Ist eine Fällung quantitativ bei der Zugabe der äquivalenten Menge an Fällungsmittel?
Antwort:
Berechnung der Sättigungskonzentration = cSättigung(X) über dem Niederschlag im Lösungsmittel.
Volker‘s Beispiel zur Löslichkeit von Ca(OH)2!
Seminar „Quantitative Analysen“
Löslichkeit
quantitative Löslichkeit = Sättigungskonzentration in reinem H2Odie Menge eines Stoffes, die unter gegebenen Bedingungen (T, p) maximal in einer bestimmten Menge der Lösung löslich ist.
Der Definition nach enthält die Lösung keine undissoziierten Moleküle (z. B. AgCl)⇒ in der Regel starke, vollständig dissoziierte Elektrolyte, die beim Überschreiten der Sättigungskonzentration aus der Lösung ausfallen.
Ein Elektrolyt der allgemeinen Zusammensetzung AmBn reagiert in LösungVollständig zu n · Am und m · Bn.
nmnm
L
n mK L +
⋅=
Seminar „Quantitative Analysen“
n)(Bc )B(Ac
m)(Ac )B(Ac L
-mSä
nmSä
nSä
nmSä +=+=+
Allgemein gilt:
Elektrolyt vollständig dissoziiert ⇒ c(AmBn) = const.
gemäß dem Massenwirkungsgesetz folgt:
Da AmBn ein reiner Stoff ist, tritt er in der Gleichung nicht mehr auf.
n)(Bc
m)(Ac L
-mSä
nSä ==
+
m-nnm B n A m BA ⋅+⋅↔ +
)Bc(A)c(B )c(A K
nm
nm-mn ⋅=
+
(1)
nm-mnL )c(B )c(A K ⋅= + (2)
Seminar „Quantitative Analysen“
Einsetzen von c(An+) und c(Bm-) aus Gleichung (1) in Gleichung (2):
Auflösen nach der Löslichkeit:
nnmmL
nmL Ln Lm K (nL) (mL) K ⋅=⇒⋅=
nmnmL L nm K +⋅=⇒
nmLnm
n mK L⋅
=+
nmnm
L
n mK L +
⋅=
Seminar „Quantitative Analysen“
Beispiel
Ist die Fällung von Cl- als AgCl bei Zugabe der äquivalenten Menge an AgNO3quantitativ?
Cl- + Ag+ → AgCl↓ KL(AgCl) = 1,7·10-10 mol2/L2
Zugabe der äquivalenten Menge bedeutet:
c(Cl-) = c(Ag+) und
Lmol 10 1,3 10 1,7
Lmol (AgCl)K L(AgCl) )(Clc 5-10-
L-
Sä ⋅=⋅===
cSä(Cl-) > 10-6 mol/L
Lg 10 4,6
molg 35,45
Lmol 10 1,3 )(Clm 5-5--
Sä ⋅=⋅⋅=
Fällung bei Zugabe äquivalenter Mengen nicht quantitativ
Seminar „Quantitative Analysen“
Beispiel
Ist die Fällung von Ca2+ als CaC2O4 bei Zugabe der äquivalenten Menge an (NH4)2C2O4 quantitativ?
Ca2+ + C2O42- → CaC2O4↓ KL(CaC2O4) = 1,8·10-9 mol2/L2
Zugabe der äquivalenten Menge bedeutet:
c(Ca2+) = c(C2O42-) und
Lmol 10 4,24 10 1,8
Lmol )O(CaCK )OL(CaC )(Cac 5-9-
42L422
Sä ⋅=⋅===+
cSä(Ca2+) > 10-6 mol/L
Fällung bei Zugabe äquivalenter Mengen nicht quantitativ
Seminar „Quantitative Analysen“
Beispiel
Ist die Fällung von Fe3+ als Fe(OH)3 bei Zugabe der äquivalenten Menge an OH-
quantitativ?
Fe3+ + 3 OH- → Fe(OH)3↓ KL(Fe(OH)3) = 3,8·10-38 mol4/L4
Zugabe der äquivalenten Menge bedeutet:
c(OH-) = 3 · c(Fe3+) und
Lmol 10 1,94
27 110 8,3
3 1)(Fe(OH)K )L(Fe(OH) )(Fec 10-4
-3831
313L
33
Sä ⋅=⋅⋅
=⋅
== ++
cSä(Fe3+) < 10-6 mol/L
Fällung bei Zugabe äquivalenter Mengen quantitativ
Seminar „Quantitative Analysen“
Beeinflussung der Löslichkeit
• Eigenionen-EffektZugabe des Fällungsmittels im Überschuss⇒ der gleichionige Zusatz erniedrigt die Löslichkeit!
⇒ schwerlösliches Salz AB:Zugabe von AC (oder BC) zu der gesättigten Lösung von AB
c(AB) c(AC)] [c(AB) )c(B )c(A (AB)K -L ⋅+=⋅= +
c(AC)K c(AB) folgt c(AB) c(AC) mit L=>>
)c(Ag(AgCl)K )(Clc L-
Sä += z. B. c(Ag+) = 10-2 mol/L
Lmol 10 1,7
Lmol 10
Lmol 10 1,7
)(Clc 8-
2-
2
210-
-Sä ⋅=
⋅=
Gesamtkonz. =äquivalente Menge
+ Überschuss
Seminar „Quantitative Analysen“
• Einfluss von Fremdsalzen: Fremdionen-Effekt
Elektrostatische Wechselwirkung zwischen den Ionen ⇒ im LöslichkeitsproduktKL werden die Konzentrationen durch die Aktivität a(X) ersetzt:
⇒ stöchiometrisches Löslichkeitsprodukt →thermodynamisches Löslichkeitsprodukt
a(X) = fx · c(X) 0 < fx < 1; fx = Aktivitätskoeffizient
yxyxyxLyx
xB
xA
yxyxL
yx y x)B(AK
f f y x)B(AK
)BL(A ++
⋅>
⋅⋅⋅=
Fremdionen erhöhen die Löslichkeit!!!
A+ + B- → AB↓
Zugabe von C+D-A+
D-D-
D-D-
B-C+C+
C+C+
Seminar „Quantitative Analysen“
• TemperaturänderungErniedrigung der Temperatur ⇒ Erniedrigung des LöslichkeitsproduktesKL und damit der Löslichkeit.
• Änderung des LösungsmittelsZusatz von organischen Lösungsmitteln ⇒ Verkleinerung des
Löslichkeitsproduktes KL von rein anorganischen Salzen.
PbSO4: 10-20 % Ethanol
• ZeiteinflussStehen lassen des Niederschlags unter der Lösung ⇒ Aufhebung der Übersättigungserscheinung.
Seminar „Quantitative Analysen“
Beispiel zum Eigenionen-Effekt
Aufgabe: Ca soll als Oxalat (CaC2O4) quantitativ gefällt werden.
a) Welche Konzentration an C2O42- muss in der Lösung überschritten werden,
damit Ca quantitativ gefällt wird?
KL(CaC2O4) = 1,8 · 10-9 mol2/L2
c(Ca2+) · c(C2O42-) = KL(CaC2O4) = 1,8 · 10-9 mol2/L2
c(Ca2+) = 10-6 mol/L
c(C2O42-) = 1,8 · 10-9 mol2/L2
10-6 mol/L= 1,8 · 10-3 mol/L
Seminar „Quantitative Analysen“
n(C2O42-) = c(C2O4
2-) · V(L)
n(C2O42-) = 1,8 · 10-3 mol/L • 0,1 L = 1,8 · 10-4 mol
m((NH4)2C2O4) = 1,8 · 10-4 mol · 124 g/mol = 2,232 · 10-2 g
Zur quantitativen Fällung von Calcium aus 100 ml Analysenlösung werden 22,32 mg überschüssiges (NH4)2C2O4 benötigt.
b) Wieviel mg überschüssiges (NH4)2C2O4 werden für die quantitative
Fällung von Ca aus 100 ml der Analysenlösung benötigt?
M((NH4)2C2O4) = 124 g/mol
Seminar „Quantitative Analysen“
Durchführung einer Fällung
Angestrebt:
1) sauberer, grobkristalliner Niederschlag• Analysenlösung und Fällungsmittel verdünnen • in der Hitze fällen• langsam,tropfenweise unter Rühren fällen
2) quantitative Fällung• ev. Zusatz eines organischen Lösungsmittels • Fällungsmittel in geringem Überschuss zugeben• Lösung ev. vor der Filtration abkühlen lassen• einige Stunden stehen lassen
⇒ Umkristallisation bzw. Umfällung des Niederschlags
Seminar „Quantitative Analysen“
5. Filtrieren und Auswaschen des Niederschlages
a) Analysentrichter mit PapierfilterAnalysentrichter / Schnelllauftrichter: Trichter aus Glas mit einem langen
Ablaufrohr
Filterpapier: „Quantitative Filter“; Rückstand beim Veraschen max. 0,1 mg
• Schwarzbandfilter: große Porenweite 7 µm ⇒ z. B. Fe(OH)3, Al(OH)3
• Weißbandfilter: mittlere Porenweite 5 µm ⇒ z.B. Sulfide• Rotbandfilter: kleine Porenweite 3 µm• Blaubandfilter: kleine Porenweite 2 µm ⇒ z. B. BaSO4
Seminar „Quantitative Analysen“
b) Vakuum-Filtrierapparatur mit Filtertiegeln
• Glasfiltertiegel
Erläuterung zur Bezeichnung von Glasfiltertiegeln:
Erste Zahl: Buchstabe: Zweite Zahl: Größe Material Porendurchmesser
1 = 30 ml G = Geräteglas 00 200 – 500 µm2 = 50 ml D = Duranglas 0 150 – 200 µm10 = 15 ml N = Normalglas 1 90 – 150 µm
B = Quarzglas 2 40 – 90 µm3 15 – 40 µm4 3 – 15 µm5 < 1 – 3 µm
Seminar „Quantitative Analysen“
• PorzellanfiltertiegelKennzeichnung: z. B. 1 A 1 oder 2 P 2- erste Zahl = Größenangabe (steigende Zahl ⇒ steigende Größe)- Buchstabe: A oder P (vom Hersteller abhängig); in der Kombination mit
der 2. Zahl gibt die exakte Porenweite an- zweite Zahl = Angabe der Porenweite (steigende Zahl = zunehmende
Porenweite)
Porosität: 1 = 6 µm2 = 7 µm3 = 8 µm
Vorteil:Temperaturbeständigkeit bis 1000 °C!!!
Seminar „Quantitative Analysen“
Vorgehen bei Filtration und Auswaschen des Niederschlages
1. Lösung abdekantieren2. mit mehreren kleinen Portionen Waschlösung unter Dekantieren waschen3. ausgewaschenen Niederschlag mit wenig Waschlösung auf den Filtertiegel
spülen
Reines Wasser zum Waschen meistens ungeeignet:
a) zu hohe Löslichkeit der NiederschlagesAbhilfe: Zusatz von etwas Fällungsmittel oder / und einem organischen LM, Waschen in der Kälte
b) kolloidaler NiederschlagAbhilfe: Zusatz von Salzen, Säuren oder Basen, die die am Niederschlag adsorbierten Ionen ersetzen (NH4F, NH4NO3, NH4CH3COO, HCl, HNO3, CH3COOH, NH3...)
c) Hydrolyse der in der Lösung vorhandenen Salze ⇒ Verunreinigung desNiederschlages!Abhilfe: Zusatz einer verdünnten Säure
Seminar „Quantitative Analysen“
6. Trocknen bzw. Überführen des Niederschlages in die Wägeform• Niederschlag über Papierfilter filtrieren ⇒ Wägeform ≠ Fällungsform (i. allg.)
z. B. Fe2O3 ≠ Fe(OH)3
• Filter im Porzellantiegel veraschen und Rückstand mit dem Brenner oder im Muffelofen bei ca. 800 – 1100°C glühen.
• Niederschläge über Glas- oder Porzellanfiltertiegel filtrieren
a) Fällungsform = Wägeform
• Niederschlag wird im Glasfiltertiegel bei ca. 100 – 150°C im Trocken-schrank getrocknet, z. B. CaC2O4
b) Fällungsform ≠ Wägeform
• Niederschlag wird im Porzellanfiltertiegel bei ca. 400 – 1100°C geglüht,
z. B. Fe2O3
⇒ sowohl Tiegel als auch Produkte auf Gewichtskonstanz prüfen!!!
Seminar „Quantitative Analysen“
Beim Trocknen des Niederschlages bzw. der Überführung der Fällungsform inin die Wägeform beachten:
• Benutzung der Trockenschränke und Öfen zum Trocknen bzw. Glühen –nicht zur Durchführung von Reaktionen
• Gefahr des Verspritzens bei hohen Temperaturen und sehr feuchtem
Niederschlag ⇒ evtl. im Trockenschrank vortrocknen (~110°C)
• Tiegelschuhe verwenden (Fehler vermeiden)
• Trocknungszeit und -temperatur im Protokoll vermerken
• stets absolut gleiche Glüh-
und Abkühlzeiten einhalten
Seminar „Quantitative Analysen“
7. Auswaage der Wägeform
Die Auswaage erfolgt nach dem vollständigen Abkühlen im Exsikkator auf der Analysenwaage
Analysenwaagen sind sehr genau (± 0,1 mg)aber auch sehr empfindlich!!!• Sauberkeit• Scheibe schließen• Tiegel müssen kalt und in Ruhe sein
Seminar „Quantitative Analysen“
Konstantwiegen sowohl der leeren wie auch vollen Tiegel:
Trocknen/Glühen
Wiegen
Δm = ?
Abkühlen
Abgabe
> 0,5 mg
Δm > 0,5 mg Δm < 0,5 mg
Seminar „Quantitative Analysen“
8. Berechnung des Ergebnisses
Benötigt: stöchiometrischer Faktor F
f1 und f2 werden so gewählt, dass im Zähler und im Nenner die gleiche Anzahldes bestimmten Elementes steht
Die Masse der gesuchten Substanz wird wie folgt berechnet:
)m(Einwaage100 m(gewogen) F m(gesucht) bzw. m(gewogen) F m(gesucht) ⋅⋅
=⋅=
722
44
2
1gesuchtgewogen OPMg 1
MgPONH 2 B. z. M(gewogen) fM(gesucht) f F
⋅⋅
⇒⋅⋅
=→
Seminar „Quantitative Analysen“
Trennung in der GravimetrieI. Trennung durch ein spezifisches Fällungsreagenz
• Trennung Ca2+/Mg2+ durch Fällung von Ca2+ als CaC2O4 in schwach saurer Lösung (pH ≈ 4 – 5)
KL(CaC2O4) < KL(MgC2O4); Einstellen des pH-Wertes
MgC2O4 neigt stark zur Übersättigung!!!
Anwendung: Analyse von Dolomit (CaMg(CO3)2)Ca2+ → CaC2O4
Mg2+ → NH4MgPO4
• quantitative Trennung Pb2+/Mn+ durch Fällung von Pb2+ als PbSO4
Mn+ = Cu, Cd, Zn, SnMn+ ≠ Ba2+, Sr2+, Ca2+
Seminar „Quantitative Analysen“
• Trennung von Ni2+/Mn+ durch Fällung von Ni2+ mit Diacetyldioxim (C4H8N2O2) in ammoniakalischer bzw. schwach essigsaurer LösungMn+ = Mn2+, Fe2+, Co2+, Zn2+
Mn+ ≠ Pd2+
(Fällung von vielen Hydroxiden kann mit Weinsäure verhindert werden)
O ON N
NCH3 CH3NO O
H
NiCH3CH3
H
CH3
CH3N
N
ONa
ONa- 2 Na+
+ 2 Na+Ni2+ + 2
Seminar „Quantitative Analysen“
II. Fraktionierte Fällung mit dem gleichen Fällungsmittel
• Sulfidfällung durch Einstellung des pH-Wertes:
)(Hc10 10 1,2
)(HcS)(Hc S)(HK )c(S 2
-1-20
22Sä2D
vorhanden-2
++
⋅⋅=
⋅=
)c(M
(MS)K )c(S 2D
nötig2-
+=⇒ quantitativ, wenn c(M2+) ≤ 10-6 mol/L
Sättigung2
-22
2D S][H][S ][H S)(HK ⋅
=+
][S ][H 2 ][HS ][H SH -2-2 +⋅+ ++
Seminar „Quantitative Analysen“
Basizität(M4+) < Basizität(M3+) < Basizität(M2+)
Anwendung: Trennung von Fe3+/Mn2+ in Spateisenstein (FeCO3 mit MnCO3verunreinigt) nach dem Acetat-Verfahren
- Zugabe von NaCH3COO/CH3COOH-Mischung (pH ≈ 4,7):⇒ [Fe3(OH)2(CH3COO)6]+-Lösung wird rot
- Erhitzen der Lösung (auf ca. 60 °C)⇒ KW steigt von 10-14 auf 10-12, der Eisenacetat-Komplex hydrolysiert,
basisches Eisenacetat fällt aus.
- Umfällen, da der Niederschlag ein ausgeflocktes Kolloid ist: ⇒ Lösen in HCl, Zugabe von NH4Cl, Fällen mit NH3 als Fe(OH)3
• Trennung durch Hydrolyse
Ausnutzen der Unterschiede im basischen Charakter der Hydroxideder verschiedenen Kationen
Seminar „Quantitative Analysen“
III. Trennung durch Elektrolyse
Die Elektrolysespannung (EMK) wird variiert, da die Abscheidungspotentiale fürVerschiedene Ionen gemäß
verschieden sind.
EMK = ΔE = E(Mn+/M) – E(O2/O2-)E(Akzeptor) – E(Donor)
MI MII
U [V]
I [A]
)c(M log n
V0,059 /M)(ME /M)E(M nn0n +++ ⋅+=
Seminar „Quantitative Analysen“
Beispiel
Gravimetrische Bestimmung von Mg2+ durch Fällen als NH4MgPO4
Reaktion: Mg2+ + NH4+ + PO4
3- → NH4MgPO4
Vorgehensweise: Ammoniumsalz glühen
2 NH4MgPO4 Mg2P2O7 + 2 NH3↑ + H2O↑
1 g Mg2P2O7 enthält
ΔT
0,2185 222,56 124,31 2
)OPM(Mg 1M(Mg) 2 (Mg)F
722OPMg 722
=⋅⋅
==
Mg2P2O7 = 2 mol Mg ( 222,56 Mg2P2O7 48,62 g Mg)=̂
Seminar „Quantitative Analysen“
Beispiel
Bestimmung von Fe in einem gemischtvalenten Eisenoxid
OFeFe 2 OFe 2 4III2
II43 = lösen
oxidieren+3Fe6
-OH3Fe(OH) 6 OFe 3 32
Δ
(Auswaage)
F1
F2
F3
Seminar „Quantitative Analysen“
0,6994 F )OM(Fe)M(Fe 2 1
32
3
==⋅
=+
Fe2O3
Fe3+
F
1,38197 F )M(Fe 3)OM(Fe 23
43 ==⋅
= +
Fe3O4
Fe3+
F
Bestimmung der stöchiometrischen Faktoren der einzelnen Teilreaktionen:
0,9666 F )OM(Fe 3)OM(Fe 2 3
32
43 ==⋅⋅
=
Fe2O3
Fe3O4
F
Seminar „Quantitative Analysen“
molg 231,537 )OM(Fe 43 =
molg 159,691 )OM(Fe 32 =
molg 55,847 )M(Fe3 =+
)OM(Fe 3)OM(Fe 2
)M(Fe 3)OM(Fe
)OM(Fe)M(Fe 2 F F F
32
43343
32
3
213 ⋅⋅
=⋅
⋅⋅
=⋅= +
+