Qualitative analytische Chemie - Exam

Aufgabe 1)

In dieser Aufgabe geht es um die systematische Einteilung von Kationen und Anionen basierend auf ihrer Löslichkeit und Reaktivität. Stell dir vor, du arbeitest in einem analytischen Labor und bist dafür verantwortlich, verschiedene Kationen und Anionen in einer unbekannten Probe zu identifizieren. Zu diesem Zweck verwendest du die Fällungsmethoden, um die jeweiligen Ionen zu trennen und zu bestimmen.

Kationen:

• 1. Gruppe: Chloridgruppe - Fällung als Chloride - Ag⁺, Pb²⁺, Hg₂²⁺
• 2. Gruppe: Schwefelwasserstoffgruppe - Fällung in saurer Lösung - Cu²⁺, Bi³⁺, Cd²⁺, Hg²⁺
• 3. Gruppe: Ammoniumsulfidgruppe - Fällung in neutraler bis schwach basischer Lösung - Fe³⁺, Al³⁺, Cr³⁺
• 4. Gruppe: Alkaliwashgruppe - Fällung als Carbonate - Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺
• 5. Gruppe: Löslichkeitsgruppe - Lösen in Wasser - Na⁺, K⁺, NH₄⁺

Anionen:

• 1. Gruppe: Silbergruppe - Fällung mit AgNO₃ - Cl⁻, Br⁻, I⁻
• 2. Gruppe: Bariumgruppe - Fällung mit BaCl₂ - SO₄²⁻, CO₃²⁻
• 3. Gruppe: Calciumgruppe - Fällung mit CaCl₂ - Phosphate, Borate

a)

1. Einzelnachweis von Kationen:

Du hast eine unbekannte Probe und möchtest die Kationen darin bestimmen. Beschreibe den Ablauf der Analyse unter Verwendung der Gruppentrennung, um die folgenden Kationen zu identifizieren: Fe³⁺, Al³⁺, Cr³⁺. Berücksichtige dabei, welche Reagenzien du hinzufügen musst und welche Beobachtungen du erwarten würdest.

Lösung:

1. Einzelnachweis von Kationen:

Um die Kationen Fe³⁺, Al³⁺ und Cr³⁺ in einer unbekannten Probe zu identifizieren, verwenden wir die Methode der Gruppentrennung. Die folgende Anleitung beschreibt den Ablauf der Analyse Schritt für Schritt:

• Probenvorbereitung:Stelle sicher, dass die Probe vollständig gelöst ist, um alle Kationen in Lösung zu bringen.
• Fällung der 1. Gruppe: Chloridgruppe:Füge verdünnte Salzsäure (HCl) hinzu. Beobachte keine Fällung, da Fe³⁺, Al³⁺ und Cr³⁺ nicht in dieser Gruppe anfallen. Gehe zur nächsten Gruppe über.
• Fällung der 2. Gruppe: Schwefelwasserstoffgruppe:Füge H₂S in saurer Lösung (gesättigte HCl-Lösung) hinzu. Da unsere Zielkationen (Fe³⁺, Al³⁺ und Cr³⁺) nicht ausfallen, fahre mit der nächsten Gruppe fort.
• Fällung der 3. Gruppe: Ammoniumsulfidgruppe:Neutralisiere die Lösung mit Ammoniumchlorid (NH₄Cl) und Ammoniak (NH₃), um sie schwach basisch zu machen. Füge dann Ammoniumsulfid (NH₄₂S) hinzu.
• Beobachtungen:
• Fe³⁺ fällt als braunes Eisen(III)-hydroxid (Fe(OH)₃) aus.
• Al³⁺ fällt als weißes Aluminiumhydroxid (Al(OH)₃) aus.
• Cr³⁺ fällt als graugrünes Chrom(III)-hydroxid (Cr(OH)₃) aus.
• Trennung und Reinigung:Trenne die Niederschläge durch Filtration und wasche sie mit destilliertem Wasser.
• Bestätigung der Kationen:
• Fe³⁺: Löse das braune Eisen(III)-hydroxid in Salzsäure (HCl) auf. Erhalte eine gelbe Lösung von Eisen(III)-chlorid. Bestätige durch Zugabe von Kaliumthiocyanat (KSCN), wobei ein tiefroter Thiocyanatoeisen(III)-Komplex entsteht.
• Al³⁺: Löse das weiße Aluminiumhydroxid in Salzsäure (HCl) auf. Erhalte eine farblose Lösung. Bestätige durch Zugabe von Aluminon, wobei ein roter Komplex entsteht.
• Cr³⁺: Löse das graugrüne Chrom(III)-hydroxid in Salzsäure (HCl) auf und füge dann Wasserstoffperoxid (H₂O₂) und Natronlauge (NaOH) hinzu. Es bildet sich gelbes Chromat.

Durch diese Schritte können die Kationen Fe³⁺, Al³⁺ und Cr³⁺ in der unbekannten Probe systematisch identifiziert und bestätigt werden.

b)

2. Fällungsreaktionen von Anionen:

Beschreibe, wie du vorgehen würdest, um eine Mischung der Anionen Cl⁻, SO₄²⁻ und PO₄³⁻ in einer Probe nachzuweisen. Erläutere sowohl die Reagenzien, die du verwenden würdest, als auch die entsprechenden Beobachtungen bei der Identifikation jeder Anionengruppe.

Lösung:

2. Fällungsreaktionen von Anionen:

Um die Anionen Cl⁻, SO₄²⁻ und PO₄³⁻ in einer Probe nachzuweisen, ist ein systematisches Vorgehen mithilfe von Fällungsreaktionen notwendig. Hier ist eine Schritt-für-Schritt-Anleitung, wie du die Anionen identifizieren kannst:

• Vorbereitung der Probe: Stelle sicher, dass die Probe in Wasser gelöst und gut durchmischt ist, um eine homogene Lösung zu erhalten.
• Fällung der 1. Gruppe: Silbergruppe: Füge Silbernitrat (AgNO₃) zur Probe hinzu.
• Beobachtungen: Wenn Cl⁻ vorhanden ist, bildet sich ein weißer Niederschlag von Silberchlorid (AgCl).
• Fällung der 2. Gruppe: Bariumgruppe: Entferne den Silberchlorid-Niederschlag durch Filtration und verwende das Filtrat für die nächste Reaktion. Füge Bariumchlorid (BaCl₂) zur gefilterten Lösung hinzu.
• Beobachtungen: Wenn SO₄²⁻ vorhanden ist, bildet sich ein weißer Niederschlag von Bariumsulfat (BaSO₄).
• Fällung der 3. Gruppe: Calciumgruppe: Entferne den Bariumsulfat-Niederschlag durch Filtration und verwende das Filtrat für die nächste Reaktion. Füge Calciumchlorid (CaCl₂) zur gefilterten Lösung hinzu.
• Beobachtungen: Wenn PO₄³⁻ vorhanden ist, bildet sich ein weißer Niederschlag von Calciumphosphat (Ca₃(PO₄)₂).

Durch diese schrittweise Fällung und Filtration können die Anionen Cl⁻, SO₄²⁻ und PO₄³⁻ in der unbekannten Probe systematisch identifiziert werden.

Aufgabe 2)

Du hast eine unbekannte wässrige Lösung, die verschiedene Kationen und Anionen enthalten könnte: Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Ba²⁺, Ag⁺, Fe²⁺, Cu²⁺, Cl^-, SO₄^2-, NO₃^-, CO₃^2-.

Um die Identität der Ionen in dieser Lösung zu bestimmen, führst du verschiedene Nachweisverfahren, wie Flammenfärbung, Fällungsreaktionen und Komplexbildung durch.

a)

Teilaufgabe 1: Du führst eine Flammenfärbung durch und beobachtest eine gelbe Flammenfarbe. Welches Kation ist in der Lösung enthalten? Erkläre kurz, wie diese Flammenfärbung zustande kommt.

Lösung:

Teilaufgabe 1: Du führst eine Flammenfärbung durch und beobachtest eine gelbe Flammenfarbe. Welches Kation ist in der Lösung enthalten? Erkläre kurz, wie diese Flammenfärbung zustande kommt.

Durch die Beobachtung einer gelben Flammenfärbung kannst Du auf das Vorhandensein von Natrium-Ionen (Na⁺) in der Lösung schließen.

Diese Flammenfärbung tritt auf, weil die Elektronen in den Natrium-Ionen durch die Wärme der Flamme angeregt werden und auf ein höheres Energieniveau übergehen. Wenn die Elektronen in ihren Grundzustand zurückfallen, geben sie diese Energie in Form von Licht ab. Für Natrium-Ionen liegt die Wellenlänge dieses Lichtes im gelben Bereich des sichtbaren Spektrums (etwa 589 nm), was zu der charakteristischen gelben Flammenfärbung führt.

b)

Teilaufgabe 2: Du fügst BaCl₂ zur Lösung hinzu und beobachtest einen weißen Niederschlag. Welches Anion wurde nachgewiesen? Beschreibe die chemische Reaktion, die zu dieser Beobachtung führt, und formuliere die Reaktionsgleichung.

Lösung:

Teilaufgabe 2: Du fügst BaCl₂ zur Lösung hinzu und beobachtest einen weißen Niederschlag. Welches Anion wurde nachgewiesen? Beschreibe die chemische Reaktion, die zu dieser Beobachtung führt, und formuliere die Reaktionsgleichung.

Durch die Zugabe von Bariumchlorid (BaCl₂) zur Lösung und die Beobachtung eines weißen Niederschlags, kannst Du auf das Vorhandensein von Sulfat-Ionen (SO₄^2-) in der Lösung schließen.

Die chemische Reaktion, die zu dieser Beobachtung führt, ist eine Fällungsreaktion. Barium-Ionen (Ba²⁺) reagieren mit den Sulfat-Ionen (SO₄^2-) in der Lösung und bilden Bariumsulfat (BaSO₄), das als unlöslicher weißer Niederschlag ausfällt.

Die Reaktionsgleichung lautet:

BaCl₂ (aq) + SO₄^2- (aq) → BaSO₄ (s) + 2 Cl^- (aq)

Das Bariumsulfat (BaSO₄) ist wenig löslich in Wasser, was die Bildung des weißen Niederschlags erklärt.

c)

Teilaufgabe 3: Um das Vorhandensein von Fe³⁺ zu überprüfen, fügst du Thiocyanat (SCN^-) zur Lösung hinzu und beobachtest eine blutrote Färbung. Erkläre, welcher Komplex dabei entsteht und warum diese Färbung sichtbar ist. Formuliere die Gleichung für die Bildung dieses Komplexes.

Lösung:

Teilaufgabe 3: Um das Vorhandensein von Fe³⁺ zu überprüfen, fügst du Thiocyanat (SCN^-) zur Lösung hinzu und beobachtest eine blutrote Färbung. Erkläre, welcher Komplex dabei entsteht und warum diese Färbung sichtbar ist. Formuliere die Gleichung für die Bildung dieses Komplexes.

Wenn du Thiocyanat-Ionen (SCN^-) zur Lösung hinzufügst und eine blutrote Färbung beobachtest, deutet dies auf das Vorhandensein von Eisen(III)-Ionen (Fe³⁺) hin. Aufgrund der Bildung des Eisen(III)-Thiocyanat-Komplexes \([Fe(SCN)]^{2+}\) erscheint die Lösung blutrot.

Diese Färbung ist sichtbar, weil der \([Fe(SCN)]^{2+}\)-Komplex Licht im blauen Bereich des sichtbaren Spektrums absorbiert. Das reflektierte Licht erscheint daher rot, da blaues Licht absorbiert wird und das Komplementärlicht, in diesem Fall rot, sichtbar wird.

Die Gleichung für die Bildung dieses Komplexes lautet:

\[Fe^{3+} (aq) + SCN^{-} (aq) \rightleftharpoons [Fe(SCN)]^{2+} (aq)\]

Die Bildung dieses stabilen Komplexes ist verantwortlich für die deutliche Farbänderung, die das Vorhandensein von Fe³⁺ anzeigt.

d)

Teilaufgabe 4: Zur weiteren Untersuchung der Lösung fügst du AgNO₃ hinzu und beobachtest einen weißen Niederschlag. Welches Anion ist für diese Reaktion verantwortlich? Beschreibe die Fällungsreaktion chemisch und gib die Reaktionsgleichung an.

Lösung:

Teilaufgabe 4: Zur weiteren Untersuchung der Lösung fügst du AgNO₃ hinzu und beobachtest einen weißen Niederschlag. Welches Anion ist für diese Reaktion verantwortlich? Beschreibe die Fällungsreaktion chemisch und gib die Reaktionsgleichung an.

Wenn du Silbernitrat (AgNO₃) zur Lösung hinzufügst und einen weißen Niederschlag beobachtest, deutet dies auf das Vorhandensein von Chlorid-Ionen (Cl^-) hin.

Die chemische Reaktion dahinter ist eine typische Fällungsreaktion, bei der Silber-Ionen (Ag⁺) mit Chlorid-Ionen (Cl^-) reagieren, um Silberchlorid (AgCl) zu bilden. Silberchlorid ist ein schwer lösliches Salz, das als weißer Niederschlag ausfällt.

Die Reaktionsgleichung lautet:

\[AgNO_3 (aq) + Cl^{-} (aq) \rightarrow AgCl (s) + NO_3^{-} (aq)\]

Hier reagiert das Silber-Ion (Ag⁺) aus AgNO₃ mit dem Chlorid-Ion (Cl^-) in der Lösung zu Silberchlorid (AgCl), das als weißer Feststoff ausfällt, und Nitrat-Ionen (NO₃^-), die in Lösung bleiben.

Aufgabe 3)

Du erhältst eine unbekannte wässrige Lösung, die eine Mischung verschiedener Kationen und Anionen enthält. Dein Ziel ist es, die einzelnen Ionen dieser Lösung qualitativ zu identifizieren. Dazu sollen die Trennmethoden verwendet werden, die dir bekannt sind: Fällung, Filtration, Zentrifugation, Extraktion und Chromatographie. Während des Trennvorgangs müssen zusätzlich Reaktionsgleichungen und chemische Prinzipien erläutert werden. Die Lösung könnte die folgenden Ionen enthalten: Cu²⁺, Ag⁺, Fe³⁺, Cl⁻, NO₃⁻ und SO₄²⁻.

a)

Beschreibe detailliert ein mögliches Trennverfahren der Kationen (Cu²⁺, Ag⁺, Fe³⁺) aus der Mischung. Dabei ist besonders auf die Wahl der Reagenzien, die Bildung von Niederschlägen, deren Löslichkeit und das Wiederauflösen der Niederschläge einzugehen. Erläutere mit Hilfe von Reaktionsgleichungen die einzelnen Schritte (z.B. Fällungsreaktionen und Komplexbildungsreaktionen).

Lösung:

• Einleitung:Um die Kationen Cu²⁺, Ag⁺ und Fe³⁺ aus einer unbekannten wässrigen Lösung zu trennen, müssen wir ihre verschiedenen Reaktionsverhalten und Löslichkeiten berücksichtigen. Wir verwenden eine Reihe von Trennmethoden, einschließlich Fällung, Filtration und später möglicherweise das Wiederauflösen von Niederschlägen. Hier folgt ein detaillierter Trennprozess mit den zugehörigen Reaktionsgleichungen.
• Schritt 1: Fällung von Ag⁺ als AgClSilberionen (Ag⁺) können leicht durch Zugabe von Chloridionen (Cl⁻), beispielsweise in Form von verdünnter Salzsäure (HCl), gefällt werden. Dies bildet Silberchlorid (AgCl), ein weißer, schwer löslicher Niederschlag:\(\text{Ag}^+_{(aq)} + \text{Cl}^-_{(aq)} \rightarrow \text{AgCl}_{(s)}\)Nachdem AgCl gebildet wurde, entfernen wir den Niederschlag durch Filtration.
• Schritt 2: Fällung von Cu²⁺ als CuSNach Entfernung des AgCl-Niederschlags verbleiben die Kupferionen (Cu²⁺) in der Lösung. Diese können durch Zugabe von Schwefelwasserstoff (H₂S) als Kupfersulfid (CuS) gefällt werden. CuS ist ein schwarzer, schwer löslicher Niederschlag:\(\text{Cu}^2+_{(aq)} + \text{H}_2\text{S}_{(aq)} \rightarrow \text{CuS}_{(s)} + 2\text{H}^+_{(aq)}\)Der gebildete CuS-Niederschlag kann ebenfalls durch Filtration abgetrennt werden.
• Schritt 3: Fällung von Fe³⁺ als Fe(OH)₃Nach der Fällung von Cu²⁺ verbleiben die Eisenionen (Fe³⁺) in der Lösung. Diese können durch Zugabe von Natriumhydroxid (NaOH) als Eisen(III)-hydroxid (Fe(OH)₃) gefällt werden. Fe(OH)₃ ist ein brauner, schwer löslicher Niederschlag:\(\text{Fe}^3+_{(aq)} + 3\text{OH}^-_{(aq)} \rightarrow \text{Fe(OH)}_3_{(s)}\)Auch dieses Eisenhydroxid kann durch Filtration von der Lösung getrennt werden.
• Wiederauflösen der Niederschläge (Optional)Falls eine Wiederverwendung oder weitergehende Analyse der Niederschläge erforderlich ist, können die festen Verbindungen mit geeigneten Lösungsmitteln behandelt werden. Beispielsweise kann AgCl durch Zugabe von Ammoniak (NH₃) gelöst werden:\(\text{AgCl}_{(s)} + 2\text{NH}_3_{(aq)} \rightarrow [\text{Ag(NH}_3)_2]^+_{(aq)} + \text{Cl}^-_{(aq)}\)CuS kann in verdünnter Salzsäure wieder gelöst werden:\(\text{CuS}_{(s)} + 2\text{HCl}_{(aq)} \rightarrow \text{CuCl}_2_{(aq)} + \text{H}_2\text{S}_{(g)}\)Und Fe(OH)₃ kann durch Zugabe von Salzsäure wieder gelöst werden:\(\text{Fe(OH)}_3_{(s)} + 3\text{HCl}_{(aq)} \rightarrow \text{FeCl}_3_{(aq)} + 3\text{H}_2\text{O}_{(l)}\)
• Zusammenfassung:Durch gezielte Fällungsreaktionen und Filtration haben wir die Kationen Ag⁺, Cu²⁺ und Fe³⁺ erfolgreich voneinander getrennt:
• Ag⁺ wurde als AgCl gefällt und abgetrennt.
• Cu²⁺ wurde als CuS gefällt und abgetrennt.
• Fe³⁺ wurde als Fe(OH)₃ gefällt und abgetrennt.

b)

Wie würdest Du die Anionen (Cl⁻, NO₃⁻, SO₄²⁻) aus der Lösung trennen und qualitativ nachweisen? Beschreibe den Ablauf der Analyse und gehe dabei auf die jeweilige Nachweisreaktion der einzelnen Anionen ein. Erkläre auch, welche Schwierigkeiten bei der Trennung der Anionen auftreten können und wie sie überwunden werden können.

Lösung:

• Einleitung:Die Trennung und qualitative Identifizierung der Anionen Cl⁻, NO₃ ⁻ und SO₄ ²⁻ erfordert spezifische Nachweisreaktionen für jedes Anion. Dabei werden unterschiedliche chemische Reaktionen und die verschiedenen Löslichkeiten der Produkte genutzt. Dieser Prozess wird in mehreren Schritten beschrieben.
• Schritt 1: Nachweis von Cl⁻Chloridionen können durch Zugabe von Silbernitratlösung (AgNO₃) nachgewiesen werden. Es bildet sich Silberchlorid (AgCl), ein weißer, schwer löslicher Niederschlag:\(\text{Cl}^-_{(aq)} + \text{Ag}^+_{(aq)} \rightarrow \text{AgCl}_{(s)}\)Falls ein weißer Niederschlag auftritt, ist das Vorhandensein von Chloridionen bestätigt. Der Niederschlag kann durch Filtration getrennt werden.
• Schritt 2: Nachweis von SO₄ ²⁻Nach dem Entfernen der Chloridionen können Sulfationen durch Zugabe von Bariumchloridlösung (BaCl₂) nachgewiesen werden. Dabei entsteht Bariumsulfat (BaSO₄), ein weißer, schwer löslicher Niederschlag:\(\text{SO}_4^{2-}_{(aq)} + \text{Ba}^{2+}_{(aq)} \rightarrow \text{BaSO}_4_{(s)}\)Falls ein weißer Niederschlag auftritt, ist das Vorhandensein von Sulfationen bestätigt. Auch dieser Niederschlag kann durch Filtration getrennt werden.
• Schritt 3: Nachweis von NO₃ ⁻Nachdem Cl⁻ und SO₄ ²⁻ entfernt wurden, bleiben die Nitrat-Ionen in der Lösung. Nitrationen können durch den Ringtest mit Eisen(II)-sulfat (FeSO₄) nachgewiesen werden. Das Verfahren zur Ausführung dieses Tests ist wie folgt:1. Ein Tropfen Eisen(II)-sulfatlösung (FeSO₄) wird der Lösung hinzugefügt.2. Vorsichtig konzentrierte Schwefelsäure (H₂SO₄) wird an die Wand des Reagenzglases hinzugefügt, ohne zu mischen.3. Bei Vorhandensein von Nitrationen bildet sich ein brauner Ring zwischen den beiden Flüssigkeitsschichten aufgrund der Bildung von [Fe(H₂O)₅(NO)]²⁺:\(\text{NO}_3^-_{(aq)} + \text{3Fe}^{2+}_{(aq)} + 4\text{H}^+_{(aq)} \rightarrow \text{[Fe(H}_2\text{O)}_5(\text{NO})]^{2+}_{(aq)} + \text{2Fe}^{3+}_{(aq)} + 2\text{H}_2\text{O}_{(l)}\)Der braune Ring ist ein charakteristischer Hinweis auf Nitrationen.
• ZusammenfassungDurch die oben beschriebenen Schritte können die Anionen der Lösung qualitativ identifiziert werden:
• Cl⁻ durch Zugabe von AgNO₃ und Bildung von AgCl.
• SO₄ ²⁻ durch Zugabe von BaCl₂ und Bildung von BaSO₄.
• NO₃ ⁻ durch den Ringtest mit FeSO₄ und H₂SO₄.
• HerausforderungenPotenzielle Schwierigkeiten bei der Trennung der Anionen könnten die gegenseitige Beeinflussung der Fällungsmittel oder Überlagerung der Nachweise sein. Diese können überwunden werden durch:
• Sorgfältige Zugabe der Reagenzien und Filtration nach jedem Schritt, um vollständige Trennung zu gewährleisten.
• Verwendung von Kontrollproben zur Verifizierung der in der Lösung vorhandenen Anionen.

Aufgabe 4)

Du hast eine unbekannte Lösung, die eine Mischung aus verschiedenen Ionen enthalten könnte. Um die Ionen in der Lösung qualitativ nachzuweisen, stehen Dir folgende Reagenzien zur Verfügung: Fehling-Lösung, Silbernitrat, Bariumchlorid, Natriumhydroxid, Ammoniumoxalat und Kaliumthiocyanat. Beschreibe, wie Du diese Reagenzien verwenden würdest, um Schritt für Schritt die verschiedenen Ionen in der Lösung zu identifizieren.

a)

Leite einen Test zum Nachweis von Halogeniden in der unbekannten Lösung her. Beschreibe die chemischen Reaktionen, die mit Silbernitrat auftreten, und die Farbmuster, die Du erwarten würdest. Bezugnehmend auf die möglichen Halogenide, die in der Lösung enthalten sein könnten, erkläre ebenfalls die theoretische Grundlage des Tests mit Silbernitrat. Wie würde Dein vorläufiges Ergebnis aussehen? Formuliere die entsprechenden Reaktionsgleichungen.

Lösung:

Test zum Nachweis von Halogeniden

Um Halogenide (Chlorid, Bromid und Iodid) in der unbekannten Lösung nachzuweisen, kannst Du Silbernitrat (AgNO₃) verwenden. Die Reaktion mit Silbernitrat führt zur Bildung von charakteristischen Niederschlägen, die je nach vorhandenem Halogenid unterschiedliche Farben aufweisen.

Chemische Reaktionen mit Silbernitrat

• Reaktion mit Chloridionen (Cl^-): Wird Silbernitrat zu einer Lösung hinzugefügt, die Chloridionen enthält, entsteht Silberchlorid (AgCl), ein weißer Niederschlag:

                AgNO3 + NaCl → AgCl↓ + NaNO3                

                AgNO3 + NaBr → AgBr↓ + NaNO3                

                AgNO3 + NaI → AgI↓ + NaNO3                

Theoretische Grundlage

Der Test basiert auf der niedrigen Löslichkeit der Silberhalogenide in Wasser. Silbernitrat reagiert mit den Halogenidionen zu Silberhalogeniden, die als feste Niederschläge ausfallen. Da die verschiedenen Silberhalogenide unterschiedliche Farben haben, kann man durch Beobachtung der Farbe des Niederschlags Rückschlüsse auf das vorhandene Halogenid ziehen:

• Weißer Niederschlag: Chloridionen (Cl^-)
• Blassgelber Niederschlag: Bromidionen (Br^-)
• Gelber bis leicht grünlicher Niederschlag: Iodidionen (I^-)

Vorläufiges Ergebnis

Durch die Zugabe von Silbernitrat zur unbekannten Lösung kannst Du die möglichen Halogenide identifizieren, indem Du die Farbe des entstandenen Niederschlags beobachtest. Die Reaktionsgleichungen lauten:

• Für Chlorid:

          AgNO3 + NaCl → AgCl↓ + NaNO3        

• Für Bromid:

          AgNO3 + NaBr → AgBr↓ + NaNO3        

• Für Iodid:

          AgNO3 + NaI → AgI↓ + NaNO3        

b)

Für den Nachweis von Eisen(III)-Ionen in der Lösung hast Du Kaliumthiocyanat zur Verfügung. Erkläre die chemische Reaktion, die bei der Zugabe von Kaliumthiocyanat zu einer Lösung mit Eisen(III)-Ionen erfolgt. Was passiert während des Tests und warum? Erkläre auch, wie dieser Nachweis speziell und sensitiv für Eisen(III)-Ionen ist. Formuliere die entsprechende Reaktionsgleichung.

Lösung:

Nachweis von Eisen(III)-Ionen mit Kaliumthiocyanat

Um Eisen(III)-Ionen (Fe³⁺) in der unbekannten Lösung nachzuweisen, kannst Du Kaliumthiocyanat (KSCN) verwenden. Die Reaktion zwischen Eisen(III)-Ionen und Thiocyanat-Ionen (SCN^-) führt zur Bildung eines intensiv roten Komplexes.

Chemische Reaktion

Wenn Kaliumthiocyanat zu einer Lösung, die Eisen(III)-Ionen enthält, hinzugefügt wird, reagiert das Eisen(III)-Ion mit dem Thiocyanat-Ion, um Eisen(III)-thiocyanat (Fe(SCN)₃) zu bilden. Dieser Komplex hat eine charakteristische tiefrote Farbe, die als eindeutiger Nachweis für das Vorhandensein von Eisen(III)-Ionen dient:

Fe3+ + 3SCN- → Fe(SCN)3

Was passiert während des Tests?

• Bei der Zugabe von Kaliumthiocyanat zur Lösung mit Eisen(III)-Ionen entsteht ein tiefroter, wasserlöslicher Komplex.
• Die rote Farbe des Komplexes ist intensiv und sehr deutlich sichtbar, was die Beobachtung einfach macht.

Warum ist dieser Nachweis speziell und sensitiv für Eisen(III)-Ionen?

• Der Test ist sehr spezifisch für Eisen(III)-Ionen, da die Bildung des roten Eisen(III)-thiocyanat-Komplexes fast ausschließlich mit Fe³⁺ und SCN^- stattfindet.
• Andere Kationen wie Eisen(II) (Fe²⁺) bilden diesen roten Komplex nicht in demselben Maße, was den Test spezifisch für Eisen(III)-Ionen macht.
• Die Intensität der roten Farbe kann auch relativ geringere Konzentrationen von Eisen(III)-Ionen nachweisen, wodurch der Test auch sehr sensitiv ist.

Reaktionsgleichung

Die chemische Reaktionsgleichung für den Nachweis von Eisen(III)-Ionen mit Kaliumthiocyanat lautet:

Fe3+ + 3SCN- → Fe(SCN)3

Durch die Bildung eines tiefroten Farbkomplexes kann man Eisen(III)-Ionen in der Lösung qualitativ nachweisen.