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Seminar „Quantitative Analysen“ Volker von der Gönna; WS 2010/11 Praktikum „Quantitative Analysen“ Wintersemester 2010/11

Praktikum „Quantitative Analysen“ · Seminar „Quantitative Analysen“ Volker von der Gönna; WS 2010/11 Wichtig • Nur die Quanti-Chemikalien verwenden, nicht die Biltz-Chemikalien

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Page 1: Praktikum „Quantitative Analysen“ · Seminar „Quantitative Analysen“ Volker von der Gönna; WS 2010/11 Wichtig • Nur die Quanti-Chemikalien verwenden, nicht die Biltz-Chemikalien

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

PraktikumbdquoQuantitative Analysenldquo

Wintersemester 201011

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Beschriftung der Analysengefaumlszlige

bull

Katja Habermehlbull

Labor 205

bull

Platz 14bull

Analyse 3

Wasserfester Stift

Keine Zettel

Auf Termine der Sonderversuche

achten und donnerstags den Kolben fuumlr die Sonderversuche herausstellen

Es duumlrfen maximal drei Analysen offen

sein (bearbeitet werden)

Vor Anforderung der terminierten Sonderversuche maximal zwei Analysen bearbeiten Kolben nicht mit Druckluft trocknen (verschmutzt)

Messkolben nach Erhalt der Analyse auf 100 ml (Eichlinie) sorgfaumlltig mit dest Wasser auffuumlllen (lieber mit der Pipette als mit der Spritzflasche)

Messkolben nicht im Trockenschrank trocknen (sie verziehen sich sonst)

Allgemeines

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Wichtigbull

Nur die Quanti-Chemikalien

verwenden nicht

die Biltz-

Chemikalien

(unsauber) gilt auch fuumlr Saumluren und Basenbull

Alles was ein Schliff ist wird gefettet (Schlifffett beim Assistenten)

Tiegel fuumlr die Gravimetrienbull

a) Tiegel im Muffelofen auf Gewichtskonstanz

bringen (konstant

wenn nach zweimaligen Wiegen das gleiche Gewicht herauskommt) immer die gleiche Waage verwenden kalt

wiegenbull

b) Tiegel nach Entnahme aus dem Trockenschrank auf die Tiegelschuhe stellen

bull

c) Tiegel uumlber Nacht nicht im Muffelofen belassen sondern in den Exsiccator

stellen Muffelofen wird nachts ausgeschaltet

bull

d) Tiegel mit Bleistift beschriften (Initialen)Absolut keine Glastiegel in den Muffelofen

Allgemeines

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Wichtig

1

Die Laborwaage dient nur zur groben Waumlgung einzusetzender Chemikalien Gewichtskonstanz und Ausbeuten werden an den Analysenwaagen bestimmt

2

Im Trockenschrank in dem auch Chemikalien getrocknet werden sollen die Glasgeraumlte (beschriften) unten die Chemikalien oben gelagert werden

3

Exsikkator

mit CaCl2

befuumlllen bei Unterdruck laaaaangsam

beluumlften sonst stauben die Chemikalien

hoch

Allgemeines

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

1 Teil

Begriffsbestimmungen

Synthese

Stoumlchiometrie

Aumlquivalent

Normalitaumlt

Analyse

Begriffsbestimmungen

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Synthese(aus dem griechischem σύνθεση -

syacutenthessi

bzw spaumltlateinisch synthesis

=

Zusammensetzung)

Ausgehend von verschiedenen Ausgangsstoffen wird ein neuer Stoff () hergestellt

Hg2+(fl) + S2-(fl) rarr

HgSdarr

M + 2 B + 8 NH4

F rarr

[MII(NH3

)6

][BF4

]2

+ 2 NH3

uarr

+ 4 H2

uarr

BF3

(g) + NH3

(g) rarr

BF3

bull NH3

darr

Umsetzungen

bull fest ndash

fest bull fluumlssig -

fluumlssigbull fest ndash

fluumlssig

bull fluumlssig -

gasfoumlrmig

bull fest ndash

gasfoumlrmig bull gasfoumlrmig ndash

gasfoumlrmig

Begriffsbestimmungen Synthese

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Stoumlchiometrie(aus dem Griechischen bdquoStoicheonldquo = Grundstoff und bdquometreinldquo = messen)

Die Stoumlchiometrie

befaszligt

sich mit den Massenverhaumlltnissen und den Stoff-mengenverhaumlltnissen

in chemischen Verbindungen und bei chemischen

Reaktionen

Stoumlchiometrische

Berechnungen stuumltzen sich auf 3 wichtige Grundgesetze(Massengesetzen)

1

bdquoGesetz von der Erhaltung der Masseldquo1785 Antoine Laurent de Lavoisier

bdquoNichts wird bei den Operationen kuumlnstlicher oder natuumlr-licher

Art geschaffen und es kann als Axiom angesehen

werden dass bei jeder Operation eine gleiche Quantitaumlt Materie vor und nach der Operation existiertldquo

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

rarr

gilt im Bereich der Meszliggenauigkeit

()

bei chemischen Reaktionen

Der Massenerhaltungssatz

ist gekoppelt mit dem Energieerhaltungssatz

uumlber die Gleichung

E

= mc2

Da diese Umwandlung aber vor allem bei Kernspaltung und Kernfusion auftritt und auch nur einen geringen Bruchteil der Masse ausmacht sagt man dass die Ge-samtmasse

eines abgeschlossenen Systems sich nicht aumlndere

2

bdquoGesetz der konstanten Proportionenldquo1794 Joseph-Louis Proust

Das Gesetz der konstanten Proportionen

besagt dass die Elemente in einer bestimmten chemischen Verbindung immer im gleichen Massenverhaumlltnissen vorkommen NaCl

zum Beispiel

enthaumllt immer 40 Na und 60 Cl

A + B rarr

ABB

Amm const =

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

3

bdquoGesetz der multiplen Proportionenldquo1808 John Dalton

Manche Elemente koumlnnen miteinander eine Reihe von verschie-denen Verbindungen bilden Beispielsweise bestehen Wasser (H2

O) und Wasserstoffperoxid

(H2

O2

) aus H2

und O2

Im Wasser-stoffperoxid

ist jedoch fuumlr den gleichen Wasserstoffanteil genau

doppelt soviel Sauerstoff enthalten wie im WasserDas Gesetz der multiplen Proportionen

besagt dass sich die

Massenanteile der beiden Elemente in allen Verbindungen durch kleine ganze Zahlen ausdruumlcken lassen

Daltons Atomhypothese (1808)1)

Materie besteht aus kleinsten Teilchen oder Atomen

2)

Atome sind unteilbar und koumlnnen weder geschaffen noch zerstoumlrt werden 3)

Alle Atome eines chemischen Elements sind untereinander gleich sie unter-scheiden sich jedoch nur in der Masse von denen anderer

4)

Atome koumlnnen chem Bindungen eingehen u aus diesen wieder geloumlst werden 5)

Das Teilchen einer Verbindung wird aus einer bestimmten stets gleichen An-zahl von Atomen der Elemente gebildet aus denen die Verbindung besteht

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Aumlquivalent oder AumlquivalentteilchenZur Vereinfachung von Berechnungen in der Maszliganalyse werden alle

Groumlszligen

auf ein Aumlquivalent der Substanz bezogen

X rArr

aumlq

X

rArr X Substanz der (Val) t Aumlquivalen X z1 X aumlq ==

z oder (z) = wirksame Wertigkeit

oder auch Aumlquivalentzahl

genannt

bull

Saumlure-Base-Aumlquivalent (Neutralisationsaumlquivalent)z ist gleich der Anzahl der H+

oder OH--Ionen die das Teilchen bei voll-staumlndiger Umsetzung abgibt

Beispiele

HCl frac12 H2

SO4

H3

PO4

NaOH frac12 Ba(OH)2

bull

Redox-Aumlquivalentz ist gleich dem Betrag der Differenz der Oxidationszahlen vor und nach der Reaktion desjenigen Atoms das dabei seine Oxidationszahl aumlndert

Beispiele

KMnO4

KBrO351

61

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bull

Ionen-Aumlquivalentz ist gleich dem Betrag der Ladungszahl des an der Reaktion beteilig-

ten Ions z B beim Ionenaustausch (Ionentauscher) oder bei Faumlllungstitra-tionen

bzw bei der elektrolytischen Abscheidung

bull

chelatometrische

Titrationenz per Definition = 1 ()

Die fruumlher sehr gebraumluchliche Stoffmengeneinheit des Aumlquivalents (1 val) ist offiziell abgeschafft

Die Stoffmenge von Aumlquivalenten n(1z X) wird in der Einheit Mol angegeben Fruumlher

01 Val H2

SO4

jetzt

n(frac12H2

SO4

) = 01 mol

n(H2

SO4

) = 01 mol

bezieht man sich auf Aumlquivalente giltn(frac12H2

SO4

) = 2 bull 01 mol daraus folgt

2 bull n(H2

SO4

) = n(frac12H2

SO4

)

allgemein gilt

n(X) bull z X z1n =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

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Verwendete Groumlszligen in der Maszliganalyse

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1m X) (aumlq m = Masse der Substanz aumlq

X bzw 1z X in Gramm

= m(X) = Masse der Substanz

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1M X) (aumlq M = 1z M(X) Masse von 1 Aumlquivalent (1 Val) der Substanz

X in Gramm pro Val

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1n X) (aumlq n = z bull n(X) = Stoffmenge der Substanz aumlq

X bzw 1z X in

Val

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1c X) (aumlqc = z bull Molaritaumlt

= Aumlquivalentkonzentration

= Normalitaumlt (N) in Val pro Liter

V(L)

= Volumen der Loumlsung in Liter (l)

Gew

= Gramm geloumlste Substanz in 100g Loumlsung

ρ

= Dichte der Loumlsung in Gramm pro Milliliter

(gml)

()

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Beispiele zu Normalitaumlt und Aumlquivalentbull

Welchen Wert hat die Normalitaumlt einer 015 moll H3

PO4

-Loumlsung

n(X) bull z X z1n =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ rArr

3 bull

015 (moll) = 045 (moll) oder 045 n

bull

Wieviel

molar

ist eine KMnO4

-Loumlsung der Normalitaumlt 15 im Sauren bzw imBasischen Medium

MnO4-

+ 8 H+

+ 5 e-

MnO4-

+ 3 e-

Mn2+

+ 4 H2

O

rArr

03 moll

MnO2

rArr

05 mollOH-

bull

Wieviel

ml einer 1 molaren H3

PO4

-Loumlsung werden benoumltigt um 30 ml einer 1 molaren Ca(OH)2

-

Loumlsung vollstaumlndig zu neutralisierenHinweis

c(aumlq

X) = z bull c(X) und n(aumlq

X) = c(aumlq

X) bull V(X) = z bull c(x) bull V(X)

n(aumlq

Ca(OH)2

) = 2 moll bull 003 l = 006 mol

rArr

60 mVal

c(aumlq

H3

PO4

) = 1 moll bull 3 = 3 moll

rArr

3 nl

V(H3

PO4

) = n(aumlq

Ca(OH)2

) c(aumlq

H3

PO4

)

rArr

006 mol 3 moll = 002 l

3 Ca(OH)2

+ 2 H3

PO4

Ca3

(PO4

)2

+ 6 H2

O

rArr

30 ml bull

23 = 20 ml

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Die Normalitaumlt N ist N = c middot

Wertigkeit

Normalitaumlt ist der veraltete Begriff fuumlr Aumlquivalentkonzentration

Die Wertigkeit ist eine ganze Zahl und ist die Anzahl der Protonen die eine Saumlure abgibt Beispielsweise ist 01 molare

HCl-Loumlsung

01 normal da HCl

nur ein Proton abgibt 01 molare

H3

PO4

-Loumlsung ist hingegen 03 normal da sie 3 Protonen abgibt

Normalitaumlt

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Analyse(vom altgriechischen Verb ἀναλύειν

analyeumlin

= aufloumlsen)

Untersuchung der Zusammensetzung eines Stoffes dh Beantwortung von 3Fragen

1 Woraus

(aus welchen Elementen) besteht der Stoff z B Eisensulfid

rArr Qualitative AnalyseAntwort rArr Ergebnis der Qualitativen AnalyseEisensulfid enthaumllt Eisen und Schwefel

2 Wieviel

enthaumllt der Stoff von den einzelnen Bestandteilen

rArr Quantitative Analyse3 Wie

liegt der Stoff vor ndash

wie

ist der Stoff aufgebaut

rArr Strukturanalyse

Begriffsbestimmungen Analyse

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Wieviel

mg Eisen und wieviel

mg Schwefel enthaumllt 1 g EisensulfidAntwort

rArr Ergebnis der Quantitativen Analyse

1 g FeS

enthaumllt 6353 mg Fe und 3647 mg S1 g FeS2

(Pyrit)

enthaumllt 4655 mg Fe und 5345 mg S

Beispiel

5844 g Kochsalz

a)

Na+

und Cl-

b)

1 mol Na+

und 1 mol Cl-

c)

Jedes Na+

ist oktaedrisch

von 6 Cl- jedesChlorid oktaedrisch

von 6 Na+-Ionen als

naumlchste Nachbarn in regelmaumlszligig kubischer Anordnung umgeben rArr Steinsalzgitter

Begriffsbestimmungen Analyse

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AnalysengangProbennahme

Voruntersuchung

Zerkleinerung

Qualitative AnalyseAufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Nachweis

Quantitative AnalyseTrocknen

Einwaage

Aufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Verduumlnnung bzw Anreicherung

Bestimmung

Auswertung

Begriffsbestimmungen Analyse

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Quantitative AnalyseDefinition

Bestimmung der Menge der vorhandenen Bestandteile

Voraussetzung

Kenntnis der qualitativen Zusammensetzung

Durchfuumlhrung

Substanz loumlsen (evtl Aufschluss) ndash

Trennung der vorhandenen Bestandteile ndashBestimmung der einzelnen Bestandteile

ZB Cu Zn -Trennung durch Faumlllung als SulfideZnS KL

= 11middot10-24

mol2l2

CuS KL

= 86middot10-36

mol2l2

S][H]O[H bull ][S S)(H K

2

23

2-

2S

+

=

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

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Teilanalyse

Nur die fuumlr ein konkretes Problem wichtigen Bestandteile werden bestimmt

Vollanalyse

Alle in 1 g qualitativ gefundenen Bestandteile werden bestimmt

Spurenanalyse

Zusaumltzlich zur Vollanalyse werden Spuren bestimmt die nur mit Spezialverfahren quantitativ gefunden wurden

Makroanalyse

Einwaage ca 02 -

2 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 01 mg

Halbmikroanalyse

Einwaage ca 005 -

008 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 001 mg

Mikroanalyse

Einwaage ca 0001 -

0015 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 0001 mg (1μg)

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

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ReagenzienVerduumlnnte Loumlsungen rarr

frisch ansetzen

1 l Kolben zu 23 mit destilliertem H2

O (VE-Wasser) fuumlllen und anschlieszligend 4 hsieden

10 -

20 mg Glas

verd NH3

20 -

50 mgverd NaOH

400 -

600 mg

Ergebnisbull

In Gewichtsprozenten (Gew ) bei festen und fluumlssigen Proben

bull

In Volumenprozenten (Vol ) bei gasfoumlrmigen Proben

Zahlenangaben so dass die vorletzte Ziffer sicher () die Letzte aber unsicher ist

Grundlage der Berechnung

ist die quantitative Aussage dh die Stoumlchiometrie der zugrunde liegenden Reaktionsgleichung

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

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Arbeitsmethoden der

Quantitativen Analyse

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Abdquoklassischeldquo Methoden ndash

vorwiegend chemische ArbeitsmethodenrArr

Bestimmung der Bestandteile durch eine chemische Reaktion

GravimetrieDie zu bestimmende Substanz wird vollstaumlndig gefaumlllt und anschlieszligend der Niederschlag ausgewogenMasse des Niederschlags rarr Ergebnis

Volumetrie

-

Maszliganalyse -

TitrationDie zu bestimmende Substanz wird mit einer Reagenzloumlsung mit bekannter Konzentration vollstaumlndig umgesetztVerbrauch und Konzentration der Reagenzloumlsung rarr Ergebnis Titer Gehalt der Loumlsung

GasanalyseEinzelne Gase werden aus dem Gasgemisch entferntVolumenabnahme rarr Ergebnis

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B

Instrumentelle (physikalische) ArbeitsmethodenrArr

Messung einer konzentrationsabhaumlngigen physikalischen Groumlszlige

Kalibrierung des Verfahrens durch eine Kalibrierkurve

Elektroanalytische Methodenbull Elektrogravimetrie

(Messung des Gewichtes der elektrolytischen Abscheidung)

bull Konduktometrie

(Messung der Leitfaumlhigkeit einer Elektrolytloumlsung) bull Potentiometrie

(Messung der Potentialaumlnderung)

bull Coulometrie (Messung der benoumltigten Strommenge)

bull Voltammetrie

(Messung von Strom bei bekannten Potential) bull Polarographie

(Messung der elektrisch geladenen Ionen)

Spektroskopische Methodenbull Photometriebull Kolorimetrie

(Messung des absorbierten Lichts)

bull Atomspektroskopiebull Roumlntgenfluoreszenzanalyse

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Beispiele zur GravimetrieWieviel

Gew Silber enthaumllt ein Silbersalz

Vorgehensweisebull Einwaage (E) von X g Silbersalz Salz loumlsen mit HNO3

ansaumluernbull Faumlllung des Silbers als AgCl

durch Zusatz von HCl

oder NaCl

im Uumlberschuszlig

bull AgCl

abfiltrieren waschen trocknenbull Berechnung des Silbergehaltes aus der Auswaage

(A)

1 mol AgCl

enthaumllt 1 mol Ag14334 g AgCl

enthaumllt 10788 g Ag

Agg F g 14334g 88107 enthaumllt AgClg 1 =

Die Probe enthaumllt dann A bull F g Ag oder Ag Gew E

100 bull F bullA=

A = AuswaageE = Einwaage

F

wird bdquostoumlchiometrischer

Faktorldquo

genannt

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F gibt an wieviel

Gramm (g) der gesuchten Substanz bzw des zu be- stimmenden Elementes enthalten sind

07526 M(AgCl)M(Ag) F ist Beispiel Im ==

E100FA sdotsdot

Einwaage EAg-Salz

Auswaage

AAgCl

m(Ag)AF

Gew Ag

03205 g 02946 g 02217 g 6917

04005 g 03675 g 02766 g 6906

02884 g 02658 g 02000 g 6935

03557 g 03225 g 02427 g 6823

Die Werte 1 bis 3 stimmen gut uumlberein d h relative Abweichungen kleiner als 1 (1 von 69 asymp

07) der

4 Wert weicht zu stark ab er wird bei der Mittelwert-

bildung

nicht beruumlcksichtigt

Ag Gew 6919 3

6935 6906 6917=

++Das Silbersalz enthaumllt

Zahlenbeispiel zur Gravimetrie

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Beispiel

Gravimetrische Bestimmung von Mg2+

durch Faumlllen als (NH4

)Mg[PO4

]

Reaktion

Mg2+

+ (NH4

)+

+ [PO4

]3-

rarr

(NH4

)Mg[PO4

]

Vorgehensweise Ammoniumsalz

gluumlhen

2 (NH4

)Mg[PO4

] Mg2

P2

O7

+ 2 NH3

uarr

+ H2

Ouarr

1 g Mg2

P2

O7

enthaumllt

ΔT

02185 22256 bull 12431 bull 2

)OPM(Mg 1M(Mg) 2 (Mg)F

722OPMg 722

===

Mg2

P2

O7

= 2 Mol Mg ( 22256 Mg2

P2

O7

4862 g Mg)=

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Beschriftung der Analysengefaumlszlige

bull

Katja Habermehlbull

Labor 205

bull

Platz 14bull

Analyse 3

Wasserfester Stift

Keine Zettel

Auf Termine der Sonderversuche

achten und donnerstags den Kolben fuumlr die Sonderversuche herausstellen

Es duumlrfen maximal drei Analysen offen

sein (bearbeitet werden)

Vor Anforderung der terminierten Sonderversuche maximal zwei Analysen bearbeiten Kolben nicht mit Druckluft trocknen (verschmutzt)

Messkolben nach Erhalt der Analyse auf 100 ml (Eichlinie) sorgfaumlltig mit dest Wasser auffuumlllen (lieber mit der Pipette als mit der Spritzflasche)

Messkolben nicht im Trockenschrank trocknen (sie verziehen sich sonst)

Allgemeines

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Wichtigbull

Nur die Quanti-Chemikalien

verwenden nicht

die Biltz-

Chemikalien

(unsauber) gilt auch fuumlr Saumluren und Basenbull

Alles was ein Schliff ist wird gefettet (Schlifffett beim Assistenten)

Tiegel fuumlr die Gravimetrienbull

a) Tiegel im Muffelofen auf Gewichtskonstanz

bringen (konstant

wenn nach zweimaligen Wiegen das gleiche Gewicht herauskommt) immer die gleiche Waage verwenden kalt

wiegenbull

b) Tiegel nach Entnahme aus dem Trockenschrank auf die Tiegelschuhe stellen

bull

c) Tiegel uumlber Nacht nicht im Muffelofen belassen sondern in den Exsiccator

stellen Muffelofen wird nachts ausgeschaltet

bull

d) Tiegel mit Bleistift beschriften (Initialen)Absolut keine Glastiegel in den Muffelofen

Allgemeines

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Wichtig

1

Die Laborwaage dient nur zur groben Waumlgung einzusetzender Chemikalien Gewichtskonstanz und Ausbeuten werden an den Analysenwaagen bestimmt

2

Im Trockenschrank in dem auch Chemikalien getrocknet werden sollen die Glasgeraumlte (beschriften) unten die Chemikalien oben gelagert werden

3

Exsikkator

mit CaCl2

befuumlllen bei Unterdruck laaaaangsam

beluumlften sonst stauben die Chemikalien

hoch

Allgemeines

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1 Teil

Begriffsbestimmungen

Synthese

Stoumlchiometrie

Aumlquivalent

Normalitaumlt

Analyse

Begriffsbestimmungen

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Synthese(aus dem griechischem σύνθεση -

syacutenthessi

bzw spaumltlateinisch synthesis

=

Zusammensetzung)

Ausgehend von verschiedenen Ausgangsstoffen wird ein neuer Stoff () hergestellt

Hg2+(fl) + S2-(fl) rarr

HgSdarr

M + 2 B + 8 NH4

F rarr

[MII(NH3

)6

][BF4

]2

+ 2 NH3

uarr

+ 4 H2

uarr

BF3

(g) + NH3

(g) rarr

BF3

bull NH3

darr

Umsetzungen

bull fest ndash

fest bull fluumlssig -

fluumlssigbull fest ndash

fluumlssig

bull fluumlssig -

gasfoumlrmig

bull fest ndash

gasfoumlrmig bull gasfoumlrmig ndash

gasfoumlrmig

Begriffsbestimmungen Synthese

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Stoumlchiometrie(aus dem Griechischen bdquoStoicheonldquo = Grundstoff und bdquometreinldquo = messen)

Die Stoumlchiometrie

befaszligt

sich mit den Massenverhaumlltnissen und den Stoff-mengenverhaumlltnissen

in chemischen Verbindungen und bei chemischen

Reaktionen

Stoumlchiometrische

Berechnungen stuumltzen sich auf 3 wichtige Grundgesetze(Massengesetzen)

1

bdquoGesetz von der Erhaltung der Masseldquo1785 Antoine Laurent de Lavoisier

bdquoNichts wird bei den Operationen kuumlnstlicher oder natuumlr-licher

Art geschaffen und es kann als Axiom angesehen

werden dass bei jeder Operation eine gleiche Quantitaumlt Materie vor und nach der Operation existiertldquo

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rarr

gilt im Bereich der Meszliggenauigkeit

()

bei chemischen Reaktionen

Der Massenerhaltungssatz

ist gekoppelt mit dem Energieerhaltungssatz

uumlber die Gleichung

E

= mc2

Da diese Umwandlung aber vor allem bei Kernspaltung und Kernfusion auftritt und auch nur einen geringen Bruchteil der Masse ausmacht sagt man dass die Ge-samtmasse

eines abgeschlossenen Systems sich nicht aumlndere

2

bdquoGesetz der konstanten Proportionenldquo1794 Joseph-Louis Proust

Das Gesetz der konstanten Proportionen

besagt dass die Elemente in einer bestimmten chemischen Verbindung immer im gleichen Massenverhaumlltnissen vorkommen NaCl

zum Beispiel

enthaumllt immer 40 Na und 60 Cl

A + B rarr

ABB

Amm const =

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3

bdquoGesetz der multiplen Proportionenldquo1808 John Dalton

Manche Elemente koumlnnen miteinander eine Reihe von verschie-denen Verbindungen bilden Beispielsweise bestehen Wasser (H2

O) und Wasserstoffperoxid

(H2

O2

) aus H2

und O2

Im Wasser-stoffperoxid

ist jedoch fuumlr den gleichen Wasserstoffanteil genau

doppelt soviel Sauerstoff enthalten wie im WasserDas Gesetz der multiplen Proportionen

besagt dass sich die

Massenanteile der beiden Elemente in allen Verbindungen durch kleine ganze Zahlen ausdruumlcken lassen

Daltons Atomhypothese (1808)1)

Materie besteht aus kleinsten Teilchen oder Atomen

2)

Atome sind unteilbar und koumlnnen weder geschaffen noch zerstoumlrt werden 3)

Alle Atome eines chemischen Elements sind untereinander gleich sie unter-scheiden sich jedoch nur in der Masse von denen anderer

4)

Atome koumlnnen chem Bindungen eingehen u aus diesen wieder geloumlst werden 5)

Das Teilchen einer Verbindung wird aus einer bestimmten stets gleichen An-zahl von Atomen der Elemente gebildet aus denen die Verbindung besteht

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Aumlquivalent oder AumlquivalentteilchenZur Vereinfachung von Berechnungen in der Maszliganalyse werden alle

Groumlszligen

auf ein Aumlquivalent der Substanz bezogen

X rArr

aumlq

X

rArr X Substanz der (Val) t Aumlquivalen X z1 X aumlq ==

z oder (z) = wirksame Wertigkeit

oder auch Aumlquivalentzahl

genannt

bull

Saumlure-Base-Aumlquivalent (Neutralisationsaumlquivalent)z ist gleich der Anzahl der H+

oder OH--Ionen die das Teilchen bei voll-staumlndiger Umsetzung abgibt

Beispiele

HCl frac12 H2

SO4

H3

PO4

NaOH frac12 Ba(OH)2

bull

Redox-Aumlquivalentz ist gleich dem Betrag der Differenz der Oxidationszahlen vor und nach der Reaktion desjenigen Atoms das dabei seine Oxidationszahl aumlndert

Beispiele

KMnO4

KBrO351

61

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bull

Ionen-Aumlquivalentz ist gleich dem Betrag der Ladungszahl des an der Reaktion beteilig-

ten Ions z B beim Ionenaustausch (Ionentauscher) oder bei Faumlllungstitra-tionen

bzw bei der elektrolytischen Abscheidung

bull

chelatometrische

Titrationenz per Definition = 1 ()

Die fruumlher sehr gebraumluchliche Stoffmengeneinheit des Aumlquivalents (1 val) ist offiziell abgeschafft

Die Stoffmenge von Aumlquivalenten n(1z X) wird in der Einheit Mol angegeben Fruumlher

01 Val H2

SO4

jetzt

n(frac12H2

SO4

) = 01 mol

n(H2

SO4

) = 01 mol

bezieht man sich auf Aumlquivalente giltn(frac12H2

SO4

) = 2 bull 01 mol daraus folgt

2 bull n(H2

SO4

) = n(frac12H2

SO4

)

allgemein gilt

n(X) bull z X z1n =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

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Verwendete Groumlszligen in der Maszliganalyse

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1m X) (aumlq m = Masse der Substanz aumlq

X bzw 1z X in Gramm

= m(X) = Masse der Substanz

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1M X) (aumlq M = 1z M(X) Masse von 1 Aumlquivalent (1 Val) der Substanz

X in Gramm pro Val

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1n X) (aumlq n = z bull n(X) = Stoffmenge der Substanz aumlq

X bzw 1z X in

Val

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1c X) (aumlqc = z bull Molaritaumlt

= Aumlquivalentkonzentration

= Normalitaumlt (N) in Val pro Liter

V(L)

= Volumen der Loumlsung in Liter (l)

Gew

= Gramm geloumlste Substanz in 100g Loumlsung

ρ

= Dichte der Loumlsung in Gramm pro Milliliter

(gml)

()

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Beispiele zu Normalitaumlt und Aumlquivalentbull

Welchen Wert hat die Normalitaumlt einer 015 moll H3

PO4

-Loumlsung

n(X) bull z X z1n =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ rArr

3 bull

015 (moll) = 045 (moll) oder 045 n

bull

Wieviel

molar

ist eine KMnO4

-Loumlsung der Normalitaumlt 15 im Sauren bzw imBasischen Medium

MnO4-

+ 8 H+

+ 5 e-

MnO4-

+ 3 e-

Mn2+

+ 4 H2

O

rArr

03 moll

MnO2

rArr

05 mollOH-

bull

Wieviel

ml einer 1 molaren H3

PO4

-Loumlsung werden benoumltigt um 30 ml einer 1 molaren Ca(OH)2

-

Loumlsung vollstaumlndig zu neutralisierenHinweis

c(aumlq

X) = z bull c(X) und n(aumlq

X) = c(aumlq

X) bull V(X) = z bull c(x) bull V(X)

n(aumlq

Ca(OH)2

) = 2 moll bull 003 l = 006 mol

rArr

60 mVal

c(aumlq

H3

PO4

) = 1 moll bull 3 = 3 moll

rArr

3 nl

V(H3

PO4

) = n(aumlq

Ca(OH)2

) c(aumlq

H3

PO4

)

rArr

006 mol 3 moll = 002 l

3 Ca(OH)2

+ 2 H3

PO4

Ca3

(PO4

)2

+ 6 H2

O

rArr

30 ml bull

23 = 20 ml

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Die Normalitaumlt N ist N = c middot

Wertigkeit

Normalitaumlt ist der veraltete Begriff fuumlr Aumlquivalentkonzentration

Die Wertigkeit ist eine ganze Zahl und ist die Anzahl der Protonen die eine Saumlure abgibt Beispielsweise ist 01 molare

HCl-Loumlsung

01 normal da HCl

nur ein Proton abgibt 01 molare

H3

PO4

-Loumlsung ist hingegen 03 normal da sie 3 Protonen abgibt

Normalitaumlt

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Analyse(vom altgriechischen Verb ἀναλύειν

analyeumlin

= aufloumlsen)

Untersuchung der Zusammensetzung eines Stoffes dh Beantwortung von 3Fragen

1 Woraus

(aus welchen Elementen) besteht der Stoff z B Eisensulfid

rArr Qualitative AnalyseAntwort rArr Ergebnis der Qualitativen AnalyseEisensulfid enthaumllt Eisen und Schwefel

2 Wieviel

enthaumllt der Stoff von den einzelnen Bestandteilen

rArr Quantitative Analyse3 Wie

liegt der Stoff vor ndash

wie

ist der Stoff aufgebaut

rArr Strukturanalyse

Begriffsbestimmungen Analyse

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Wieviel

mg Eisen und wieviel

mg Schwefel enthaumllt 1 g EisensulfidAntwort

rArr Ergebnis der Quantitativen Analyse

1 g FeS

enthaumllt 6353 mg Fe und 3647 mg S1 g FeS2

(Pyrit)

enthaumllt 4655 mg Fe und 5345 mg S

Beispiel

5844 g Kochsalz

a)

Na+

und Cl-

b)

1 mol Na+

und 1 mol Cl-

c)

Jedes Na+

ist oktaedrisch

von 6 Cl- jedesChlorid oktaedrisch

von 6 Na+-Ionen als

naumlchste Nachbarn in regelmaumlszligig kubischer Anordnung umgeben rArr Steinsalzgitter

Begriffsbestimmungen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

AnalysengangProbennahme

Voruntersuchung

Zerkleinerung

Qualitative AnalyseAufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Nachweis

Quantitative AnalyseTrocknen

Einwaage

Aufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Verduumlnnung bzw Anreicherung

Bestimmung

Auswertung

Begriffsbestimmungen Analyse

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Quantitative AnalyseDefinition

Bestimmung der Menge der vorhandenen Bestandteile

Voraussetzung

Kenntnis der qualitativen Zusammensetzung

Durchfuumlhrung

Substanz loumlsen (evtl Aufschluss) ndash

Trennung der vorhandenen Bestandteile ndashBestimmung der einzelnen Bestandteile

ZB Cu Zn -Trennung durch Faumlllung als SulfideZnS KL

= 11middot10-24

mol2l2

CuS KL

= 86middot10-36

mol2l2

S][H]O[H bull ][S S)(H K

2

23

2-

2S

+

=

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

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Teilanalyse

Nur die fuumlr ein konkretes Problem wichtigen Bestandteile werden bestimmt

Vollanalyse

Alle in 1 g qualitativ gefundenen Bestandteile werden bestimmt

Spurenanalyse

Zusaumltzlich zur Vollanalyse werden Spuren bestimmt die nur mit Spezialverfahren quantitativ gefunden wurden

Makroanalyse

Einwaage ca 02 -

2 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 01 mg

Halbmikroanalyse

Einwaage ca 005 -

008 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 001 mg

Mikroanalyse

Einwaage ca 0001 -

0015 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 0001 mg (1μg)

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

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ReagenzienVerduumlnnte Loumlsungen rarr

frisch ansetzen

1 l Kolben zu 23 mit destilliertem H2

O (VE-Wasser) fuumlllen und anschlieszligend 4 hsieden

10 -

20 mg Glas

verd NH3

20 -

50 mgverd NaOH

400 -

600 mg

Ergebnisbull

In Gewichtsprozenten (Gew ) bei festen und fluumlssigen Proben

bull

In Volumenprozenten (Vol ) bei gasfoumlrmigen Proben

Zahlenangaben so dass die vorletzte Ziffer sicher () die Letzte aber unsicher ist

Grundlage der Berechnung

ist die quantitative Aussage dh die Stoumlchiometrie der zugrunde liegenden Reaktionsgleichung

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

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Arbeitsmethoden der

Quantitativen Analyse

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Abdquoklassischeldquo Methoden ndash

vorwiegend chemische ArbeitsmethodenrArr

Bestimmung der Bestandteile durch eine chemische Reaktion

GravimetrieDie zu bestimmende Substanz wird vollstaumlndig gefaumlllt und anschlieszligend der Niederschlag ausgewogenMasse des Niederschlags rarr Ergebnis

Volumetrie

-

Maszliganalyse -

TitrationDie zu bestimmende Substanz wird mit einer Reagenzloumlsung mit bekannter Konzentration vollstaumlndig umgesetztVerbrauch und Konzentration der Reagenzloumlsung rarr Ergebnis Titer Gehalt der Loumlsung

GasanalyseEinzelne Gase werden aus dem Gasgemisch entferntVolumenabnahme rarr Ergebnis

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B

Instrumentelle (physikalische) ArbeitsmethodenrArr

Messung einer konzentrationsabhaumlngigen physikalischen Groumlszlige

Kalibrierung des Verfahrens durch eine Kalibrierkurve

Elektroanalytische Methodenbull Elektrogravimetrie

(Messung des Gewichtes der elektrolytischen Abscheidung)

bull Konduktometrie

(Messung der Leitfaumlhigkeit einer Elektrolytloumlsung) bull Potentiometrie

(Messung der Potentialaumlnderung)

bull Coulometrie (Messung der benoumltigten Strommenge)

bull Voltammetrie

(Messung von Strom bei bekannten Potential) bull Polarographie

(Messung der elektrisch geladenen Ionen)

Spektroskopische Methodenbull Photometriebull Kolorimetrie

(Messung des absorbierten Lichts)

bull Atomspektroskopiebull Roumlntgenfluoreszenzanalyse

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Beispiele zur GravimetrieWieviel

Gew Silber enthaumllt ein Silbersalz

Vorgehensweisebull Einwaage (E) von X g Silbersalz Salz loumlsen mit HNO3

ansaumluernbull Faumlllung des Silbers als AgCl

durch Zusatz von HCl

oder NaCl

im Uumlberschuszlig

bull AgCl

abfiltrieren waschen trocknenbull Berechnung des Silbergehaltes aus der Auswaage

(A)

1 mol AgCl

enthaumllt 1 mol Ag14334 g AgCl

enthaumllt 10788 g Ag

Agg F g 14334g 88107 enthaumllt AgClg 1 =

Die Probe enthaumllt dann A bull F g Ag oder Ag Gew E

100 bull F bullA=

A = AuswaageE = Einwaage

F

wird bdquostoumlchiometrischer

Faktorldquo

genannt

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

F gibt an wieviel

Gramm (g) der gesuchten Substanz bzw des zu be- stimmenden Elementes enthalten sind

07526 M(AgCl)M(Ag) F ist Beispiel Im ==

E100FA sdotsdot

Einwaage EAg-Salz

Auswaage

AAgCl

m(Ag)AF

Gew Ag

03205 g 02946 g 02217 g 6917

04005 g 03675 g 02766 g 6906

02884 g 02658 g 02000 g 6935

03557 g 03225 g 02427 g 6823

Die Werte 1 bis 3 stimmen gut uumlberein d h relative Abweichungen kleiner als 1 (1 von 69 asymp

07) der

4 Wert weicht zu stark ab er wird bei der Mittelwert-

bildung

nicht beruumlcksichtigt

Ag Gew 6919 3

6935 6906 6917=

++Das Silbersalz enthaumllt

Zahlenbeispiel zur Gravimetrie

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Beispiel

Gravimetrische Bestimmung von Mg2+

durch Faumlllen als (NH4

)Mg[PO4

]

Reaktion

Mg2+

+ (NH4

)+

+ [PO4

]3-

rarr

(NH4

)Mg[PO4

]

Vorgehensweise Ammoniumsalz

gluumlhen

2 (NH4

)Mg[PO4

] Mg2

P2

O7

+ 2 NH3

uarr

+ H2

Ouarr

1 g Mg2

P2

O7

enthaumllt

ΔT

02185 22256 bull 12431 bull 2

)OPM(Mg 1M(Mg) 2 (Mg)F

722OPMg 722

===

Mg2

P2

O7

= 2 Mol Mg ( 22256 Mg2

P2

O7

4862 g Mg)=

  • Foliennummer 1
  • Beschriftung der Analysengefaumlszlige
  • Wichtig
  • Wichtig
  • Foliennummer 5
  • Foliennummer 6
  • Foliennummer 7
  • Foliennummer 8
  • Foliennummer 9
  • Foliennummer 10
  • Foliennummer 11
  • Foliennummer 12
  • Foliennummer 13
  • Foliennummer 14
  • Foliennummer 15
  • Foliennummer 16
  • Foliennummer 17
  • Foliennummer 18
  • Foliennummer 19
  • Foliennummer 20
  • Foliennummer 21
  • Foliennummer 22
  • Foliennummer 23
  • Foliennummer 24
  • Foliennummer 25
  • Foliennummer 26
Page 3: Praktikum „Quantitative Analysen“ · Seminar „Quantitative Analysen“ Volker von der Gönna; WS 2010/11 Wichtig • Nur die Quanti-Chemikalien verwenden, nicht die Biltz-Chemikalien

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Wichtigbull

Nur die Quanti-Chemikalien

verwenden nicht

die Biltz-

Chemikalien

(unsauber) gilt auch fuumlr Saumluren und Basenbull

Alles was ein Schliff ist wird gefettet (Schlifffett beim Assistenten)

Tiegel fuumlr die Gravimetrienbull

a) Tiegel im Muffelofen auf Gewichtskonstanz

bringen (konstant

wenn nach zweimaligen Wiegen das gleiche Gewicht herauskommt) immer die gleiche Waage verwenden kalt

wiegenbull

b) Tiegel nach Entnahme aus dem Trockenschrank auf die Tiegelschuhe stellen

bull

c) Tiegel uumlber Nacht nicht im Muffelofen belassen sondern in den Exsiccator

stellen Muffelofen wird nachts ausgeschaltet

bull

d) Tiegel mit Bleistift beschriften (Initialen)Absolut keine Glastiegel in den Muffelofen

Allgemeines

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Wichtig

1

Die Laborwaage dient nur zur groben Waumlgung einzusetzender Chemikalien Gewichtskonstanz und Ausbeuten werden an den Analysenwaagen bestimmt

2

Im Trockenschrank in dem auch Chemikalien getrocknet werden sollen die Glasgeraumlte (beschriften) unten die Chemikalien oben gelagert werden

3

Exsikkator

mit CaCl2

befuumlllen bei Unterdruck laaaaangsam

beluumlften sonst stauben die Chemikalien

hoch

Allgemeines

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

1 Teil

Begriffsbestimmungen

Synthese

Stoumlchiometrie

Aumlquivalent

Normalitaumlt

Analyse

Begriffsbestimmungen

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Synthese(aus dem griechischem σύνθεση -

syacutenthessi

bzw spaumltlateinisch synthesis

=

Zusammensetzung)

Ausgehend von verschiedenen Ausgangsstoffen wird ein neuer Stoff () hergestellt

Hg2+(fl) + S2-(fl) rarr

HgSdarr

M + 2 B + 8 NH4

F rarr

[MII(NH3

)6

][BF4

]2

+ 2 NH3

uarr

+ 4 H2

uarr

BF3

(g) + NH3

(g) rarr

BF3

bull NH3

darr

Umsetzungen

bull fest ndash

fest bull fluumlssig -

fluumlssigbull fest ndash

fluumlssig

bull fluumlssig -

gasfoumlrmig

bull fest ndash

gasfoumlrmig bull gasfoumlrmig ndash

gasfoumlrmig

Begriffsbestimmungen Synthese

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Stoumlchiometrie(aus dem Griechischen bdquoStoicheonldquo = Grundstoff und bdquometreinldquo = messen)

Die Stoumlchiometrie

befaszligt

sich mit den Massenverhaumlltnissen und den Stoff-mengenverhaumlltnissen

in chemischen Verbindungen und bei chemischen

Reaktionen

Stoumlchiometrische

Berechnungen stuumltzen sich auf 3 wichtige Grundgesetze(Massengesetzen)

1

bdquoGesetz von der Erhaltung der Masseldquo1785 Antoine Laurent de Lavoisier

bdquoNichts wird bei den Operationen kuumlnstlicher oder natuumlr-licher

Art geschaffen und es kann als Axiom angesehen

werden dass bei jeder Operation eine gleiche Quantitaumlt Materie vor und nach der Operation existiertldquo

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

rarr

gilt im Bereich der Meszliggenauigkeit

()

bei chemischen Reaktionen

Der Massenerhaltungssatz

ist gekoppelt mit dem Energieerhaltungssatz

uumlber die Gleichung

E

= mc2

Da diese Umwandlung aber vor allem bei Kernspaltung und Kernfusion auftritt und auch nur einen geringen Bruchteil der Masse ausmacht sagt man dass die Ge-samtmasse

eines abgeschlossenen Systems sich nicht aumlndere

2

bdquoGesetz der konstanten Proportionenldquo1794 Joseph-Louis Proust

Das Gesetz der konstanten Proportionen

besagt dass die Elemente in einer bestimmten chemischen Verbindung immer im gleichen Massenverhaumlltnissen vorkommen NaCl

zum Beispiel

enthaumllt immer 40 Na und 60 Cl

A + B rarr

ABB

Amm const =

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3

bdquoGesetz der multiplen Proportionenldquo1808 John Dalton

Manche Elemente koumlnnen miteinander eine Reihe von verschie-denen Verbindungen bilden Beispielsweise bestehen Wasser (H2

O) und Wasserstoffperoxid

(H2

O2

) aus H2

und O2

Im Wasser-stoffperoxid

ist jedoch fuumlr den gleichen Wasserstoffanteil genau

doppelt soviel Sauerstoff enthalten wie im WasserDas Gesetz der multiplen Proportionen

besagt dass sich die

Massenanteile der beiden Elemente in allen Verbindungen durch kleine ganze Zahlen ausdruumlcken lassen

Daltons Atomhypothese (1808)1)

Materie besteht aus kleinsten Teilchen oder Atomen

2)

Atome sind unteilbar und koumlnnen weder geschaffen noch zerstoumlrt werden 3)

Alle Atome eines chemischen Elements sind untereinander gleich sie unter-scheiden sich jedoch nur in der Masse von denen anderer

4)

Atome koumlnnen chem Bindungen eingehen u aus diesen wieder geloumlst werden 5)

Das Teilchen einer Verbindung wird aus einer bestimmten stets gleichen An-zahl von Atomen der Elemente gebildet aus denen die Verbindung besteht

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Aumlquivalent oder AumlquivalentteilchenZur Vereinfachung von Berechnungen in der Maszliganalyse werden alle

Groumlszligen

auf ein Aumlquivalent der Substanz bezogen

X rArr

aumlq

X

rArr X Substanz der (Val) t Aumlquivalen X z1 X aumlq ==

z oder (z) = wirksame Wertigkeit

oder auch Aumlquivalentzahl

genannt

bull

Saumlure-Base-Aumlquivalent (Neutralisationsaumlquivalent)z ist gleich der Anzahl der H+

oder OH--Ionen die das Teilchen bei voll-staumlndiger Umsetzung abgibt

Beispiele

HCl frac12 H2

SO4

H3

PO4

NaOH frac12 Ba(OH)2

bull

Redox-Aumlquivalentz ist gleich dem Betrag der Differenz der Oxidationszahlen vor und nach der Reaktion desjenigen Atoms das dabei seine Oxidationszahl aumlndert

Beispiele

KMnO4

KBrO351

61

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

bull

Ionen-Aumlquivalentz ist gleich dem Betrag der Ladungszahl des an der Reaktion beteilig-

ten Ions z B beim Ionenaustausch (Ionentauscher) oder bei Faumlllungstitra-tionen

bzw bei der elektrolytischen Abscheidung

bull

chelatometrische

Titrationenz per Definition = 1 ()

Die fruumlher sehr gebraumluchliche Stoffmengeneinheit des Aumlquivalents (1 val) ist offiziell abgeschafft

Die Stoffmenge von Aumlquivalenten n(1z X) wird in der Einheit Mol angegeben Fruumlher

01 Val H2

SO4

jetzt

n(frac12H2

SO4

) = 01 mol

n(H2

SO4

) = 01 mol

bezieht man sich auf Aumlquivalente giltn(frac12H2

SO4

) = 2 bull 01 mol daraus folgt

2 bull n(H2

SO4

) = n(frac12H2

SO4

)

allgemein gilt

n(X) bull z X z1n =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

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Verwendete Groumlszligen in der Maszliganalyse

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1m X) (aumlq m = Masse der Substanz aumlq

X bzw 1z X in Gramm

= m(X) = Masse der Substanz

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1M X) (aumlq M = 1z M(X) Masse von 1 Aumlquivalent (1 Val) der Substanz

X in Gramm pro Val

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1n X) (aumlq n = z bull n(X) = Stoffmenge der Substanz aumlq

X bzw 1z X in

Val

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1c X) (aumlqc = z bull Molaritaumlt

= Aumlquivalentkonzentration

= Normalitaumlt (N) in Val pro Liter

V(L)

= Volumen der Loumlsung in Liter (l)

Gew

= Gramm geloumlste Substanz in 100g Loumlsung

ρ

= Dichte der Loumlsung in Gramm pro Milliliter

(gml)

()

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Beispiele zu Normalitaumlt und Aumlquivalentbull

Welchen Wert hat die Normalitaumlt einer 015 moll H3

PO4

-Loumlsung

n(X) bull z X z1n =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ rArr

3 bull

015 (moll) = 045 (moll) oder 045 n

bull

Wieviel

molar

ist eine KMnO4

-Loumlsung der Normalitaumlt 15 im Sauren bzw imBasischen Medium

MnO4-

+ 8 H+

+ 5 e-

MnO4-

+ 3 e-

Mn2+

+ 4 H2

O

rArr

03 moll

MnO2

rArr

05 mollOH-

bull

Wieviel

ml einer 1 molaren H3

PO4

-Loumlsung werden benoumltigt um 30 ml einer 1 molaren Ca(OH)2

-

Loumlsung vollstaumlndig zu neutralisierenHinweis

c(aumlq

X) = z bull c(X) und n(aumlq

X) = c(aumlq

X) bull V(X) = z bull c(x) bull V(X)

n(aumlq

Ca(OH)2

) = 2 moll bull 003 l = 006 mol

rArr

60 mVal

c(aumlq

H3

PO4

) = 1 moll bull 3 = 3 moll

rArr

3 nl

V(H3

PO4

) = n(aumlq

Ca(OH)2

) c(aumlq

H3

PO4

)

rArr

006 mol 3 moll = 002 l

3 Ca(OH)2

+ 2 H3

PO4

Ca3

(PO4

)2

+ 6 H2

O

rArr

30 ml bull

23 = 20 ml

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Die Normalitaumlt N ist N = c middot

Wertigkeit

Normalitaumlt ist der veraltete Begriff fuumlr Aumlquivalentkonzentration

Die Wertigkeit ist eine ganze Zahl und ist die Anzahl der Protonen die eine Saumlure abgibt Beispielsweise ist 01 molare

HCl-Loumlsung

01 normal da HCl

nur ein Proton abgibt 01 molare

H3

PO4

-Loumlsung ist hingegen 03 normal da sie 3 Protonen abgibt

Normalitaumlt

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Analyse(vom altgriechischen Verb ἀναλύειν

analyeumlin

= aufloumlsen)

Untersuchung der Zusammensetzung eines Stoffes dh Beantwortung von 3Fragen

1 Woraus

(aus welchen Elementen) besteht der Stoff z B Eisensulfid

rArr Qualitative AnalyseAntwort rArr Ergebnis der Qualitativen AnalyseEisensulfid enthaumllt Eisen und Schwefel

2 Wieviel

enthaumllt der Stoff von den einzelnen Bestandteilen

rArr Quantitative Analyse3 Wie

liegt der Stoff vor ndash

wie

ist der Stoff aufgebaut

rArr Strukturanalyse

Begriffsbestimmungen Analyse

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Wieviel

mg Eisen und wieviel

mg Schwefel enthaumllt 1 g EisensulfidAntwort

rArr Ergebnis der Quantitativen Analyse

1 g FeS

enthaumllt 6353 mg Fe und 3647 mg S1 g FeS2

(Pyrit)

enthaumllt 4655 mg Fe und 5345 mg S

Beispiel

5844 g Kochsalz

a)

Na+

und Cl-

b)

1 mol Na+

und 1 mol Cl-

c)

Jedes Na+

ist oktaedrisch

von 6 Cl- jedesChlorid oktaedrisch

von 6 Na+-Ionen als

naumlchste Nachbarn in regelmaumlszligig kubischer Anordnung umgeben rArr Steinsalzgitter

Begriffsbestimmungen Analyse

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AnalysengangProbennahme

Voruntersuchung

Zerkleinerung

Qualitative AnalyseAufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Nachweis

Quantitative AnalyseTrocknen

Einwaage

Aufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Verduumlnnung bzw Anreicherung

Bestimmung

Auswertung

Begriffsbestimmungen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Quantitative AnalyseDefinition

Bestimmung der Menge der vorhandenen Bestandteile

Voraussetzung

Kenntnis der qualitativen Zusammensetzung

Durchfuumlhrung

Substanz loumlsen (evtl Aufschluss) ndash

Trennung der vorhandenen Bestandteile ndashBestimmung der einzelnen Bestandteile

ZB Cu Zn -Trennung durch Faumlllung als SulfideZnS KL

= 11middot10-24

mol2l2

CuS KL

= 86middot10-36

mol2l2

S][H]O[H bull ][S S)(H K

2

23

2-

2S

+

=

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Teilanalyse

Nur die fuumlr ein konkretes Problem wichtigen Bestandteile werden bestimmt

Vollanalyse

Alle in 1 g qualitativ gefundenen Bestandteile werden bestimmt

Spurenanalyse

Zusaumltzlich zur Vollanalyse werden Spuren bestimmt die nur mit Spezialverfahren quantitativ gefunden wurden

Makroanalyse

Einwaage ca 02 -

2 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 01 mg

Halbmikroanalyse

Einwaage ca 005 -

008 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 001 mg

Mikroanalyse

Einwaage ca 0001 -

0015 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 0001 mg (1μg)

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

ReagenzienVerduumlnnte Loumlsungen rarr

frisch ansetzen

1 l Kolben zu 23 mit destilliertem H2

O (VE-Wasser) fuumlllen und anschlieszligend 4 hsieden

10 -

20 mg Glas

verd NH3

20 -

50 mgverd NaOH

400 -

600 mg

Ergebnisbull

In Gewichtsprozenten (Gew ) bei festen und fluumlssigen Proben

bull

In Volumenprozenten (Vol ) bei gasfoumlrmigen Proben

Zahlenangaben so dass die vorletzte Ziffer sicher () die Letzte aber unsicher ist

Grundlage der Berechnung

ist die quantitative Aussage dh die Stoumlchiometrie der zugrunde liegenden Reaktionsgleichung

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Arbeitsmethoden der

Quantitativen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Abdquoklassischeldquo Methoden ndash

vorwiegend chemische ArbeitsmethodenrArr

Bestimmung der Bestandteile durch eine chemische Reaktion

GravimetrieDie zu bestimmende Substanz wird vollstaumlndig gefaumlllt und anschlieszligend der Niederschlag ausgewogenMasse des Niederschlags rarr Ergebnis

Volumetrie

-

Maszliganalyse -

TitrationDie zu bestimmende Substanz wird mit einer Reagenzloumlsung mit bekannter Konzentration vollstaumlndig umgesetztVerbrauch und Konzentration der Reagenzloumlsung rarr Ergebnis Titer Gehalt der Loumlsung

GasanalyseEinzelne Gase werden aus dem Gasgemisch entferntVolumenabnahme rarr Ergebnis

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

B

Instrumentelle (physikalische) ArbeitsmethodenrArr

Messung einer konzentrationsabhaumlngigen physikalischen Groumlszlige

Kalibrierung des Verfahrens durch eine Kalibrierkurve

Elektroanalytische Methodenbull Elektrogravimetrie

(Messung des Gewichtes der elektrolytischen Abscheidung)

bull Konduktometrie

(Messung der Leitfaumlhigkeit einer Elektrolytloumlsung) bull Potentiometrie

(Messung der Potentialaumlnderung)

bull Coulometrie (Messung der benoumltigten Strommenge)

bull Voltammetrie

(Messung von Strom bei bekannten Potential) bull Polarographie

(Messung der elektrisch geladenen Ionen)

Spektroskopische Methodenbull Photometriebull Kolorimetrie

(Messung des absorbierten Lichts)

bull Atomspektroskopiebull Roumlntgenfluoreszenzanalyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Beispiele zur GravimetrieWieviel

Gew Silber enthaumllt ein Silbersalz

Vorgehensweisebull Einwaage (E) von X g Silbersalz Salz loumlsen mit HNO3

ansaumluernbull Faumlllung des Silbers als AgCl

durch Zusatz von HCl

oder NaCl

im Uumlberschuszlig

bull AgCl

abfiltrieren waschen trocknenbull Berechnung des Silbergehaltes aus der Auswaage

(A)

1 mol AgCl

enthaumllt 1 mol Ag14334 g AgCl

enthaumllt 10788 g Ag

Agg F g 14334g 88107 enthaumllt AgClg 1 =

Die Probe enthaumllt dann A bull F g Ag oder Ag Gew E

100 bull F bullA=

A = AuswaageE = Einwaage

F

wird bdquostoumlchiometrischer

Faktorldquo

genannt

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

F gibt an wieviel

Gramm (g) der gesuchten Substanz bzw des zu be- stimmenden Elementes enthalten sind

07526 M(AgCl)M(Ag) F ist Beispiel Im ==

E100FA sdotsdot

Einwaage EAg-Salz

Auswaage

AAgCl

m(Ag)AF

Gew Ag

03205 g 02946 g 02217 g 6917

04005 g 03675 g 02766 g 6906

02884 g 02658 g 02000 g 6935

03557 g 03225 g 02427 g 6823

Die Werte 1 bis 3 stimmen gut uumlberein d h relative Abweichungen kleiner als 1 (1 von 69 asymp

07) der

4 Wert weicht zu stark ab er wird bei der Mittelwert-

bildung

nicht beruumlcksichtigt

Ag Gew 6919 3

6935 6906 6917=

++Das Silbersalz enthaumllt

Zahlenbeispiel zur Gravimetrie

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Beispiel

Gravimetrische Bestimmung von Mg2+

durch Faumlllen als (NH4

)Mg[PO4

]

Reaktion

Mg2+

+ (NH4

)+

+ [PO4

]3-

rarr

(NH4

)Mg[PO4

]

Vorgehensweise Ammoniumsalz

gluumlhen

2 (NH4

)Mg[PO4

] Mg2

P2

O7

+ 2 NH3

uarr

+ H2

Ouarr

1 g Mg2

P2

O7

enthaumllt

ΔT

02185 22256 bull 12431 bull 2

)OPM(Mg 1M(Mg) 2 (Mg)F

722OPMg 722

===

Mg2

P2

O7

= 2 Mol Mg ( 22256 Mg2

P2

O7

4862 g Mg)=

  • Foliennummer 1
  • Beschriftung der Analysengefaumlszlige
  • Wichtig
  • Wichtig
  • Foliennummer 5
  • Foliennummer 6
  • Foliennummer 7
  • Foliennummer 8
  • Foliennummer 9
  • Foliennummer 10
  • Foliennummer 11
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  • Foliennummer 20
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Page 4: Praktikum „Quantitative Analysen“ · Seminar „Quantitative Analysen“ Volker von der Gönna; WS 2010/11 Wichtig • Nur die Quanti-Chemikalien verwenden, nicht die Biltz-Chemikalien

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Wichtig

1

Die Laborwaage dient nur zur groben Waumlgung einzusetzender Chemikalien Gewichtskonstanz und Ausbeuten werden an den Analysenwaagen bestimmt

2

Im Trockenschrank in dem auch Chemikalien getrocknet werden sollen die Glasgeraumlte (beschriften) unten die Chemikalien oben gelagert werden

3

Exsikkator

mit CaCl2

befuumlllen bei Unterdruck laaaaangsam

beluumlften sonst stauben die Chemikalien

hoch

Allgemeines

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

1 Teil

Begriffsbestimmungen

Synthese

Stoumlchiometrie

Aumlquivalent

Normalitaumlt

Analyse

Begriffsbestimmungen

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Synthese(aus dem griechischem σύνθεση -

syacutenthessi

bzw spaumltlateinisch synthesis

=

Zusammensetzung)

Ausgehend von verschiedenen Ausgangsstoffen wird ein neuer Stoff () hergestellt

Hg2+(fl) + S2-(fl) rarr

HgSdarr

M + 2 B + 8 NH4

F rarr

[MII(NH3

)6

][BF4

]2

+ 2 NH3

uarr

+ 4 H2

uarr

BF3

(g) + NH3

(g) rarr

BF3

bull NH3

darr

Umsetzungen

bull fest ndash

fest bull fluumlssig -

fluumlssigbull fest ndash

fluumlssig

bull fluumlssig -

gasfoumlrmig

bull fest ndash

gasfoumlrmig bull gasfoumlrmig ndash

gasfoumlrmig

Begriffsbestimmungen Synthese

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Stoumlchiometrie(aus dem Griechischen bdquoStoicheonldquo = Grundstoff und bdquometreinldquo = messen)

Die Stoumlchiometrie

befaszligt

sich mit den Massenverhaumlltnissen und den Stoff-mengenverhaumlltnissen

in chemischen Verbindungen und bei chemischen

Reaktionen

Stoumlchiometrische

Berechnungen stuumltzen sich auf 3 wichtige Grundgesetze(Massengesetzen)

1

bdquoGesetz von der Erhaltung der Masseldquo1785 Antoine Laurent de Lavoisier

bdquoNichts wird bei den Operationen kuumlnstlicher oder natuumlr-licher

Art geschaffen und es kann als Axiom angesehen

werden dass bei jeder Operation eine gleiche Quantitaumlt Materie vor und nach der Operation existiertldquo

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

rarr

gilt im Bereich der Meszliggenauigkeit

()

bei chemischen Reaktionen

Der Massenerhaltungssatz

ist gekoppelt mit dem Energieerhaltungssatz

uumlber die Gleichung

E

= mc2

Da diese Umwandlung aber vor allem bei Kernspaltung und Kernfusion auftritt und auch nur einen geringen Bruchteil der Masse ausmacht sagt man dass die Ge-samtmasse

eines abgeschlossenen Systems sich nicht aumlndere

2

bdquoGesetz der konstanten Proportionenldquo1794 Joseph-Louis Proust

Das Gesetz der konstanten Proportionen

besagt dass die Elemente in einer bestimmten chemischen Verbindung immer im gleichen Massenverhaumlltnissen vorkommen NaCl

zum Beispiel

enthaumllt immer 40 Na und 60 Cl

A + B rarr

ABB

Amm const =

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

3

bdquoGesetz der multiplen Proportionenldquo1808 John Dalton

Manche Elemente koumlnnen miteinander eine Reihe von verschie-denen Verbindungen bilden Beispielsweise bestehen Wasser (H2

O) und Wasserstoffperoxid

(H2

O2

) aus H2

und O2

Im Wasser-stoffperoxid

ist jedoch fuumlr den gleichen Wasserstoffanteil genau

doppelt soviel Sauerstoff enthalten wie im WasserDas Gesetz der multiplen Proportionen

besagt dass sich die

Massenanteile der beiden Elemente in allen Verbindungen durch kleine ganze Zahlen ausdruumlcken lassen

Daltons Atomhypothese (1808)1)

Materie besteht aus kleinsten Teilchen oder Atomen

2)

Atome sind unteilbar und koumlnnen weder geschaffen noch zerstoumlrt werden 3)

Alle Atome eines chemischen Elements sind untereinander gleich sie unter-scheiden sich jedoch nur in der Masse von denen anderer

4)

Atome koumlnnen chem Bindungen eingehen u aus diesen wieder geloumlst werden 5)

Das Teilchen einer Verbindung wird aus einer bestimmten stets gleichen An-zahl von Atomen der Elemente gebildet aus denen die Verbindung besteht

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Aumlquivalent oder AumlquivalentteilchenZur Vereinfachung von Berechnungen in der Maszliganalyse werden alle

Groumlszligen

auf ein Aumlquivalent der Substanz bezogen

X rArr

aumlq

X

rArr X Substanz der (Val) t Aumlquivalen X z1 X aumlq ==

z oder (z) = wirksame Wertigkeit

oder auch Aumlquivalentzahl

genannt

bull

Saumlure-Base-Aumlquivalent (Neutralisationsaumlquivalent)z ist gleich der Anzahl der H+

oder OH--Ionen die das Teilchen bei voll-staumlndiger Umsetzung abgibt

Beispiele

HCl frac12 H2

SO4

H3

PO4

NaOH frac12 Ba(OH)2

bull

Redox-Aumlquivalentz ist gleich dem Betrag der Differenz der Oxidationszahlen vor und nach der Reaktion desjenigen Atoms das dabei seine Oxidationszahl aumlndert

Beispiele

KMnO4

KBrO351

61

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bull

Ionen-Aumlquivalentz ist gleich dem Betrag der Ladungszahl des an der Reaktion beteilig-

ten Ions z B beim Ionenaustausch (Ionentauscher) oder bei Faumlllungstitra-tionen

bzw bei der elektrolytischen Abscheidung

bull

chelatometrische

Titrationenz per Definition = 1 ()

Die fruumlher sehr gebraumluchliche Stoffmengeneinheit des Aumlquivalents (1 val) ist offiziell abgeschafft

Die Stoffmenge von Aumlquivalenten n(1z X) wird in der Einheit Mol angegeben Fruumlher

01 Val H2

SO4

jetzt

n(frac12H2

SO4

) = 01 mol

n(H2

SO4

) = 01 mol

bezieht man sich auf Aumlquivalente giltn(frac12H2

SO4

) = 2 bull 01 mol daraus folgt

2 bull n(H2

SO4

) = n(frac12H2

SO4

)

allgemein gilt

n(X) bull z X z1n =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Verwendete Groumlszligen in der Maszliganalyse

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1m X) (aumlq m = Masse der Substanz aumlq

X bzw 1z X in Gramm

= m(X) = Masse der Substanz

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1M X) (aumlq M = 1z M(X) Masse von 1 Aumlquivalent (1 Val) der Substanz

X in Gramm pro Val

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1n X) (aumlq n = z bull n(X) = Stoffmenge der Substanz aumlq

X bzw 1z X in

Val

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1c X) (aumlqc = z bull Molaritaumlt

= Aumlquivalentkonzentration

= Normalitaumlt (N) in Val pro Liter

V(L)

= Volumen der Loumlsung in Liter (l)

Gew

= Gramm geloumlste Substanz in 100g Loumlsung

ρ

= Dichte der Loumlsung in Gramm pro Milliliter

(gml)

()

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Beispiele zu Normalitaumlt und Aumlquivalentbull

Welchen Wert hat die Normalitaumlt einer 015 moll H3

PO4

-Loumlsung

n(X) bull z X z1n =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ rArr

3 bull

015 (moll) = 045 (moll) oder 045 n

bull

Wieviel

molar

ist eine KMnO4

-Loumlsung der Normalitaumlt 15 im Sauren bzw imBasischen Medium

MnO4-

+ 8 H+

+ 5 e-

MnO4-

+ 3 e-

Mn2+

+ 4 H2

O

rArr

03 moll

MnO2

rArr

05 mollOH-

bull

Wieviel

ml einer 1 molaren H3

PO4

-Loumlsung werden benoumltigt um 30 ml einer 1 molaren Ca(OH)2

-

Loumlsung vollstaumlndig zu neutralisierenHinweis

c(aumlq

X) = z bull c(X) und n(aumlq

X) = c(aumlq

X) bull V(X) = z bull c(x) bull V(X)

n(aumlq

Ca(OH)2

) = 2 moll bull 003 l = 006 mol

rArr

60 mVal

c(aumlq

H3

PO4

) = 1 moll bull 3 = 3 moll

rArr

3 nl

V(H3

PO4

) = n(aumlq

Ca(OH)2

) c(aumlq

H3

PO4

)

rArr

006 mol 3 moll = 002 l

3 Ca(OH)2

+ 2 H3

PO4

Ca3

(PO4

)2

+ 6 H2

O

rArr

30 ml bull

23 = 20 ml

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Die Normalitaumlt N ist N = c middot

Wertigkeit

Normalitaumlt ist der veraltete Begriff fuumlr Aumlquivalentkonzentration

Die Wertigkeit ist eine ganze Zahl und ist die Anzahl der Protonen die eine Saumlure abgibt Beispielsweise ist 01 molare

HCl-Loumlsung

01 normal da HCl

nur ein Proton abgibt 01 molare

H3

PO4

-Loumlsung ist hingegen 03 normal da sie 3 Protonen abgibt

Normalitaumlt

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Analyse(vom altgriechischen Verb ἀναλύειν

analyeumlin

= aufloumlsen)

Untersuchung der Zusammensetzung eines Stoffes dh Beantwortung von 3Fragen

1 Woraus

(aus welchen Elementen) besteht der Stoff z B Eisensulfid

rArr Qualitative AnalyseAntwort rArr Ergebnis der Qualitativen AnalyseEisensulfid enthaumllt Eisen und Schwefel

2 Wieviel

enthaumllt der Stoff von den einzelnen Bestandteilen

rArr Quantitative Analyse3 Wie

liegt der Stoff vor ndash

wie

ist der Stoff aufgebaut

rArr Strukturanalyse

Begriffsbestimmungen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Wieviel

mg Eisen und wieviel

mg Schwefel enthaumllt 1 g EisensulfidAntwort

rArr Ergebnis der Quantitativen Analyse

1 g FeS

enthaumllt 6353 mg Fe und 3647 mg S1 g FeS2

(Pyrit)

enthaumllt 4655 mg Fe und 5345 mg S

Beispiel

5844 g Kochsalz

a)

Na+

und Cl-

b)

1 mol Na+

und 1 mol Cl-

c)

Jedes Na+

ist oktaedrisch

von 6 Cl- jedesChlorid oktaedrisch

von 6 Na+-Ionen als

naumlchste Nachbarn in regelmaumlszligig kubischer Anordnung umgeben rArr Steinsalzgitter

Begriffsbestimmungen Analyse

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AnalysengangProbennahme

Voruntersuchung

Zerkleinerung

Qualitative AnalyseAufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Nachweis

Quantitative AnalyseTrocknen

Einwaage

Aufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Verduumlnnung bzw Anreicherung

Bestimmung

Auswertung

Begriffsbestimmungen Analyse

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Quantitative AnalyseDefinition

Bestimmung der Menge der vorhandenen Bestandteile

Voraussetzung

Kenntnis der qualitativen Zusammensetzung

Durchfuumlhrung

Substanz loumlsen (evtl Aufschluss) ndash

Trennung der vorhandenen Bestandteile ndashBestimmung der einzelnen Bestandteile

ZB Cu Zn -Trennung durch Faumlllung als SulfideZnS KL

= 11middot10-24

mol2l2

CuS KL

= 86middot10-36

mol2l2

S][H]O[H bull ][S S)(H K

2

23

2-

2S

+

=

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Teilanalyse

Nur die fuumlr ein konkretes Problem wichtigen Bestandteile werden bestimmt

Vollanalyse

Alle in 1 g qualitativ gefundenen Bestandteile werden bestimmt

Spurenanalyse

Zusaumltzlich zur Vollanalyse werden Spuren bestimmt die nur mit Spezialverfahren quantitativ gefunden wurden

Makroanalyse

Einwaage ca 02 -

2 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 01 mg

Halbmikroanalyse

Einwaage ca 005 -

008 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 001 mg

Mikroanalyse

Einwaage ca 0001 -

0015 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 0001 mg (1μg)

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

ReagenzienVerduumlnnte Loumlsungen rarr

frisch ansetzen

1 l Kolben zu 23 mit destilliertem H2

O (VE-Wasser) fuumlllen und anschlieszligend 4 hsieden

10 -

20 mg Glas

verd NH3

20 -

50 mgverd NaOH

400 -

600 mg

Ergebnisbull

In Gewichtsprozenten (Gew ) bei festen und fluumlssigen Proben

bull

In Volumenprozenten (Vol ) bei gasfoumlrmigen Proben

Zahlenangaben so dass die vorletzte Ziffer sicher () die Letzte aber unsicher ist

Grundlage der Berechnung

ist die quantitative Aussage dh die Stoumlchiometrie der zugrunde liegenden Reaktionsgleichung

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

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Arbeitsmethoden der

Quantitativen Analyse

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Abdquoklassischeldquo Methoden ndash

vorwiegend chemische ArbeitsmethodenrArr

Bestimmung der Bestandteile durch eine chemische Reaktion

GravimetrieDie zu bestimmende Substanz wird vollstaumlndig gefaumlllt und anschlieszligend der Niederschlag ausgewogenMasse des Niederschlags rarr Ergebnis

Volumetrie

-

Maszliganalyse -

TitrationDie zu bestimmende Substanz wird mit einer Reagenzloumlsung mit bekannter Konzentration vollstaumlndig umgesetztVerbrauch und Konzentration der Reagenzloumlsung rarr Ergebnis Titer Gehalt der Loumlsung

GasanalyseEinzelne Gase werden aus dem Gasgemisch entferntVolumenabnahme rarr Ergebnis

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

B

Instrumentelle (physikalische) ArbeitsmethodenrArr

Messung einer konzentrationsabhaumlngigen physikalischen Groumlszlige

Kalibrierung des Verfahrens durch eine Kalibrierkurve

Elektroanalytische Methodenbull Elektrogravimetrie

(Messung des Gewichtes der elektrolytischen Abscheidung)

bull Konduktometrie

(Messung der Leitfaumlhigkeit einer Elektrolytloumlsung) bull Potentiometrie

(Messung der Potentialaumlnderung)

bull Coulometrie (Messung der benoumltigten Strommenge)

bull Voltammetrie

(Messung von Strom bei bekannten Potential) bull Polarographie

(Messung der elektrisch geladenen Ionen)

Spektroskopische Methodenbull Photometriebull Kolorimetrie

(Messung des absorbierten Lichts)

bull Atomspektroskopiebull Roumlntgenfluoreszenzanalyse

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Beispiele zur GravimetrieWieviel

Gew Silber enthaumllt ein Silbersalz

Vorgehensweisebull Einwaage (E) von X g Silbersalz Salz loumlsen mit HNO3

ansaumluernbull Faumlllung des Silbers als AgCl

durch Zusatz von HCl

oder NaCl

im Uumlberschuszlig

bull AgCl

abfiltrieren waschen trocknenbull Berechnung des Silbergehaltes aus der Auswaage

(A)

1 mol AgCl

enthaumllt 1 mol Ag14334 g AgCl

enthaumllt 10788 g Ag

Agg F g 14334g 88107 enthaumllt AgClg 1 =

Die Probe enthaumllt dann A bull F g Ag oder Ag Gew E

100 bull F bullA=

A = AuswaageE = Einwaage

F

wird bdquostoumlchiometrischer

Faktorldquo

genannt

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

F gibt an wieviel

Gramm (g) der gesuchten Substanz bzw des zu be- stimmenden Elementes enthalten sind

07526 M(AgCl)M(Ag) F ist Beispiel Im ==

E100FA sdotsdot

Einwaage EAg-Salz

Auswaage

AAgCl

m(Ag)AF

Gew Ag

03205 g 02946 g 02217 g 6917

04005 g 03675 g 02766 g 6906

02884 g 02658 g 02000 g 6935

03557 g 03225 g 02427 g 6823

Die Werte 1 bis 3 stimmen gut uumlberein d h relative Abweichungen kleiner als 1 (1 von 69 asymp

07) der

4 Wert weicht zu stark ab er wird bei der Mittelwert-

bildung

nicht beruumlcksichtigt

Ag Gew 6919 3

6935 6906 6917=

++Das Silbersalz enthaumllt

Zahlenbeispiel zur Gravimetrie

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Beispiel

Gravimetrische Bestimmung von Mg2+

durch Faumlllen als (NH4

)Mg[PO4

]

Reaktion

Mg2+

+ (NH4

)+

+ [PO4

]3-

rarr

(NH4

)Mg[PO4

]

Vorgehensweise Ammoniumsalz

gluumlhen

2 (NH4

)Mg[PO4

] Mg2

P2

O7

+ 2 NH3

uarr

+ H2

Ouarr

1 g Mg2

P2

O7

enthaumllt

ΔT

02185 22256 bull 12431 bull 2

)OPM(Mg 1M(Mg) 2 (Mg)F

722OPMg 722

===

Mg2

P2

O7

= 2 Mol Mg ( 22256 Mg2

P2

O7

4862 g Mg)=

  • Foliennummer 1
  • Beschriftung der Analysengefaumlszlige
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Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

1 Teil

Begriffsbestimmungen

Synthese

Stoumlchiometrie

Aumlquivalent

Normalitaumlt

Analyse

Begriffsbestimmungen

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Synthese(aus dem griechischem σύνθεση -

syacutenthessi

bzw spaumltlateinisch synthesis

=

Zusammensetzung)

Ausgehend von verschiedenen Ausgangsstoffen wird ein neuer Stoff () hergestellt

Hg2+(fl) + S2-(fl) rarr

HgSdarr

M + 2 B + 8 NH4

F rarr

[MII(NH3

)6

][BF4

]2

+ 2 NH3

uarr

+ 4 H2

uarr

BF3

(g) + NH3

(g) rarr

BF3

bull NH3

darr

Umsetzungen

bull fest ndash

fest bull fluumlssig -

fluumlssigbull fest ndash

fluumlssig

bull fluumlssig -

gasfoumlrmig

bull fest ndash

gasfoumlrmig bull gasfoumlrmig ndash

gasfoumlrmig

Begriffsbestimmungen Synthese

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Stoumlchiometrie(aus dem Griechischen bdquoStoicheonldquo = Grundstoff und bdquometreinldquo = messen)

Die Stoumlchiometrie

befaszligt

sich mit den Massenverhaumlltnissen und den Stoff-mengenverhaumlltnissen

in chemischen Verbindungen und bei chemischen

Reaktionen

Stoumlchiometrische

Berechnungen stuumltzen sich auf 3 wichtige Grundgesetze(Massengesetzen)

1

bdquoGesetz von der Erhaltung der Masseldquo1785 Antoine Laurent de Lavoisier

bdquoNichts wird bei den Operationen kuumlnstlicher oder natuumlr-licher

Art geschaffen und es kann als Axiom angesehen

werden dass bei jeder Operation eine gleiche Quantitaumlt Materie vor und nach der Operation existiertldquo

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

rarr

gilt im Bereich der Meszliggenauigkeit

()

bei chemischen Reaktionen

Der Massenerhaltungssatz

ist gekoppelt mit dem Energieerhaltungssatz

uumlber die Gleichung

E

= mc2

Da diese Umwandlung aber vor allem bei Kernspaltung und Kernfusion auftritt und auch nur einen geringen Bruchteil der Masse ausmacht sagt man dass die Ge-samtmasse

eines abgeschlossenen Systems sich nicht aumlndere

2

bdquoGesetz der konstanten Proportionenldquo1794 Joseph-Louis Proust

Das Gesetz der konstanten Proportionen

besagt dass die Elemente in einer bestimmten chemischen Verbindung immer im gleichen Massenverhaumlltnissen vorkommen NaCl

zum Beispiel

enthaumllt immer 40 Na und 60 Cl

A + B rarr

ABB

Amm const =

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

3

bdquoGesetz der multiplen Proportionenldquo1808 John Dalton

Manche Elemente koumlnnen miteinander eine Reihe von verschie-denen Verbindungen bilden Beispielsweise bestehen Wasser (H2

O) und Wasserstoffperoxid

(H2

O2

) aus H2

und O2

Im Wasser-stoffperoxid

ist jedoch fuumlr den gleichen Wasserstoffanteil genau

doppelt soviel Sauerstoff enthalten wie im WasserDas Gesetz der multiplen Proportionen

besagt dass sich die

Massenanteile der beiden Elemente in allen Verbindungen durch kleine ganze Zahlen ausdruumlcken lassen

Daltons Atomhypothese (1808)1)

Materie besteht aus kleinsten Teilchen oder Atomen

2)

Atome sind unteilbar und koumlnnen weder geschaffen noch zerstoumlrt werden 3)

Alle Atome eines chemischen Elements sind untereinander gleich sie unter-scheiden sich jedoch nur in der Masse von denen anderer

4)

Atome koumlnnen chem Bindungen eingehen u aus diesen wieder geloumlst werden 5)

Das Teilchen einer Verbindung wird aus einer bestimmten stets gleichen An-zahl von Atomen der Elemente gebildet aus denen die Verbindung besteht

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Aumlquivalent oder AumlquivalentteilchenZur Vereinfachung von Berechnungen in der Maszliganalyse werden alle

Groumlszligen

auf ein Aumlquivalent der Substanz bezogen

X rArr

aumlq

X

rArr X Substanz der (Val) t Aumlquivalen X z1 X aumlq ==

z oder (z) = wirksame Wertigkeit

oder auch Aumlquivalentzahl

genannt

bull

Saumlure-Base-Aumlquivalent (Neutralisationsaumlquivalent)z ist gleich der Anzahl der H+

oder OH--Ionen die das Teilchen bei voll-staumlndiger Umsetzung abgibt

Beispiele

HCl frac12 H2

SO4

H3

PO4

NaOH frac12 Ba(OH)2

bull

Redox-Aumlquivalentz ist gleich dem Betrag der Differenz der Oxidationszahlen vor und nach der Reaktion desjenigen Atoms das dabei seine Oxidationszahl aumlndert

Beispiele

KMnO4

KBrO351

61

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

bull

Ionen-Aumlquivalentz ist gleich dem Betrag der Ladungszahl des an der Reaktion beteilig-

ten Ions z B beim Ionenaustausch (Ionentauscher) oder bei Faumlllungstitra-tionen

bzw bei der elektrolytischen Abscheidung

bull

chelatometrische

Titrationenz per Definition = 1 ()

Die fruumlher sehr gebraumluchliche Stoffmengeneinheit des Aumlquivalents (1 val) ist offiziell abgeschafft

Die Stoffmenge von Aumlquivalenten n(1z X) wird in der Einheit Mol angegeben Fruumlher

01 Val H2

SO4

jetzt

n(frac12H2

SO4

) = 01 mol

n(H2

SO4

) = 01 mol

bezieht man sich auf Aumlquivalente giltn(frac12H2

SO4

) = 2 bull 01 mol daraus folgt

2 bull n(H2

SO4

) = n(frac12H2

SO4

)

allgemein gilt

n(X) bull z X z1n =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Verwendete Groumlszligen in der Maszliganalyse

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1m X) (aumlq m = Masse der Substanz aumlq

X bzw 1z X in Gramm

= m(X) = Masse der Substanz

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1M X) (aumlq M = 1z M(X) Masse von 1 Aumlquivalent (1 Val) der Substanz

X in Gramm pro Val

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1n X) (aumlq n = z bull n(X) = Stoffmenge der Substanz aumlq

X bzw 1z X in

Val

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1c X) (aumlqc = z bull Molaritaumlt

= Aumlquivalentkonzentration

= Normalitaumlt (N) in Val pro Liter

V(L)

= Volumen der Loumlsung in Liter (l)

Gew

= Gramm geloumlste Substanz in 100g Loumlsung

ρ

= Dichte der Loumlsung in Gramm pro Milliliter

(gml)

()

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Beispiele zu Normalitaumlt und Aumlquivalentbull

Welchen Wert hat die Normalitaumlt einer 015 moll H3

PO4

-Loumlsung

n(X) bull z X z1n =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ rArr

3 bull

015 (moll) = 045 (moll) oder 045 n

bull

Wieviel

molar

ist eine KMnO4

-Loumlsung der Normalitaumlt 15 im Sauren bzw imBasischen Medium

MnO4-

+ 8 H+

+ 5 e-

MnO4-

+ 3 e-

Mn2+

+ 4 H2

O

rArr

03 moll

MnO2

rArr

05 mollOH-

bull

Wieviel

ml einer 1 molaren H3

PO4

-Loumlsung werden benoumltigt um 30 ml einer 1 molaren Ca(OH)2

-

Loumlsung vollstaumlndig zu neutralisierenHinweis

c(aumlq

X) = z bull c(X) und n(aumlq

X) = c(aumlq

X) bull V(X) = z bull c(x) bull V(X)

n(aumlq

Ca(OH)2

) = 2 moll bull 003 l = 006 mol

rArr

60 mVal

c(aumlq

H3

PO4

) = 1 moll bull 3 = 3 moll

rArr

3 nl

V(H3

PO4

) = n(aumlq

Ca(OH)2

) c(aumlq

H3

PO4

)

rArr

006 mol 3 moll = 002 l

3 Ca(OH)2

+ 2 H3

PO4

Ca3

(PO4

)2

+ 6 H2

O

rArr

30 ml bull

23 = 20 ml

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Die Normalitaumlt N ist N = c middot

Wertigkeit

Normalitaumlt ist der veraltete Begriff fuumlr Aumlquivalentkonzentration

Die Wertigkeit ist eine ganze Zahl und ist die Anzahl der Protonen die eine Saumlure abgibt Beispielsweise ist 01 molare

HCl-Loumlsung

01 normal da HCl

nur ein Proton abgibt 01 molare

H3

PO4

-Loumlsung ist hingegen 03 normal da sie 3 Protonen abgibt

Normalitaumlt

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Analyse(vom altgriechischen Verb ἀναλύειν

analyeumlin

= aufloumlsen)

Untersuchung der Zusammensetzung eines Stoffes dh Beantwortung von 3Fragen

1 Woraus

(aus welchen Elementen) besteht der Stoff z B Eisensulfid

rArr Qualitative AnalyseAntwort rArr Ergebnis der Qualitativen AnalyseEisensulfid enthaumllt Eisen und Schwefel

2 Wieviel

enthaumllt der Stoff von den einzelnen Bestandteilen

rArr Quantitative Analyse3 Wie

liegt der Stoff vor ndash

wie

ist der Stoff aufgebaut

rArr Strukturanalyse

Begriffsbestimmungen Analyse

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Wieviel

mg Eisen und wieviel

mg Schwefel enthaumllt 1 g EisensulfidAntwort

rArr Ergebnis der Quantitativen Analyse

1 g FeS

enthaumllt 6353 mg Fe und 3647 mg S1 g FeS2

(Pyrit)

enthaumllt 4655 mg Fe und 5345 mg S

Beispiel

5844 g Kochsalz

a)

Na+

und Cl-

b)

1 mol Na+

und 1 mol Cl-

c)

Jedes Na+

ist oktaedrisch

von 6 Cl- jedesChlorid oktaedrisch

von 6 Na+-Ionen als

naumlchste Nachbarn in regelmaumlszligig kubischer Anordnung umgeben rArr Steinsalzgitter

Begriffsbestimmungen Analyse

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AnalysengangProbennahme

Voruntersuchung

Zerkleinerung

Qualitative AnalyseAufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Nachweis

Quantitative AnalyseTrocknen

Einwaage

Aufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Verduumlnnung bzw Anreicherung

Bestimmung

Auswertung

Begriffsbestimmungen Analyse

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Quantitative AnalyseDefinition

Bestimmung der Menge der vorhandenen Bestandteile

Voraussetzung

Kenntnis der qualitativen Zusammensetzung

Durchfuumlhrung

Substanz loumlsen (evtl Aufschluss) ndash

Trennung der vorhandenen Bestandteile ndashBestimmung der einzelnen Bestandteile

ZB Cu Zn -Trennung durch Faumlllung als SulfideZnS KL

= 11middot10-24

mol2l2

CuS KL

= 86middot10-36

mol2l2

S][H]O[H bull ][S S)(H K

2

23

2-

2S

+

=

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

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Teilanalyse

Nur die fuumlr ein konkretes Problem wichtigen Bestandteile werden bestimmt

Vollanalyse

Alle in 1 g qualitativ gefundenen Bestandteile werden bestimmt

Spurenanalyse

Zusaumltzlich zur Vollanalyse werden Spuren bestimmt die nur mit Spezialverfahren quantitativ gefunden wurden

Makroanalyse

Einwaage ca 02 -

2 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 01 mg

Halbmikroanalyse

Einwaage ca 005 -

008 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 001 mg

Mikroanalyse

Einwaage ca 0001 -

0015 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 0001 mg (1μg)

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

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ReagenzienVerduumlnnte Loumlsungen rarr

frisch ansetzen

1 l Kolben zu 23 mit destilliertem H2

O (VE-Wasser) fuumlllen und anschlieszligend 4 hsieden

10 -

20 mg Glas

verd NH3

20 -

50 mgverd NaOH

400 -

600 mg

Ergebnisbull

In Gewichtsprozenten (Gew ) bei festen und fluumlssigen Proben

bull

In Volumenprozenten (Vol ) bei gasfoumlrmigen Proben

Zahlenangaben so dass die vorletzte Ziffer sicher () die Letzte aber unsicher ist

Grundlage der Berechnung

ist die quantitative Aussage dh die Stoumlchiometrie der zugrunde liegenden Reaktionsgleichung

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

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Arbeitsmethoden der

Quantitativen Analyse

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Abdquoklassischeldquo Methoden ndash

vorwiegend chemische ArbeitsmethodenrArr

Bestimmung der Bestandteile durch eine chemische Reaktion

GravimetrieDie zu bestimmende Substanz wird vollstaumlndig gefaumlllt und anschlieszligend der Niederschlag ausgewogenMasse des Niederschlags rarr Ergebnis

Volumetrie

-

Maszliganalyse -

TitrationDie zu bestimmende Substanz wird mit einer Reagenzloumlsung mit bekannter Konzentration vollstaumlndig umgesetztVerbrauch und Konzentration der Reagenzloumlsung rarr Ergebnis Titer Gehalt der Loumlsung

GasanalyseEinzelne Gase werden aus dem Gasgemisch entferntVolumenabnahme rarr Ergebnis

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

B

Instrumentelle (physikalische) ArbeitsmethodenrArr

Messung einer konzentrationsabhaumlngigen physikalischen Groumlszlige

Kalibrierung des Verfahrens durch eine Kalibrierkurve

Elektroanalytische Methodenbull Elektrogravimetrie

(Messung des Gewichtes der elektrolytischen Abscheidung)

bull Konduktometrie

(Messung der Leitfaumlhigkeit einer Elektrolytloumlsung) bull Potentiometrie

(Messung der Potentialaumlnderung)

bull Coulometrie (Messung der benoumltigten Strommenge)

bull Voltammetrie

(Messung von Strom bei bekannten Potential) bull Polarographie

(Messung der elektrisch geladenen Ionen)

Spektroskopische Methodenbull Photometriebull Kolorimetrie

(Messung des absorbierten Lichts)

bull Atomspektroskopiebull Roumlntgenfluoreszenzanalyse

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Beispiele zur GravimetrieWieviel

Gew Silber enthaumllt ein Silbersalz

Vorgehensweisebull Einwaage (E) von X g Silbersalz Salz loumlsen mit HNO3

ansaumluernbull Faumlllung des Silbers als AgCl

durch Zusatz von HCl

oder NaCl

im Uumlberschuszlig

bull AgCl

abfiltrieren waschen trocknenbull Berechnung des Silbergehaltes aus der Auswaage

(A)

1 mol AgCl

enthaumllt 1 mol Ag14334 g AgCl

enthaumllt 10788 g Ag

Agg F g 14334g 88107 enthaumllt AgClg 1 =

Die Probe enthaumllt dann A bull F g Ag oder Ag Gew E

100 bull F bullA=

A = AuswaageE = Einwaage

F

wird bdquostoumlchiometrischer

Faktorldquo

genannt

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

F gibt an wieviel

Gramm (g) der gesuchten Substanz bzw des zu be- stimmenden Elementes enthalten sind

07526 M(AgCl)M(Ag) F ist Beispiel Im ==

E100FA sdotsdot

Einwaage EAg-Salz

Auswaage

AAgCl

m(Ag)AF

Gew Ag

03205 g 02946 g 02217 g 6917

04005 g 03675 g 02766 g 6906

02884 g 02658 g 02000 g 6935

03557 g 03225 g 02427 g 6823

Die Werte 1 bis 3 stimmen gut uumlberein d h relative Abweichungen kleiner als 1 (1 von 69 asymp

07) der

4 Wert weicht zu stark ab er wird bei der Mittelwert-

bildung

nicht beruumlcksichtigt

Ag Gew 6919 3

6935 6906 6917=

++Das Silbersalz enthaumllt

Zahlenbeispiel zur Gravimetrie

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Beispiel

Gravimetrische Bestimmung von Mg2+

durch Faumlllen als (NH4

)Mg[PO4

]

Reaktion

Mg2+

+ (NH4

)+

+ [PO4

]3-

rarr

(NH4

)Mg[PO4

]

Vorgehensweise Ammoniumsalz

gluumlhen

2 (NH4

)Mg[PO4

] Mg2

P2

O7

+ 2 NH3

uarr

+ H2

Ouarr

1 g Mg2

P2

O7

enthaumllt

ΔT

02185 22256 bull 12431 bull 2

)OPM(Mg 1M(Mg) 2 (Mg)F

722OPMg 722

===

Mg2

P2

O7

= 2 Mol Mg ( 22256 Mg2

P2

O7

4862 g Mg)=

  • Foliennummer 1
  • Beschriftung der Analysengefaumlszlige
  • Wichtig
  • Wichtig
  • Foliennummer 5
  • Foliennummer 6
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  • Foliennummer 18
  • Foliennummer 19
  • Foliennummer 20
  • Foliennummer 21
  • Foliennummer 22
  • Foliennummer 23
  • Foliennummer 24
  • Foliennummer 25
  • Foliennummer 26
Page 6: Praktikum „Quantitative Analysen“ · Seminar „Quantitative Analysen“ Volker von der Gönna; WS 2010/11 Wichtig • Nur die Quanti-Chemikalien verwenden, nicht die Biltz-Chemikalien

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Synthese(aus dem griechischem σύνθεση -

syacutenthessi

bzw spaumltlateinisch synthesis

=

Zusammensetzung)

Ausgehend von verschiedenen Ausgangsstoffen wird ein neuer Stoff () hergestellt

Hg2+(fl) + S2-(fl) rarr

HgSdarr

M + 2 B + 8 NH4

F rarr

[MII(NH3

)6

][BF4

]2

+ 2 NH3

uarr

+ 4 H2

uarr

BF3

(g) + NH3

(g) rarr

BF3

bull NH3

darr

Umsetzungen

bull fest ndash

fest bull fluumlssig -

fluumlssigbull fest ndash

fluumlssig

bull fluumlssig -

gasfoumlrmig

bull fest ndash

gasfoumlrmig bull gasfoumlrmig ndash

gasfoumlrmig

Begriffsbestimmungen Synthese

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Stoumlchiometrie(aus dem Griechischen bdquoStoicheonldquo = Grundstoff und bdquometreinldquo = messen)

Die Stoumlchiometrie

befaszligt

sich mit den Massenverhaumlltnissen und den Stoff-mengenverhaumlltnissen

in chemischen Verbindungen und bei chemischen

Reaktionen

Stoumlchiometrische

Berechnungen stuumltzen sich auf 3 wichtige Grundgesetze(Massengesetzen)

1

bdquoGesetz von der Erhaltung der Masseldquo1785 Antoine Laurent de Lavoisier

bdquoNichts wird bei den Operationen kuumlnstlicher oder natuumlr-licher

Art geschaffen und es kann als Axiom angesehen

werden dass bei jeder Operation eine gleiche Quantitaumlt Materie vor und nach der Operation existiertldquo

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

rarr

gilt im Bereich der Meszliggenauigkeit

()

bei chemischen Reaktionen

Der Massenerhaltungssatz

ist gekoppelt mit dem Energieerhaltungssatz

uumlber die Gleichung

E

= mc2

Da diese Umwandlung aber vor allem bei Kernspaltung und Kernfusion auftritt und auch nur einen geringen Bruchteil der Masse ausmacht sagt man dass die Ge-samtmasse

eines abgeschlossenen Systems sich nicht aumlndere

2

bdquoGesetz der konstanten Proportionenldquo1794 Joseph-Louis Proust

Das Gesetz der konstanten Proportionen

besagt dass die Elemente in einer bestimmten chemischen Verbindung immer im gleichen Massenverhaumlltnissen vorkommen NaCl

zum Beispiel

enthaumllt immer 40 Na und 60 Cl

A + B rarr

ABB

Amm const =

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3

bdquoGesetz der multiplen Proportionenldquo1808 John Dalton

Manche Elemente koumlnnen miteinander eine Reihe von verschie-denen Verbindungen bilden Beispielsweise bestehen Wasser (H2

O) und Wasserstoffperoxid

(H2

O2

) aus H2

und O2

Im Wasser-stoffperoxid

ist jedoch fuumlr den gleichen Wasserstoffanteil genau

doppelt soviel Sauerstoff enthalten wie im WasserDas Gesetz der multiplen Proportionen

besagt dass sich die

Massenanteile der beiden Elemente in allen Verbindungen durch kleine ganze Zahlen ausdruumlcken lassen

Daltons Atomhypothese (1808)1)

Materie besteht aus kleinsten Teilchen oder Atomen

2)

Atome sind unteilbar und koumlnnen weder geschaffen noch zerstoumlrt werden 3)

Alle Atome eines chemischen Elements sind untereinander gleich sie unter-scheiden sich jedoch nur in der Masse von denen anderer

4)

Atome koumlnnen chem Bindungen eingehen u aus diesen wieder geloumlst werden 5)

Das Teilchen einer Verbindung wird aus einer bestimmten stets gleichen An-zahl von Atomen der Elemente gebildet aus denen die Verbindung besteht

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Aumlquivalent oder AumlquivalentteilchenZur Vereinfachung von Berechnungen in der Maszliganalyse werden alle

Groumlszligen

auf ein Aumlquivalent der Substanz bezogen

X rArr

aumlq

X

rArr X Substanz der (Val) t Aumlquivalen X z1 X aumlq ==

z oder (z) = wirksame Wertigkeit

oder auch Aumlquivalentzahl

genannt

bull

Saumlure-Base-Aumlquivalent (Neutralisationsaumlquivalent)z ist gleich der Anzahl der H+

oder OH--Ionen die das Teilchen bei voll-staumlndiger Umsetzung abgibt

Beispiele

HCl frac12 H2

SO4

H3

PO4

NaOH frac12 Ba(OH)2

bull

Redox-Aumlquivalentz ist gleich dem Betrag der Differenz der Oxidationszahlen vor und nach der Reaktion desjenigen Atoms das dabei seine Oxidationszahl aumlndert

Beispiele

KMnO4

KBrO351

61

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bull

Ionen-Aumlquivalentz ist gleich dem Betrag der Ladungszahl des an der Reaktion beteilig-

ten Ions z B beim Ionenaustausch (Ionentauscher) oder bei Faumlllungstitra-tionen

bzw bei der elektrolytischen Abscheidung

bull

chelatometrische

Titrationenz per Definition = 1 ()

Die fruumlher sehr gebraumluchliche Stoffmengeneinheit des Aumlquivalents (1 val) ist offiziell abgeschafft

Die Stoffmenge von Aumlquivalenten n(1z X) wird in der Einheit Mol angegeben Fruumlher

01 Val H2

SO4

jetzt

n(frac12H2

SO4

) = 01 mol

n(H2

SO4

) = 01 mol

bezieht man sich auf Aumlquivalente giltn(frac12H2

SO4

) = 2 bull 01 mol daraus folgt

2 bull n(H2

SO4

) = n(frac12H2

SO4

)

allgemein gilt

n(X) bull z X z1n =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

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Verwendete Groumlszligen in der Maszliganalyse

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1m X) (aumlq m = Masse der Substanz aumlq

X bzw 1z X in Gramm

= m(X) = Masse der Substanz

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1M X) (aumlq M = 1z M(X) Masse von 1 Aumlquivalent (1 Val) der Substanz

X in Gramm pro Val

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1n X) (aumlq n = z bull n(X) = Stoffmenge der Substanz aumlq

X bzw 1z X in

Val

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1c X) (aumlqc = z bull Molaritaumlt

= Aumlquivalentkonzentration

= Normalitaumlt (N) in Val pro Liter

V(L)

= Volumen der Loumlsung in Liter (l)

Gew

= Gramm geloumlste Substanz in 100g Loumlsung

ρ

= Dichte der Loumlsung in Gramm pro Milliliter

(gml)

()

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Beispiele zu Normalitaumlt und Aumlquivalentbull

Welchen Wert hat die Normalitaumlt einer 015 moll H3

PO4

-Loumlsung

n(X) bull z X z1n =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ rArr

3 bull

015 (moll) = 045 (moll) oder 045 n

bull

Wieviel

molar

ist eine KMnO4

-Loumlsung der Normalitaumlt 15 im Sauren bzw imBasischen Medium

MnO4-

+ 8 H+

+ 5 e-

MnO4-

+ 3 e-

Mn2+

+ 4 H2

O

rArr

03 moll

MnO2

rArr

05 mollOH-

bull

Wieviel

ml einer 1 molaren H3

PO4

-Loumlsung werden benoumltigt um 30 ml einer 1 molaren Ca(OH)2

-

Loumlsung vollstaumlndig zu neutralisierenHinweis

c(aumlq

X) = z bull c(X) und n(aumlq

X) = c(aumlq

X) bull V(X) = z bull c(x) bull V(X)

n(aumlq

Ca(OH)2

) = 2 moll bull 003 l = 006 mol

rArr

60 mVal

c(aumlq

H3

PO4

) = 1 moll bull 3 = 3 moll

rArr

3 nl

V(H3

PO4

) = n(aumlq

Ca(OH)2

) c(aumlq

H3

PO4

)

rArr

006 mol 3 moll = 002 l

3 Ca(OH)2

+ 2 H3

PO4

Ca3

(PO4

)2

+ 6 H2

O

rArr

30 ml bull

23 = 20 ml

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Die Normalitaumlt N ist N = c middot

Wertigkeit

Normalitaumlt ist der veraltete Begriff fuumlr Aumlquivalentkonzentration

Die Wertigkeit ist eine ganze Zahl und ist die Anzahl der Protonen die eine Saumlure abgibt Beispielsweise ist 01 molare

HCl-Loumlsung

01 normal da HCl

nur ein Proton abgibt 01 molare

H3

PO4

-Loumlsung ist hingegen 03 normal da sie 3 Protonen abgibt

Normalitaumlt

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Analyse(vom altgriechischen Verb ἀναλύειν

analyeumlin

= aufloumlsen)

Untersuchung der Zusammensetzung eines Stoffes dh Beantwortung von 3Fragen

1 Woraus

(aus welchen Elementen) besteht der Stoff z B Eisensulfid

rArr Qualitative AnalyseAntwort rArr Ergebnis der Qualitativen AnalyseEisensulfid enthaumllt Eisen und Schwefel

2 Wieviel

enthaumllt der Stoff von den einzelnen Bestandteilen

rArr Quantitative Analyse3 Wie

liegt der Stoff vor ndash

wie

ist der Stoff aufgebaut

rArr Strukturanalyse

Begriffsbestimmungen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Wieviel

mg Eisen und wieviel

mg Schwefel enthaumllt 1 g EisensulfidAntwort

rArr Ergebnis der Quantitativen Analyse

1 g FeS

enthaumllt 6353 mg Fe und 3647 mg S1 g FeS2

(Pyrit)

enthaumllt 4655 mg Fe und 5345 mg S

Beispiel

5844 g Kochsalz

a)

Na+

und Cl-

b)

1 mol Na+

und 1 mol Cl-

c)

Jedes Na+

ist oktaedrisch

von 6 Cl- jedesChlorid oktaedrisch

von 6 Na+-Ionen als

naumlchste Nachbarn in regelmaumlszligig kubischer Anordnung umgeben rArr Steinsalzgitter

Begriffsbestimmungen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

AnalysengangProbennahme

Voruntersuchung

Zerkleinerung

Qualitative AnalyseAufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Nachweis

Quantitative AnalyseTrocknen

Einwaage

Aufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Verduumlnnung bzw Anreicherung

Bestimmung

Auswertung

Begriffsbestimmungen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Quantitative AnalyseDefinition

Bestimmung der Menge der vorhandenen Bestandteile

Voraussetzung

Kenntnis der qualitativen Zusammensetzung

Durchfuumlhrung

Substanz loumlsen (evtl Aufschluss) ndash

Trennung der vorhandenen Bestandteile ndashBestimmung der einzelnen Bestandteile

ZB Cu Zn -Trennung durch Faumlllung als SulfideZnS KL

= 11middot10-24

mol2l2

CuS KL

= 86middot10-36

mol2l2

S][H]O[H bull ][S S)(H K

2

23

2-

2S

+

=

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Teilanalyse

Nur die fuumlr ein konkretes Problem wichtigen Bestandteile werden bestimmt

Vollanalyse

Alle in 1 g qualitativ gefundenen Bestandteile werden bestimmt

Spurenanalyse

Zusaumltzlich zur Vollanalyse werden Spuren bestimmt die nur mit Spezialverfahren quantitativ gefunden wurden

Makroanalyse

Einwaage ca 02 -

2 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 01 mg

Halbmikroanalyse

Einwaage ca 005 -

008 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 001 mg

Mikroanalyse

Einwaage ca 0001 -

0015 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 0001 mg (1μg)

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

ReagenzienVerduumlnnte Loumlsungen rarr

frisch ansetzen

1 l Kolben zu 23 mit destilliertem H2

O (VE-Wasser) fuumlllen und anschlieszligend 4 hsieden

10 -

20 mg Glas

verd NH3

20 -

50 mgverd NaOH

400 -

600 mg

Ergebnisbull

In Gewichtsprozenten (Gew ) bei festen und fluumlssigen Proben

bull

In Volumenprozenten (Vol ) bei gasfoumlrmigen Proben

Zahlenangaben so dass die vorletzte Ziffer sicher () die Letzte aber unsicher ist

Grundlage der Berechnung

ist die quantitative Aussage dh die Stoumlchiometrie der zugrunde liegenden Reaktionsgleichung

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Arbeitsmethoden der

Quantitativen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Abdquoklassischeldquo Methoden ndash

vorwiegend chemische ArbeitsmethodenrArr

Bestimmung der Bestandteile durch eine chemische Reaktion

GravimetrieDie zu bestimmende Substanz wird vollstaumlndig gefaumlllt und anschlieszligend der Niederschlag ausgewogenMasse des Niederschlags rarr Ergebnis

Volumetrie

-

Maszliganalyse -

TitrationDie zu bestimmende Substanz wird mit einer Reagenzloumlsung mit bekannter Konzentration vollstaumlndig umgesetztVerbrauch und Konzentration der Reagenzloumlsung rarr Ergebnis Titer Gehalt der Loumlsung

GasanalyseEinzelne Gase werden aus dem Gasgemisch entferntVolumenabnahme rarr Ergebnis

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

B

Instrumentelle (physikalische) ArbeitsmethodenrArr

Messung einer konzentrationsabhaumlngigen physikalischen Groumlszlige

Kalibrierung des Verfahrens durch eine Kalibrierkurve

Elektroanalytische Methodenbull Elektrogravimetrie

(Messung des Gewichtes der elektrolytischen Abscheidung)

bull Konduktometrie

(Messung der Leitfaumlhigkeit einer Elektrolytloumlsung) bull Potentiometrie

(Messung der Potentialaumlnderung)

bull Coulometrie (Messung der benoumltigten Strommenge)

bull Voltammetrie

(Messung von Strom bei bekannten Potential) bull Polarographie

(Messung der elektrisch geladenen Ionen)

Spektroskopische Methodenbull Photometriebull Kolorimetrie

(Messung des absorbierten Lichts)

bull Atomspektroskopiebull Roumlntgenfluoreszenzanalyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Beispiele zur GravimetrieWieviel

Gew Silber enthaumllt ein Silbersalz

Vorgehensweisebull Einwaage (E) von X g Silbersalz Salz loumlsen mit HNO3

ansaumluernbull Faumlllung des Silbers als AgCl

durch Zusatz von HCl

oder NaCl

im Uumlberschuszlig

bull AgCl

abfiltrieren waschen trocknenbull Berechnung des Silbergehaltes aus der Auswaage

(A)

1 mol AgCl

enthaumllt 1 mol Ag14334 g AgCl

enthaumllt 10788 g Ag

Agg F g 14334g 88107 enthaumllt AgClg 1 =

Die Probe enthaumllt dann A bull F g Ag oder Ag Gew E

100 bull F bullA=

A = AuswaageE = Einwaage

F

wird bdquostoumlchiometrischer

Faktorldquo

genannt

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

F gibt an wieviel

Gramm (g) der gesuchten Substanz bzw des zu be- stimmenden Elementes enthalten sind

07526 M(AgCl)M(Ag) F ist Beispiel Im ==

E100FA sdotsdot

Einwaage EAg-Salz

Auswaage

AAgCl

m(Ag)AF

Gew Ag

03205 g 02946 g 02217 g 6917

04005 g 03675 g 02766 g 6906

02884 g 02658 g 02000 g 6935

03557 g 03225 g 02427 g 6823

Die Werte 1 bis 3 stimmen gut uumlberein d h relative Abweichungen kleiner als 1 (1 von 69 asymp

07) der

4 Wert weicht zu stark ab er wird bei der Mittelwert-

bildung

nicht beruumlcksichtigt

Ag Gew 6919 3

6935 6906 6917=

++Das Silbersalz enthaumllt

Zahlenbeispiel zur Gravimetrie

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Beispiel

Gravimetrische Bestimmung von Mg2+

durch Faumlllen als (NH4

)Mg[PO4

]

Reaktion

Mg2+

+ (NH4

)+

+ [PO4

]3-

rarr

(NH4

)Mg[PO4

]

Vorgehensweise Ammoniumsalz

gluumlhen

2 (NH4

)Mg[PO4

] Mg2

P2

O7

+ 2 NH3

uarr

+ H2

Ouarr

1 g Mg2

P2

O7

enthaumllt

ΔT

02185 22256 bull 12431 bull 2

)OPM(Mg 1M(Mg) 2 (Mg)F

722OPMg 722

===

Mg2

P2

O7

= 2 Mol Mg ( 22256 Mg2

P2

O7

4862 g Mg)=

  • Foliennummer 1
  • Beschriftung der Analysengefaumlszlige
  • Wichtig
  • Wichtig
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Page 7: Praktikum „Quantitative Analysen“ · Seminar „Quantitative Analysen“ Volker von der Gönna; WS 2010/11 Wichtig • Nur die Quanti-Chemikalien verwenden, nicht die Biltz-Chemikalien

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Stoumlchiometrie(aus dem Griechischen bdquoStoicheonldquo = Grundstoff und bdquometreinldquo = messen)

Die Stoumlchiometrie

befaszligt

sich mit den Massenverhaumlltnissen und den Stoff-mengenverhaumlltnissen

in chemischen Verbindungen und bei chemischen

Reaktionen

Stoumlchiometrische

Berechnungen stuumltzen sich auf 3 wichtige Grundgesetze(Massengesetzen)

1

bdquoGesetz von der Erhaltung der Masseldquo1785 Antoine Laurent de Lavoisier

bdquoNichts wird bei den Operationen kuumlnstlicher oder natuumlr-licher

Art geschaffen und es kann als Axiom angesehen

werden dass bei jeder Operation eine gleiche Quantitaumlt Materie vor und nach der Operation existiertldquo

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

rarr

gilt im Bereich der Meszliggenauigkeit

()

bei chemischen Reaktionen

Der Massenerhaltungssatz

ist gekoppelt mit dem Energieerhaltungssatz

uumlber die Gleichung

E

= mc2

Da diese Umwandlung aber vor allem bei Kernspaltung und Kernfusion auftritt und auch nur einen geringen Bruchteil der Masse ausmacht sagt man dass die Ge-samtmasse

eines abgeschlossenen Systems sich nicht aumlndere

2

bdquoGesetz der konstanten Proportionenldquo1794 Joseph-Louis Proust

Das Gesetz der konstanten Proportionen

besagt dass die Elemente in einer bestimmten chemischen Verbindung immer im gleichen Massenverhaumlltnissen vorkommen NaCl

zum Beispiel

enthaumllt immer 40 Na und 60 Cl

A + B rarr

ABB

Amm const =

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

3

bdquoGesetz der multiplen Proportionenldquo1808 John Dalton

Manche Elemente koumlnnen miteinander eine Reihe von verschie-denen Verbindungen bilden Beispielsweise bestehen Wasser (H2

O) und Wasserstoffperoxid

(H2

O2

) aus H2

und O2

Im Wasser-stoffperoxid

ist jedoch fuumlr den gleichen Wasserstoffanteil genau

doppelt soviel Sauerstoff enthalten wie im WasserDas Gesetz der multiplen Proportionen

besagt dass sich die

Massenanteile der beiden Elemente in allen Verbindungen durch kleine ganze Zahlen ausdruumlcken lassen

Daltons Atomhypothese (1808)1)

Materie besteht aus kleinsten Teilchen oder Atomen

2)

Atome sind unteilbar und koumlnnen weder geschaffen noch zerstoumlrt werden 3)

Alle Atome eines chemischen Elements sind untereinander gleich sie unter-scheiden sich jedoch nur in der Masse von denen anderer

4)

Atome koumlnnen chem Bindungen eingehen u aus diesen wieder geloumlst werden 5)

Das Teilchen einer Verbindung wird aus einer bestimmten stets gleichen An-zahl von Atomen der Elemente gebildet aus denen die Verbindung besteht

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Aumlquivalent oder AumlquivalentteilchenZur Vereinfachung von Berechnungen in der Maszliganalyse werden alle

Groumlszligen

auf ein Aumlquivalent der Substanz bezogen

X rArr

aumlq

X

rArr X Substanz der (Val) t Aumlquivalen X z1 X aumlq ==

z oder (z) = wirksame Wertigkeit

oder auch Aumlquivalentzahl

genannt

bull

Saumlure-Base-Aumlquivalent (Neutralisationsaumlquivalent)z ist gleich der Anzahl der H+

oder OH--Ionen die das Teilchen bei voll-staumlndiger Umsetzung abgibt

Beispiele

HCl frac12 H2

SO4

H3

PO4

NaOH frac12 Ba(OH)2

bull

Redox-Aumlquivalentz ist gleich dem Betrag der Differenz der Oxidationszahlen vor und nach der Reaktion desjenigen Atoms das dabei seine Oxidationszahl aumlndert

Beispiele

KMnO4

KBrO351

61

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bull

Ionen-Aumlquivalentz ist gleich dem Betrag der Ladungszahl des an der Reaktion beteilig-

ten Ions z B beim Ionenaustausch (Ionentauscher) oder bei Faumlllungstitra-tionen

bzw bei der elektrolytischen Abscheidung

bull

chelatometrische

Titrationenz per Definition = 1 ()

Die fruumlher sehr gebraumluchliche Stoffmengeneinheit des Aumlquivalents (1 val) ist offiziell abgeschafft

Die Stoffmenge von Aumlquivalenten n(1z X) wird in der Einheit Mol angegeben Fruumlher

01 Val H2

SO4

jetzt

n(frac12H2

SO4

) = 01 mol

n(H2

SO4

) = 01 mol

bezieht man sich auf Aumlquivalente giltn(frac12H2

SO4

) = 2 bull 01 mol daraus folgt

2 bull n(H2

SO4

) = n(frac12H2

SO4

)

allgemein gilt

n(X) bull z X z1n =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

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Verwendete Groumlszligen in der Maszliganalyse

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1m X) (aumlq m = Masse der Substanz aumlq

X bzw 1z X in Gramm

= m(X) = Masse der Substanz

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1M X) (aumlq M = 1z M(X) Masse von 1 Aumlquivalent (1 Val) der Substanz

X in Gramm pro Val

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1n X) (aumlq n = z bull n(X) = Stoffmenge der Substanz aumlq

X bzw 1z X in

Val

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1c X) (aumlqc = z bull Molaritaumlt

= Aumlquivalentkonzentration

= Normalitaumlt (N) in Val pro Liter

V(L)

= Volumen der Loumlsung in Liter (l)

Gew

= Gramm geloumlste Substanz in 100g Loumlsung

ρ

= Dichte der Loumlsung in Gramm pro Milliliter

(gml)

()

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Beispiele zu Normalitaumlt und Aumlquivalentbull

Welchen Wert hat die Normalitaumlt einer 015 moll H3

PO4

-Loumlsung

n(X) bull z X z1n =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ rArr

3 bull

015 (moll) = 045 (moll) oder 045 n

bull

Wieviel

molar

ist eine KMnO4

-Loumlsung der Normalitaumlt 15 im Sauren bzw imBasischen Medium

MnO4-

+ 8 H+

+ 5 e-

MnO4-

+ 3 e-

Mn2+

+ 4 H2

O

rArr

03 moll

MnO2

rArr

05 mollOH-

bull

Wieviel

ml einer 1 molaren H3

PO4

-Loumlsung werden benoumltigt um 30 ml einer 1 molaren Ca(OH)2

-

Loumlsung vollstaumlndig zu neutralisierenHinweis

c(aumlq

X) = z bull c(X) und n(aumlq

X) = c(aumlq

X) bull V(X) = z bull c(x) bull V(X)

n(aumlq

Ca(OH)2

) = 2 moll bull 003 l = 006 mol

rArr

60 mVal

c(aumlq

H3

PO4

) = 1 moll bull 3 = 3 moll

rArr

3 nl

V(H3

PO4

) = n(aumlq

Ca(OH)2

) c(aumlq

H3

PO4

)

rArr

006 mol 3 moll = 002 l

3 Ca(OH)2

+ 2 H3

PO4

Ca3

(PO4

)2

+ 6 H2

O

rArr

30 ml bull

23 = 20 ml

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Die Normalitaumlt N ist N = c middot

Wertigkeit

Normalitaumlt ist der veraltete Begriff fuumlr Aumlquivalentkonzentration

Die Wertigkeit ist eine ganze Zahl und ist die Anzahl der Protonen die eine Saumlure abgibt Beispielsweise ist 01 molare

HCl-Loumlsung

01 normal da HCl

nur ein Proton abgibt 01 molare

H3

PO4

-Loumlsung ist hingegen 03 normal da sie 3 Protonen abgibt

Normalitaumlt

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Analyse(vom altgriechischen Verb ἀναλύειν

analyeumlin

= aufloumlsen)

Untersuchung der Zusammensetzung eines Stoffes dh Beantwortung von 3Fragen

1 Woraus

(aus welchen Elementen) besteht der Stoff z B Eisensulfid

rArr Qualitative AnalyseAntwort rArr Ergebnis der Qualitativen AnalyseEisensulfid enthaumllt Eisen und Schwefel

2 Wieviel

enthaumllt der Stoff von den einzelnen Bestandteilen

rArr Quantitative Analyse3 Wie

liegt der Stoff vor ndash

wie

ist der Stoff aufgebaut

rArr Strukturanalyse

Begriffsbestimmungen Analyse

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Wieviel

mg Eisen und wieviel

mg Schwefel enthaumllt 1 g EisensulfidAntwort

rArr Ergebnis der Quantitativen Analyse

1 g FeS

enthaumllt 6353 mg Fe und 3647 mg S1 g FeS2

(Pyrit)

enthaumllt 4655 mg Fe und 5345 mg S

Beispiel

5844 g Kochsalz

a)

Na+

und Cl-

b)

1 mol Na+

und 1 mol Cl-

c)

Jedes Na+

ist oktaedrisch

von 6 Cl- jedesChlorid oktaedrisch

von 6 Na+-Ionen als

naumlchste Nachbarn in regelmaumlszligig kubischer Anordnung umgeben rArr Steinsalzgitter

Begriffsbestimmungen Analyse

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AnalysengangProbennahme

Voruntersuchung

Zerkleinerung

Qualitative AnalyseAufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Nachweis

Quantitative AnalyseTrocknen

Einwaage

Aufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Verduumlnnung bzw Anreicherung

Bestimmung

Auswertung

Begriffsbestimmungen Analyse

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Quantitative AnalyseDefinition

Bestimmung der Menge der vorhandenen Bestandteile

Voraussetzung

Kenntnis der qualitativen Zusammensetzung

Durchfuumlhrung

Substanz loumlsen (evtl Aufschluss) ndash

Trennung der vorhandenen Bestandteile ndashBestimmung der einzelnen Bestandteile

ZB Cu Zn -Trennung durch Faumlllung als SulfideZnS KL

= 11middot10-24

mol2l2

CuS KL

= 86middot10-36

mol2l2

S][H]O[H bull ][S S)(H K

2

23

2-

2S

+

=

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

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Teilanalyse

Nur die fuumlr ein konkretes Problem wichtigen Bestandteile werden bestimmt

Vollanalyse

Alle in 1 g qualitativ gefundenen Bestandteile werden bestimmt

Spurenanalyse

Zusaumltzlich zur Vollanalyse werden Spuren bestimmt die nur mit Spezialverfahren quantitativ gefunden wurden

Makroanalyse

Einwaage ca 02 -

2 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 01 mg

Halbmikroanalyse

Einwaage ca 005 -

008 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 001 mg

Mikroanalyse

Einwaage ca 0001 -

0015 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 0001 mg (1μg)

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

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ReagenzienVerduumlnnte Loumlsungen rarr

frisch ansetzen

1 l Kolben zu 23 mit destilliertem H2

O (VE-Wasser) fuumlllen und anschlieszligend 4 hsieden

10 -

20 mg Glas

verd NH3

20 -

50 mgverd NaOH

400 -

600 mg

Ergebnisbull

In Gewichtsprozenten (Gew ) bei festen und fluumlssigen Proben

bull

In Volumenprozenten (Vol ) bei gasfoumlrmigen Proben

Zahlenangaben so dass die vorletzte Ziffer sicher () die Letzte aber unsicher ist

Grundlage der Berechnung

ist die quantitative Aussage dh die Stoumlchiometrie der zugrunde liegenden Reaktionsgleichung

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

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Arbeitsmethoden der

Quantitativen Analyse

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Abdquoklassischeldquo Methoden ndash

vorwiegend chemische ArbeitsmethodenrArr

Bestimmung der Bestandteile durch eine chemische Reaktion

GravimetrieDie zu bestimmende Substanz wird vollstaumlndig gefaumlllt und anschlieszligend der Niederschlag ausgewogenMasse des Niederschlags rarr Ergebnis

Volumetrie

-

Maszliganalyse -

TitrationDie zu bestimmende Substanz wird mit einer Reagenzloumlsung mit bekannter Konzentration vollstaumlndig umgesetztVerbrauch und Konzentration der Reagenzloumlsung rarr Ergebnis Titer Gehalt der Loumlsung

GasanalyseEinzelne Gase werden aus dem Gasgemisch entferntVolumenabnahme rarr Ergebnis

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B

Instrumentelle (physikalische) ArbeitsmethodenrArr

Messung einer konzentrationsabhaumlngigen physikalischen Groumlszlige

Kalibrierung des Verfahrens durch eine Kalibrierkurve

Elektroanalytische Methodenbull Elektrogravimetrie

(Messung des Gewichtes der elektrolytischen Abscheidung)

bull Konduktometrie

(Messung der Leitfaumlhigkeit einer Elektrolytloumlsung) bull Potentiometrie

(Messung der Potentialaumlnderung)

bull Coulometrie (Messung der benoumltigten Strommenge)

bull Voltammetrie

(Messung von Strom bei bekannten Potential) bull Polarographie

(Messung der elektrisch geladenen Ionen)

Spektroskopische Methodenbull Photometriebull Kolorimetrie

(Messung des absorbierten Lichts)

bull Atomspektroskopiebull Roumlntgenfluoreszenzanalyse

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Beispiele zur GravimetrieWieviel

Gew Silber enthaumllt ein Silbersalz

Vorgehensweisebull Einwaage (E) von X g Silbersalz Salz loumlsen mit HNO3

ansaumluernbull Faumlllung des Silbers als AgCl

durch Zusatz von HCl

oder NaCl

im Uumlberschuszlig

bull AgCl

abfiltrieren waschen trocknenbull Berechnung des Silbergehaltes aus der Auswaage

(A)

1 mol AgCl

enthaumllt 1 mol Ag14334 g AgCl

enthaumllt 10788 g Ag

Agg F g 14334g 88107 enthaumllt AgClg 1 =

Die Probe enthaumllt dann A bull F g Ag oder Ag Gew E

100 bull F bullA=

A = AuswaageE = Einwaage

F

wird bdquostoumlchiometrischer

Faktorldquo

genannt

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F gibt an wieviel

Gramm (g) der gesuchten Substanz bzw des zu be- stimmenden Elementes enthalten sind

07526 M(AgCl)M(Ag) F ist Beispiel Im ==

E100FA sdotsdot

Einwaage EAg-Salz

Auswaage

AAgCl

m(Ag)AF

Gew Ag

03205 g 02946 g 02217 g 6917

04005 g 03675 g 02766 g 6906

02884 g 02658 g 02000 g 6935

03557 g 03225 g 02427 g 6823

Die Werte 1 bis 3 stimmen gut uumlberein d h relative Abweichungen kleiner als 1 (1 von 69 asymp

07) der

4 Wert weicht zu stark ab er wird bei der Mittelwert-

bildung

nicht beruumlcksichtigt

Ag Gew 6919 3

6935 6906 6917=

++Das Silbersalz enthaumllt

Zahlenbeispiel zur Gravimetrie

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Beispiel

Gravimetrische Bestimmung von Mg2+

durch Faumlllen als (NH4

)Mg[PO4

]

Reaktion

Mg2+

+ (NH4

)+

+ [PO4

]3-

rarr

(NH4

)Mg[PO4

]

Vorgehensweise Ammoniumsalz

gluumlhen

2 (NH4

)Mg[PO4

] Mg2

P2

O7

+ 2 NH3

uarr

+ H2

Ouarr

1 g Mg2

P2

O7

enthaumllt

ΔT

02185 22256 bull 12431 bull 2

)OPM(Mg 1M(Mg) 2 (Mg)F

722OPMg 722

===

Mg2

P2

O7

= 2 Mol Mg ( 22256 Mg2

P2

O7

4862 g Mg)=

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rarr

gilt im Bereich der Meszliggenauigkeit

()

bei chemischen Reaktionen

Der Massenerhaltungssatz

ist gekoppelt mit dem Energieerhaltungssatz

uumlber die Gleichung

E

= mc2

Da diese Umwandlung aber vor allem bei Kernspaltung und Kernfusion auftritt und auch nur einen geringen Bruchteil der Masse ausmacht sagt man dass die Ge-samtmasse

eines abgeschlossenen Systems sich nicht aumlndere

2

bdquoGesetz der konstanten Proportionenldquo1794 Joseph-Louis Proust

Das Gesetz der konstanten Proportionen

besagt dass die Elemente in einer bestimmten chemischen Verbindung immer im gleichen Massenverhaumlltnissen vorkommen NaCl

zum Beispiel

enthaumllt immer 40 Na und 60 Cl

A + B rarr

ABB

Amm const =

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3

bdquoGesetz der multiplen Proportionenldquo1808 John Dalton

Manche Elemente koumlnnen miteinander eine Reihe von verschie-denen Verbindungen bilden Beispielsweise bestehen Wasser (H2

O) und Wasserstoffperoxid

(H2

O2

) aus H2

und O2

Im Wasser-stoffperoxid

ist jedoch fuumlr den gleichen Wasserstoffanteil genau

doppelt soviel Sauerstoff enthalten wie im WasserDas Gesetz der multiplen Proportionen

besagt dass sich die

Massenanteile der beiden Elemente in allen Verbindungen durch kleine ganze Zahlen ausdruumlcken lassen

Daltons Atomhypothese (1808)1)

Materie besteht aus kleinsten Teilchen oder Atomen

2)

Atome sind unteilbar und koumlnnen weder geschaffen noch zerstoumlrt werden 3)

Alle Atome eines chemischen Elements sind untereinander gleich sie unter-scheiden sich jedoch nur in der Masse von denen anderer

4)

Atome koumlnnen chem Bindungen eingehen u aus diesen wieder geloumlst werden 5)

Das Teilchen einer Verbindung wird aus einer bestimmten stets gleichen An-zahl von Atomen der Elemente gebildet aus denen die Verbindung besteht

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Aumlquivalent oder AumlquivalentteilchenZur Vereinfachung von Berechnungen in der Maszliganalyse werden alle

Groumlszligen

auf ein Aumlquivalent der Substanz bezogen

X rArr

aumlq

X

rArr X Substanz der (Val) t Aumlquivalen X z1 X aumlq ==

z oder (z) = wirksame Wertigkeit

oder auch Aumlquivalentzahl

genannt

bull

Saumlure-Base-Aumlquivalent (Neutralisationsaumlquivalent)z ist gleich der Anzahl der H+

oder OH--Ionen die das Teilchen bei voll-staumlndiger Umsetzung abgibt

Beispiele

HCl frac12 H2

SO4

H3

PO4

NaOH frac12 Ba(OH)2

bull

Redox-Aumlquivalentz ist gleich dem Betrag der Differenz der Oxidationszahlen vor und nach der Reaktion desjenigen Atoms das dabei seine Oxidationszahl aumlndert

Beispiele

KMnO4

KBrO351

61

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bull

Ionen-Aumlquivalentz ist gleich dem Betrag der Ladungszahl des an der Reaktion beteilig-

ten Ions z B beim Ionenaustausch (Ionentauscher) oder bei Faumlllungstitra-tionen

bzw bei der elektrolytischen Abscheidung

bull

chelatometrische

Titrationenz per Definition = 1 ()

Die fruumlher sehr gebraumluchliche Stoffmengeneinheit des Aumlquivalents (1 val) ist offiziell abgeschafft

Die Stoffmenge von Aumlquivalenten n(1z X) wird in der Einheit Mol angegeben Fruumlher

01 Val H2

SO4

jetzt

n(frac12H2

SO4

) = 01 mol

n(H2

SO4

) = 01 mol

bezieht man sich auf Aumlquivalente giltn(frac12H2

SO4

) = 2 bull 01 mol daraus folgt

2 bull n(H2

SO4

) = n(frac12H2

SO4

)

allgemein gilt

n(X) bull z X z1n =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

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Verwendete Groumlszligen in der Maszliganalyse

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1m X) (aumlq m = Masse der Substanz aumlq

X bzw 1z X in Gramm

= m(X) = Masse der Substanz

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1M X) (aumlq M = 1z M(X) Masse von 1 Aumlquivalent (1 Val) der Substanz

X in Gramm pro Val

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1n X) (aumlq n = z bull n(X) = Stoffmenge der Substanz aumlq

X bzw 1z X in

Val

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1c X) (aumlqc = z bull Molaritaumlt

= Aumlquivalentkonzentration

= Normalitaumlt (N) in Val pro Liter

V(L)

= Volumen der Loumlsung in Liter (l)

Gew

= Gramm geloumlste Substanz in 100g Loumlsung

ρ

= Dichte der Loumlsung in Gramm pro Milliliter

(gml)

()

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Beispiele zu Normalitaumlt und Aumlquivalentbull

Welchen Wert hat die Normalitaumlt einer 015 moll H3

PO4

-Loumlsung

n(X) bull z X z1n =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ rArr

3 bull

015 (moll) = 045 (moll) oder 045 n

bull

Wieviel

molar

ist eine KMnO4

-Loumlsung der Normalitaumlt 15 im Sauren bzw imBasischen Medium

MnO4-

+ 8 H+

+ 5 e-

MnO4-

+ 3 e-

Mn2+

+ 4 H2

O

rArr

03 moll

MnO2

rArr

05 mollOH-

bull

Wieviel

ml einer 1 molaren H3

PO4

-Loumlsung werden benoumltigt um 30 ml einer 1 molaren Ca(OH)2

-

Loumlsung vollstaumlndig zu neutralisierenHinweis

c(aumlq

X) = z bull c(X) und n(aumlq

X) = c(aumlq

X) bull V(X) = z bull c(x) bull V(X)

n(aumlq

Ca(OH)2

) = 2 moll bull 003 l = 006 mol

rArr

60 mVal

c(aumlq

H3

PO4

) = 1 moll bull 3 = 3 moll

rArr

3 nl

V(H3

PO4

) = n(aumlq

Ca(OH)2

) c(aumlq

H3

PO4

)

rArr

006 mol 3 moll = 002 l

3 Ca(OH)2

+ 2 H3

PO4

Ca3

(PO4

)2

+ 6 H2

O

rArr

30 ml bull

23 = 20 ml

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Die Normalitaumlt N ist N = c middot

Wertigkeit

Normalitaumlt ist der veraltete Begriff fuumlr Aumlquivalentkonzentration

Die Wertigkeit ist eine ganze Zahl und ist die Anzahl der Protonen die eine Saumlure abgibt Beispielsweise ist 01 molare

HCl-Loumlsung

01 normal da HCl

nur ein Proton abgibt 01 molare

H3

PO4

-Loumlsung ist hingegen 03 normal da sie 3 Protonen abgibt

Normalitaumlt

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Analyse(vom altgriechischen Verb ἀναλύειν

analyeumlin

= aufloumlsen)

Untersuchung der Zusammensetzung eines Stoffes dh Beantwortung von 3Fragen

1 Woraus

(aus welchen Elementen) besteht der Stoff z B Eisensulfid

rArr Qualitative AnalyseAntwort rArr Ergebnis der Qualitativen AnalyseEisensulfid enthaumllt Eisen und Schwefel

2 Wieviel

enthaumllt der Stoff von den einzelnen Bestandteilen

rArr Quantitative Analyse3 Wie

liegt der Stoff vor ndash

wie

ist der Stoff aufgebaut

rArr Strukturanalyse

Begriffsbestimmungen Analyse

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Wieviel

mg Eisen und wieviel

mg Schwefel enthaumllt 1 g EisensulfidAntwort

rArr Ergebnis der Quantitativen Analyse

1 g FeS

enthaumllt 6353 mg Fe und 3647 mg S1 g FeS2

(Pyrit)

enthaumllt 4655 mg Fe und 5345 mg S

Beispiel

5844 g Kochsalz

a)

Na+

und Cl-

b)

1 mol Na+

und 1 mol Cl-

c)

Jedes Na+

ist oktaedrisch

von 6 Cl- jedesChlorid oktaedrisch

von 6 Na+-Ionen als

naumlchste Nachbarn in regelmaumlszligig kubischer Anordnung umgeben rArr Steinsalzgitter

Begriffsbestimmungen Analyse

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AnalysengangProbennahme

Voruntersuchung

Zerkleinerung

Qualitative AnalyseAufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Nachweis

Quantitative AnalyseTrocknen

Einwaage

Aufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Verduumlnnung bzw Anreicherung

Bestimmung

Auswertung

Begriffsbestimmungen Analyse

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Quantitative AnalyseDefinition

Bestimmung der Menge der vorhandenen Bestandteile

Voraussetzung

Kenntnis der qualitativen Zusammensetzung

Durchfuumlhrung

Substanz loumlsen (evtl Aufschluss) ndash

Trennung der vorhandenen Bestandteile ndashBestimmung der einzelnen Bestandteile

ZB Cu Zn -Trennung durch Faumlllung als SulfideZnS KL

= 11middot10-24

mol2l2

CuS KL

= 86middot10-36

mol2l2

S][H]O[H bull ][S S)(H K

2

23

2-

2S

+

=

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

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Teilanalyse

Nur die fuumlr ein konkretes Problem wichtigen Bestandteile werden bestimmt

Vollanalyse

Alle in 1 g qualitativ gefundenen Bestandteile werden bestimmt

Spurenanalyse

Zusaumltzlich zur Vollanalyse werden Spuren bestimmt die nur mit Spezialverfahren quantitativ gefunden wurden

Makroanalyse

Einwaage ca 02 -

2 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 01 mg

Halbmikroanalyse

Einwaage ca 005 -

008 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 001 mg

Mikroanalyse

Einwaage ca 0001 -

0015 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 0001 mg (1μg)

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

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ReagenzienVerduumlnnte Loumlsungen rarr

frisch ansetzen

1 l Kolben zu 23 mit destilliertem H2

O (VE-Wasser) fuumlllen und anschlieszligend 4 hsieden

10 -

20 mg Glas

verd NH3

20 -

50 mgverd NaOH

400 -

600 mg

Ergebnisbull

In Gewichtsprozenten (Gew ) bei festen und fluumlssigen Proben

bull

In Volumenprozenten (Vol ) bei gasfoumlrmigen Proben

Zahlenangaben so dass die vorletzte Ziffer sicher () die Letzte aber unsicher ist

Grundlage der Berechnung

ist die quantitative Aussage dh die Stoumlchiometrie der zugrunde liegenden Reaktionsgleichung

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

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Arbeitsmethoden der

Quantitativen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Abdquoklassischeldquo Methoden ndash

vorwiegend chemische ArbeitsmethodenrArr

Bestimmung der Bestandteile durch eine chemische Reaktion

GravimetrieDie zu bestimmende Substanz wird vollstaumlndig gefaumlllt und anschlieszligend der Niederschlag ausgewogenMasse des Niederschlags rarr Ergebnis

Volumetrie

-

Maszliganalyse -

TitrationDie zu bestimmende Substanz wird mit einer Reagenzloumlsung mit bekannter Konzentration vollstaumlndig umgesetztVerbrauch und Konzentration der Reagenzloumlsung rarr Ergebnis Titer Gehalt der Loumlsung

GasanalyseEinzelne Gase werden aus dem Gasgemisch entferntVolumenabnahme rarr Ergebnis

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B

Instrumentelle (physikalische) ArbeitsmethodenrArr

Messung einer konzentrationsabhaumlngigen physikalischen Groumlszlige

Kalibrierung des Verfahrens durch eine Kalibrierkurve

Elektroanalytische Methodenbull Elektrogravimetrie

(Messung des Gewichtes der elektrolytischen Abscheidung)

bull Konduktometrie

(Messung der Leitfaumlhigkeit einer Elektrolytloumlsung) bull Potentiometrie

(Messung der Potentialaumlnderung)

bull Coulometrie (Messung der benoumltigten Strommenge)

bull Voltammetrie

(Messung von Strom bei bekannten Potential) bull Polarographie

(Messung der elektrisch geladenen Ionen)

Spektroskopische Methodenbull Photometriebull Kolorimetrie

(Messung des absorbierten Lichts)

bull Atomspektroskopiebull Roumlntgenfluoreszenzanalyse

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Beispiele zur GravimetrieWieviel

Gew Silber enthaumllt ein Silbersalz

Vorgehensweisebull Einwaage (E) von X g Silbersalz Salz loumlsen mit HNO3

ansaumluernbull Faumlllung des Silbers als AgCl

durch Zusatz von HCl

oder NaCl

im Uumlberschuszlig

bull AgCl

abfiltrieren waschen trocknenbull Berechnung des Silbergehaltes aus der Auswaage

(A)

1 mol AgCl

enthaumllt 1 mol Ag14334 g AgCl

enthaumllt 10788 g Ag

Agg F g 14334g 88107 enthaumllt AgClg 1 =

Die Probe enthaumllt dann A bull F g Ag oder Ag Gew E

100 bull F bullA=

A = AuswaageE = Einwaage

F

wird bdquostoumlchiometrischer

Faktorldquo

genannt

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F gibt an wieviel

Gramm (g) der gesuchten Substanz bzw des zu be- stimmenden Elementes enthalten sind

07526 M(AgCl)M(Ag) F ist Beispiel Im ==

E100FA sdotsdot

Einwaage EAg-Salz

Auswaage

AAgCl

m(Ag)AF

Gew Ag

03205 g 02946 g 02217 g 6917

04005 g 03675 g 02766 g 6906

02884 g 02658 g 02000 g 6935

03557 g 03225 g 02427 g 6823

Die Werte 1 bis 3 stimmen gut uumlberein d h relative Abweichungen kleiner als 1 (1 von 69 asymp

07) der

4 Wert weicht zu stark ab er wird bei der Mittelwert-

bildung

nicht beruumlcksichtigt

Ag Gew 6919 3

6935 6906 6917=

++Das Silbersalz enthaumllt

Zahlenbeispiel zur Gravimetrie

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Beispiel

Gravimetrische Bestimmung von Mg2+

durch Faumlllen als (NH4

)Mg[PO4

]

Reaktion

Mg2+

+ (NH4

)+

+ [PO4

]3-

rarr

(NH4

)Mg[PO4

]

Vorgehensweise Ammoniumsalz

gluumlhen

2 (NH4

)Mg[PO4

] Mg2

P2

O7

+ 2 NH3

uarr

+ H2

Ouarr

1 g Mg2

P2

O7

enthaumllt

ΔT

02185 22256 bull 12431 bull 2

)OPM(Mg 1M(Mg) 2 (Mg)F

722OPMg 722

===

Mg2

P2

O7

= 2 Mol Mg ( 22256 Mg2

P2

O7

4862 g Mg)=

  • Foliennummer 1
  • Beschriftung der Analysengefaumlszlige
  • Wichtig
  • Wichtig
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  • Foliennummer 6
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  • Foliennummer 18
  • Foliennummer 19
  • Foliennummer 20
  • Foliennummer 21
  • Foliennummer 22
  • Foliennummer 23
  • Foliennummer 24
  • Foliennummer 25
  • Foliennummer 26
Page 9: Praktikum „Quantitative Analysen“ · Seminar „Quantitative Analysen“ Volker von der Gönna; WS 2010/11 Wichtig • Nur die Quanti-Chemikalien verwenden, nicht die Biltz-Chemikalien

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3

bdquoGesetz der multiplen Proportionenldquo1808 John Dalton

Manche Elemente koumlnnen miteinander eine Reihe von verschie-denen Verbindungen bilden Beispielsweise bestehen Wasser (H2

O) und Wasserstoffperoxid

(H2

O2

) aus H2

und O2

Im Wasser-stoffperoxid

ist jedoch fuumlr den gleichen Wasserstoffanteil genau

doppelt soviel Sauerstoff enthalten wie im WasserDas Gesetz der multiplen Proportionen

besagt dass sich die

Massenanteile der beiden Elemente in allen Verbindungen durch kleine ganze Zahlen ausdruumlcken lassen

Daltons Atomhypothese (1808)1)

Materie besteht aus kleinsten Teilchen oder Atomen

2)

Atome sind unteilbar und koumlnnen weder geschaffen noch zerstoumlrt werden 3)

Alle Atome eines chemischen Elements sind untereinander gleich sie unter-scheiden sich jedoch nur in der Masse von denen anderer

4)

Atome koumlnnen chem Bindungen eingehen u aus diesen wieder geloumlst werden 5)

Das Teilchen einer Verbindung wird aus einer bestimmten stets gleichen An-zahl von Atomen der Elemente gebildet aus denen die Verbindung besteht

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Aumlquivalent oder AumlquivalentteilchenZur Vereinfachung von Berechnungen in der Maszliganalyse werden alle

Groumlszligen

auf ein Aumlquivalent der Substanz bezogen

X rArr

aumlq

X

rArr X Substanz der (Val) t Aumlquivalen X z1 X aumlq ==

z oder (z) = wirksame Wertigkeit

oder auch Aumlquivalentzahl

genannt

bull

Saumlure-Base-Aumlquivalent (Neutralisationsaumlquivalent)z ist gleich der Anzahl der H+

oder OH--Ionen die das Teilchen bei voll-staumlndiger Umsetzung abgibt

Beispiele

HCl frac12 H2

SO4

H3

PO4

NaOH frac12 Ba(OH)2

bull

Redox-Aumlquivalentz ist gleich dem Betrag der Differenz der Oxidationszahlen vor und nach der Reaktion desjenigen Atoms das dabei seine Oxidationszahl aumlndert

Beispiele

KMnO4

KBrO351

61

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bull

Ionen-Aumlquivalentz ist gleich dem Betrag der Ladungszahl des an der Reaktion beteilig-

ten Ions z B beim Ionenaustausch (Ionentauscher) oder bei Faumlllungstitra-tionen

bzw bei der elektrolytischen Abscheidung

bull

chelatometrische

Titrationenz per Definition = 1 ()

Die fruumlher sehr gebraumluchliche Stoffmengeneinheit des Aumlquivalents (1 val) ist offiziell abgeschafft

Die Stoffmenge von Aumlquivalenten n(1z X) wird in der Einheit Mol angegeben Fruumlher

01 Val H2

SO4

jetzt

n(frac12H2

SO4

) = 01 mol

n(H2

SO4

) = 01 mol

bezieht man sich auf Aumlquivalente giltn(frac12H2

SO4

) = 2 bull 01 mol daraus folgt

2 bull n(H2

SO4

) = n(frac12H2

SO4

)

allgemein gilt

n(X) bull z X z1n =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

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Verwendete Groumlszligen in der Maszliganalyse

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1m X) (aumlq m = Masse der Substanz aumlq

X bzw 1z X in Gramm

= m(X) = Masse der Substanz

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1M X) (aumlq M = 1z M(X) Masse von 1 Aumlquivalent (1 Val) der Substanz

X in Gramm pro Val

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1n X) (aumlq n = z bull n(X) = Stoffmenge der Substanz aumlq

X bzw 1z X in

Val

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1c X) (aumlqc = z bull Molaritaumlt

= Aumlquivalentkonzentration

= Normalitaumlt (N) in Val pro Liter

V(L)

= Volumen der Loumlsung in Liter (l)

Gew

= Gramm geloumlste Substanz in 100g Loumlsung

ρ

= Dichte der Loumlsung in Gramm pro Milliliter

(gml)

()

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Beispiele zu Normalitaumlt und Aumlquivalentbull

Welchen Wert hat die Normalitaumlt einer 015 moll H3

PO4

-Loumlsung

n(X) bull z X z1n =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ rArr

3 bull

015 (moll) = 045 (moll) oder 045 n

bull

Wieviel

molar

ist eine KMnO4

-Loumlsung der Normalitaumlt 15 im Sauren bzw imBasischen Medium

MnO4-

+ 8 H+

+ 5 e-

MnO4-

+ 3 e-

Mn2+

+ 4 H2

O

rArr

03 moll

MnO2

rArr

05 mollOH-

bull

Wieviel

ml einer 1 molaren H3

PO4

-Loumlsung werden benoumltigt um 30 ml einer 1 molaren Ca(OH)2

-

Loumlsung vollstaumlndig zu neutralisierenHinweis

c(aumlq

X) = z bull c(X) und n(aumlq

X) = c(aumlq

X) bull V(X) = z bull c(x) bull V(X)

n(aumlq

Ca(OH)2

) = 2 moll bull 003 l = 006 mol

rArr

60 mVal

c(aumlq

H3

PO4

) = 1 moll bull 3 = 3 moll

rArr

3 nl

V(H3

PO4

) = n(aumlq

Ca(OH)2

) c(aumlq

H3

PO4

)

rArr

006 mol 3 moll = 002 l

3 Ca(OH)2

+ 2 H3

PO4

Ca3

(PO4

)2

+ 6 H2

O

rArr

30 ml bull

23 = 20 ml

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Die Normalitaumlt N ist N = c middot

Wertigkeit

Normalitaumlt ist der veraltete Begriff fuumlr Aumlquivalentkonzentration

Die Wertigkeit ist eine ganze Zahl und ist die Anzahl der Protonen die eine Saumlure abgibt Beispielsweise ist 01 molare

HCl-Loumlsung

01 normal da HCl

nur ein Proton abgibt 01 molare

H3

PO4

-Loumlsung ist hingegen 03 normal da sie 3 Protonen abgibt

Normalitaumlt

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Analyse(vom altgriechischen Verb ἀναλύειν

analyeumlin

= aufloumlsen)

Untersuchung der Zusammensetzung eines Stoffes dh Beantwortung von 3Fragen

1 Woraus

(aus welchen Elementen) besteht der Stoff z B Eisensulfid

rArr Qualitative AnalyseAntwort rArr Ergebnis der Qualitativen AnalyseEisensulfid enthaumllt Eisen und Schwefel

2 Wieviel

enthaumllt der Stoff von den einzelnen Bestandteilen

rArr Quantitative Analyse3 Wie

liegt der Stoff vor ndash

wie

ist der Stoff aufgebaut

rArr Strukturanalyse

Begriffsbestimmungen Analyse

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Wieviel

mg Eisen und wieviel

mg Schwefel enthaumllt 1 g EisensulfidAntwort

rArr Ergebnis der Quantitativen Analyse

1 g FeS

enthaumllt 6353 mg Fe und 3647 mg S1 g FeS2

(Pyrit)

enthaumllt 4655 mg Fe und 5345 mg S

Beispiel

5844 g Kochsalz

a)

Na+

und Cl-

b)

1 mol Na+

und 1 mol Cl-

c)

Jedes Na+

ist oktaedrisch

von 6 Cl- jedesChlorid oktaedrisch

von 6 Na+-Ionen als

naumlchste Nachbarn in regelmaumlszligig kubischer Anordnung umgeben rArr Steinsalzgitter

Begriffsbestimmungen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

AnalysengangProbennahme

Voruntersuchung

Zerkleinerung

Qualitative AnalyseAufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Nachweis

Quantitative AnalyseTrocknen

Einwaage

Aufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Verduumlnnung bzw Anreicherung

Bestimmung

Auswertung

Begriffsbestimmungen Analyse

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Quantitative AnalyseDefinition

Bestimmung der Menge der vorhandenen Bestandteile

Voraussetzung

Kenntnis der qualitativen Zusammensetzung

Durchfuumlhrung

Substanz loumlsen (evtl Aufschluss) ndash

Trennung der vorhandenen Bestandteile ndashBestimmung der einzelnen Bestandteile

ZB Cu Zn -Trennung durch Faumlllung als SulfideZnS KL

= 11middot10-24

mol2l2

CuS KL

= 86middot10-36

mol2l2

S][H]O[H bull ][S S)(H K

2

23

2-

2S

+

=

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Teilanalyse

Nur die fuumlr ein konkretes Problem wichtigen Bestandteile werden bestimmt

Vollanalyse

Alle in 1 g qualitativ gefundenen Bestandteile werden bestimmt

Spurenanalyse

Zusaumltzlich zur Vollanalyse werden Spuren bestimmt die nur mit Spezialverfahren quantitativ gefunden wurden

Makroanalyse

Einwaage ca 02 -

2 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 01 mg

Halbmikroanalyse

Einwaage ca 005 -

008 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 001 mg

Mikroanalyse

Einwaage ca 0001 -

0015 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 0001 mg (1μg)

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

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ReagenzienVerduumlnnte Loumlsungen rarr

frisch ansetzen

1 l Kolben zu 23 mit destilliertem H2

O (VE-Wasser) fuumlllen und anschlieszligend 4 hsieden

10 -

20 mg Glas

verd NH3

20 -

50 mgverd NaOH

400 -

600 mg

Ergebnisbull

In Gewichtsprozenten (Gew ) bei festen und fluumlssigen Proben

bull

In Volumenprozenten (Vol ) bei gasfoumlrmigen Proben

Zahlenangaben so dass die vorletzte Ziffer sicher () die Letzte aber unsicher ist

Grundlage der Berechnung

ist die quantitative Aussage dh die Stoumlchiometrie der zugrunde liegenden Reaktionsgleichung

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

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Arbeitsmethoden der

Quantitativen Analyse

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Abdquoklassischeldquo Methoden ndash

vorwiegend chemische ArbeitsmethodenrArr

Bestimmung der Bestandteile durch eine chemische Reaktion

GravimetrieDie zu bestimmende Substanz wird vollstaumlndig gefaumlllt und anschlieszligend der Niederschlag ausgewogenMasse des Niederschlags rarr Ergebnis

Volumetrie

-

Maszliganalyse -

TitrationDie zu bestimmende Substanz wird mit einer Reagenzloumlsung mit bekannter Konzentration vollstaumlndig umgesetztVerbrauch und Konzentration der Reagenzloumlsung rarr Ergebnis Titer Gehalt der Loumlsung

GasanalyseEinzelne Gase werden aus dem Gasgemisch entferntVolumenabnahme rarr Ergebnis

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B

Instrumentelle (physikalische) ArbeitsmethodenrArr

Messung einer konzentrationsabhaumlngigen physikalischen Groumlszlige

Kalibrierung des Verfahrens durch eine Kalibrierkurve

Elektroanalytische Methodenbull Elektrogravimetrie

(Messung des Gewichtes der elektrolytischen Abscheidung)

bull Konduktometrie

(Messung der Leitfaumlhigkeit einer Elektrolytloumlsung) bull Potentiometrie

(Messung der Potentialaumlnderung)

bull Coulometrie (Messung der benoumltigten Strommenge)

bull Voltammetrie

(Messung von Strom bei bekannten Potential) bull Polarographie

(Messung der elektrisch geladenen Ionen)

Spektroskopische Methodenbull Photometriebull Kolorimetrie

(Messung des absorbierten Lichts)

bull Atomspektroskopiebull Roumlntgenfluoreszenzanalyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Beispiele zur GravimetrieWieviel

Gew Silber enthaumllt ein Silbersalz

Vorgehensweisebull Einwaage (E) von X g Silbersalz Salz loumlsen mit HNO3

ansaumluernbull Faumlllung des Silbers als AgCl

durch Zusatz von HCl

oder NaCl

im Uumlberschuszlig

bull AgCl

abfiltrieren waschen trocknenbull Berechnung des Silbergehaltes aus der Auswaage

(A)

1 mol AgCl

enthaumllt 1 mol Ag14334 g AgCl

enthaumllt 10788 g Ag

Agg F g 14334g 88107 enthaumllt AgClg 1 =

Die Probe enthaumllt dann A bull F g Ag oder Ag Gew E

100 bull F bullA=

A = AuswaageE = Einwaage

F

wird bdquostoumlchiometrischer

Faktorldquo

genannt

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

F gibt an wieviel

Gramm (g) der gesuchten Substanz bzw des zu be- stimmenden Elementes enthalten sind

07526 M(AgCl)M(Ag) F ist Beispiel Im ==

E100FA sdotsdot

Einwaage EAg-Salz

Auswaage

AAgCl

m(Ag)AF

Gew Ag

03205 g 02946 g 02217 g 6917

04005 g 03675 g 02766 g 6906

02884 g 02658 g 02000 g 6935

03557 g 03225 g 02427 g 6823

Die Werte 1 bis 3 stimmen gut uumlberein d h relative Abweichungen kleiner als 1 (1 von 69 asymp

07) der

4 Wert weicht zu stark ab er wird bei der Mittelwert-

bildung

nicht beruumlcksichtigt

Ag Gew 6919 3

6935 6906 6917=

++Das Silbersalz enthaumllt

Zahlenbeispiel zur Gravimetrie

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Beispiel

Gravimetrische Bestimmung von Mg2+

durch Faumlllen als (NH4

)Mg[PO4

]

Reaktion

Mg2+

+ (NH4

)+

+ [PO4

]3-

rarr

(NH4

)Mg[PO4

]

Vorgehensweise Ammoniumsalz

gluumlhen

2 (NH4

)Mg[PO4

] Mg2

P2

O7

+ 2 NH3

uarr

+ H2

Ouarr

1 g Mg2

P2

O7

enthaumllt

ΔT

02185 22256 bull 12431 bull 2

)OPM(Mg 1M(Mg) 2 (Mg)F

722OPMg 722

===

Mg2

P2

O7

= 2 Mol Mg ( 22256 Mg2

P2

O7

4862 g Mg)=

  • Foliennummer 1
  • Beschriftung der Analysengefaumlszlige
  • Wichtig
  • Wichtig
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  • Foliennummer 6
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Page 10: Praktikum „Quantitative Analysen“ · Seminar „Quantitative Analysen“ Volker von der Gönna; WS 2010/11 Wichtig • Nur die Quanti-Chemikalien verwenden, nicht die Biltz-Chemikalien

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Aumlquivalent oder AumlquivalentteilchenZur Vereinfachung von Berechnungen in der Maszliganalyse werden alle

Groumlszligen

auf ein Aumlquivalent der Substanz bezogen

X rArr

aumlq

X

rArr X Substanz der (Val) t Aumlquivalen X z1 X aumlq ==

z oder (z) = wirksame Wertigkeit

oder auch Aumlquivalentzahl

genannt

bull

Saumlure-Base-Aumlquivalent (Neutralisationsaumlquivalent)z ist gleich der Anzahl der H+

oder OH--Ionen die das Teilchen bei voll-staumlndiger Umsetzung abgibt

Beispiele

HCl frac12 H2

SO4

H3

PO4

NaOH frac12 Ba(OH)2

bull

Redox-Aumlquivalentz ist gleich dem Betrag der Differenz der Oxidationszahlen vor und nach der Reaktion desjenigen Atoms das dabei seine Oxidationszahl aumlndert

Beispiele

KMnO4

KBrO351

61

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

bull

Ionen-Aumlquivalentz ist gleich dem Betrag der Ladungszahl des an der Reaktion beteilig-

ten Ions z B beim Ionenaustausch (Ionentauscher) oder bei Faumlllungstitra-tionen

bzw bei der elektrolytischen Abscheidung

bull

chelatometrische

Titrationenz per Definition = 1 ()

Die fruumlher sehr gebraumluchliche Stoffmengeneinheit des Aumlquivalents (1 val) ist offiziell abgeschafft

Die Stoffmenge von Aumlquivalenten n(1z X) wird in der Einheit Mol angegeben Fruumlher

01 Val H2

SO4

jetzt

n(frac12H2

SO4

) = 01 mol

n(H2

SO4

) = 01 mol

bezieht man sich auf Aumlquivalente giltn(frac12H2

SO4

) = 2 bull 01 mol daraus folgt

2 bull n(H2

SO4

) = n(frac12H2

SO4

)

allgemein gilt

n(X) bull z X z1n =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Verwendete Groumlszligen in der Maszliganalyse

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1m X) (aumlq m = Masse der Substanz aumlq

X bzw 1z X in Gramm

= m(X) = Masse der Substanz

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1M X) (aumlq M = 1z M(X) Masse von 1 Aumlquivalent (1 Val) der Substanz

X in Gramm pro Val

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1n X) (aumlq n = z bull n(X) = Stoffmenge der Substanz aumlq

X bzw 1z X in

Val

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1c X) (aumlqc = z bull Molaritaumlt

= Aumlquivalentkonzentration

= Normalitaumlt (N) in Val pro Liter

V(L)

= Volumen der Loumlsung in Liter (l)

Gew

= Gramm geloumlste Substanz in 100g Loumlsung

ρ

= Dichte der Loumlsung in Gramm pro Milliliter

(gml)

()

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Beispiele zu Normalitaumlt und Aumlquivalentbull

Welchen Wert hat die Normalitaumlt einer 015 moll H3

PO4

-Loumlsung

n(X) bull z X z1n =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ rArr

3 bull

015 (moll) = 045 (moll) oder 045 n

bull

Wieviel

molar

ist eine KMnO4

-Loumlsung der Normalitaumlt 15 im Sauren bzw imBasischen Medium

MnO4-

+ 8 H+

+ 5 e-

MnO4-

+ 3 e-

Mn2+

+ 4 H2

O

rArr

03 moll

MnO2

rArr

05 mollOH-

bull

Wieviel

ml einer 1 molaren H3

PO4

-Loumlsung werden benoumltigt um 30 ml einer 1 molaren Ca(OH)2

-

Loumlsung vollstaumlndig zu neutralisierenHinweis

c(aumlq

X) = z bull c(X) und n(aumlq

X) = c(aumlq

X) bull V(X) = z bull c(x) bull V(X)

n(aumlq

Ca(OH)2

) = 2 moll bull 003 l = 006 mol

rArr

60 mVal

c(aumlq

H3

PO4

) = 1 moll bull 3 = 3 moll

rArr

3 nl

V(H3

PO4

) = n(aumlq

Ca(OH)2

) c(aumlq

H3

PO4

)

rArr

006 mol 3 moll = 002 l

3 Ca(OH)2

+ 2 H3

PO4

Ca3

(PO4

)2

+ 6 H2

O

rArr

30 ml bull

23 = 20 ml

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Die Normalitaumlt N ist N = c middot

Wertigkeit

Normalitaumlt ist der veraltete Begriff fuumlr Aumlquivalentkonzentration

Die Wertigkeit ist eine ganze Zahl und ist die Anzahl der Protonen die eine Saumlure abgibt Beispielsweise ist 01 molare

HCl-Loumlsung

01 normal da HCl

nur ein Proton abgibt 01 molare

H3

PO4

-Loumlsung ist hingegen 03 normal da sie 3 Protonen abgibt

Normalitaumlt

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Analyse(vom altgriechischen Verb ἀναλύειν

analyeumlin

= aufloumlsen)

Untersuchung der Zusammensetzung eines Stoffes dh Beantwortung von 3Fragen

1 Woraus

(aus welchen Elementen) besteht der Stoff z B Eisensulfid

rArr Qualitative AnalyseAntwort rArr Ergebnis der Qualitativen AnalyseEisensulfid enthaumllt Eisen und Schwefel

2 Wieviel

enthaumllt der Stoff von den einzelnen Bestandteilen

rArr Quantitative Analyse3 Wie

liegt der Stoff vor ndash

wie

ist der Stoff aufgebaut

rArr Strukturanalyse

Begriffsbestimmungen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Wieviel

mg Eisen und wieviel

mg Schwefel enthaumllt 1 g EisensulfidAntwort

rArr Ergebnis der Quantitativen Analyse

1 g FeS

enthaumllt 6353 mg Fe und 3647 mg S1 g FeS2

(Pyrit)

enthaumllt 4655 mg Fe und 5345 mg S

Beispiel

5844 g Kochsalz

a)

Na+

und Cl-

b)

1 mol Na+

und 1 mol Cl-

c)

Jedes Na+

ist oktaedrisch

von 6 Cl- jedesChlorid oktaedrisch

von 6 Na+-Ionen als

naumlchste Nachbarn in regelmaumlszligig kubischer Anordnung umgeben rArr Steinsalzgitter

Begriffsbestimmungen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

AnalysengangProbennahme

Voruntersuchung

Zerkleinerung

Qualitative AnalyseAufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Nachweis

Quantitative AnalyseTrocknen

Einwaage

Aufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Verduumlnnung bzw Anreicherung

Bestimmung

Auswertung

Begriffsbestimmungen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Quantitative AnalyseDefinition

Bestimmung der Menge der vorhandenen Bestandteile

Voraussetzung

Kenntnis der qualitativen Zusammensetzung

Durchfuumlhrung

Substanz loumlsen (evtl Aufschluss) ndash

Trennung der vorhandenen Bestandteile ndashBestimmung der einzelnen Bestandteile

ZB Cu Zn -Trennung durch Faumlllung als SulfideZnS KL

= 11middot10-24

mol2l2

CuS KL

= 86middot10-36

mol2l2

S][H]O[H bull ][S S)(H K

2

23

2-

2S

+

=

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Teilanalyse

Nur die fuumlr ein konkretes Problem wichtigen Bestandteile werden bestimmt

Vollanalyse

Alle in 1 g qualitativ gefundenen Bestandteile werden bestimmt

Spurenanalyse

Zusaumltzlich zur Vollanalyse werden Spuren bestimmt die nur mit Spezialverfahren quantitativ gefunden wurden

Makroanalyse

Einwaage ca 02 -

2 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 01 mg

Halbmikroanalyse

Einwaage ca 005 -

008 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 001 mg

Mikroanalyse

Einwaage ca 0001 -

0015 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 0001 mg (1μg)

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

ReagenzienVerduumlnnte Loumlsungen rarr

frisch ansetzen

1 l Kolben zu 23 mit destilliertem H2

O (VE-Wasser) fuumlllen und anschlieszligend 4 hsieden

10 -

20 mg Glas

verd NH3

20 -

50 mgverd NaOH

400 -

600 mg

Ergebnisbull

In Gewichtsprozenten (Gew ) bei festen und fluumlssigen Proben

bull

In Volumenprozenten (Vol ) bei gasfoumlrmigen Proben

Zahlenangaben so dass die vorletzte Ziffer sicher () die Letzte aber unsicher ist

Grundlage der Berechnung

ist die quantitative Aussage dh die Stoumlchiometrie der zugrunde liegenden Reaktionsgleichung

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Arbeitsmethoden der

Quantitativen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Abdquoklassischeldquo Methoden ndash

vorwiegend chemische ArbeitsmethodenrArr

Bestimmung der Bestandteile durch eine chemische Reaktion

GravimetrieDie zu bestimmende Substanz wird vollstaumlndig gefaumlllt und anschlieszligend der Niederschlag ausgewogenMasse des Niederschlags rarr Ergebnis

Volumetrie

-

Maszliganalyse -

TitrationDie zu bestimmende Substanz wird mit einer Reagenzloumlsung mit bekannter Konzentration vollstaumlndig umgesetztVerbrauch und Konzentration der Reagenzloumlsung rarr Ergebnis Titer Gehalt der Loumlsung

GasanalyseEinzelne Gase werden aus dem Gasgemisch entferntVolumenabnahme rarr Ergebnis

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

B

Instrumentelle (physikalische) ArbeitsmethodenrArr

Messung einer konzentrationsabhaumlngigen physikalischen Groumlszlige

Kalibrierung des Verfahrens durch eine Kalibrierkurve

Elektroanalytische Methodenbull Elektrogravimetrie

(Messung des Gewichtes der elektrolytischen Abscheidung)

bull Konduktometrie

(Messung der Leitfaumlhigkeit einer Elektrolytloumlsung) bull Potentiometrie

(Messung der Potentialaumlnderung)

bull Coulometrie (Messung der benoumltigten Strommenge)

bull Voltammetrie

(Messung von Strom bei bekannten Potential) bull Polarographie

(Messung der elektrisch geladenen Ionen)

Spektroskopische Methodenbull Photometriebull Kolorimetrie

(Messung des absorbierten Lichts)

bull Atomspektroskopiebull Roumlntgenfluoreszenzanalyse

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Beispiele zur GravimetrieWieviel

Gew Silber enthaumllt ein Silbersalz

Vorgehensweisebull Einwaage (E) von X g Silbersalz Salz loumlsen mit HNO3

ansaumluernbull Faumlllung des Silbers als AgCl

durch Zusatz von HCl

oder NaCl

im Uumlberschuszlig

bull AgCl

abfiltrieren waschen trocknenbull Berechnung des Silbergehaltes aus der Auswaage

(A)

1 mol AgCl

enthaumllt 1 mol Ag14334 g AgCl

enthaumllt 10788 g Ag

Agg F g 14334g 88107 enthaumllt AgClg 1 =

Die Probe enthaumllt dann A bull F g Ag oder Ag Gew E

100 bull F bullA=

A = AuswaageE = Einwaage

F

wird bdquostoumlchiometrischer

Faktorldquo

genannt

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

F gibt an wieviel

Gramm (g) der gesuchten Substanz bzw des zu be- stimmenden Elementes enthalten sind

07526 M(AgCl)M(Ag) F ist Beispiel Im ==

E100FA sdotsdot

Einwaage EAg-Salz

Auswaage

AAgCl

m(Ag)AF

Gew Ag

03205 g 02946 g 02217 g 6917

04005 g 03675 g 02766 g 6906

02884 g 02658 g 02000 g 6935

03557 g 03225 g 02427 g 6823

Die Werte 1 bis 3 stimmen gut uumlberein d h relative Abweichungen kleiner als 1 (1 von 69 asymp

07) der

4 Wert weicht zu stark ab er wird bei der Mittelwert-

bildung

nicht beruumlcksichtigt

Ag Gew 6919 3

6935 6906 6917=

++Das Silbersalz enthaumllt

Zahlenbeispiel zur Gravimetrie

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Beispiel

Gravimetrische Bestimmung von Mg2+

durch Faumlllen als (NH4

)Mg[PO4

]

Reaktion

Mg2+

+ (NH4

)+

+ [PO4

]3-

rarr

(NH4

)Mg[PO4

]

Vorgehensweise Ammoniumsalz

gluumlhen

2 (NH4

)Mg[PO4

] Mg2

P2

O7

+ 2 NH3

uarr

+ H2

Ouarr

1 g Mg2

P2

O7

enthaumllt

ΔT

02185 22256 bull 12431 bull 2

)OPM(Mg 1M(Mg) 2 (Mg)F

722OPMg 722

===

Mg2

P2

O7

= 2 Mol Mg ( 22256 Mg2

P2

O7

4862 g Mg)=

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bull

Ionen-Aumlquivalentz ist gleich dem Betrag der Ladungszahl des an der Reaktion beteilig-

ten Ions z B beim Ionenaustausch (Ionentauscher) oder bei Faumlllungstitra-tionen

bzw bei der elektrolytischen Abscheidung

bull

chelatometrische

Titrationenz per Definition = 1 ()

Die fruumlher sehr gebraumluchliche Stoffmengeneinheit des Aumlquivalents (1 val) ist offiziell abgeschafft

Die Stoffmenge von Aumlquivalenten n(1z X) wird in der Einheit Mol angegeben Fruumlher

01 Val H2

SO4

jetzt

n(frac12H2

SO4

) = 01 mol

n(H2

SO4

) = 01 mol

bezieht man sich auf Aumlquivalente giltn(frac12H2

SO4

) = 2 bull 01 mol daraus folgt

2 bull n(H2

SO4

) = n(frac12H2

SO4

)

allgemein gilt

n(X) bull z X z1n =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

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Verwendete Groumlszligen in der Maszliganalyse

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1m X) (aumlq m = Masse der Substanz aumlq

X bzw 1z X in Gramm

= m(X) = Masse der Substanz

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1M X) (aumlq M = 1z M(X) Masse von 1 Aumlquivalent (1 Val) der Substanz

X in Gramm pro Val

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1n X) (aumlq n = z bull n(X) = Stoffmenge der Substanz aumlq

X bzw 1z X in

Val

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1c X) (aumlqc = z bull Molaritaumlt

= Aumlquivalentkonzentration

= Normalitaumlt (N) in Val pro Liter

V(L)

= Volumen der Loumlsung in Liter (l)

Gew

= Gramm geloumlste Substanz in 100g Loumlsung

ρ

= Dichte der Loumlsung in Gramm pro Milliliter

(gml)

()

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Beispiele zu Normalitaumlt und Aumlquivalentbull

Welchen Wert hat die Normalitaumlt einer 015 moll H3

PO4

-Loumlsung

n(X) bull z X z1n =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ rArr

3 bull

015 (moll) = 045 (moll) oder 045 n

bull

Wieviel

molar

ist eine KMnO4

-Loumlsung der Normalitaumlt 15 im Sauren bzw imBasischen Medium

MnO4-

+ 8 H+

+ 5 e-

MnO4-

+ 3 e-

Mn2+

+ 4 H2

O

rArr

03 moll

MnO2

rArr

05 mollOH-

bull

Wieviel

ml einer 1 molaren H3

PO4

-Loumlsung werden benoumltigt um 30 ml einer 1 molaren Ca(OH)2

-

Loumlsung vollstaumlndig zu neutralisierenHinweis

c(aumlq

X) = z bull c(X) und n(aumlq

X) = c(aumlq

X) bull V(X) = z bull c(x) bull V(X)

n(aumlq

Ca(OH)2

) = 2 moll bull 003 l = 006 mol

rArr

60 mVal

c(aumlq

H3

PO4

) = 1 moll bull 3 = 3 moll

rArr

3 nl

V(H3

PO4

) = n(aumlq

Ca(OH)2

) c(aumlq

H3

PO4

)

rArr

006 mol 3 moll = 002 l

3 Ca(OH)2

+ 2 H3

PO4

Ca3

(PO4

)2

+ 6 H2

O

rArr

30 ml bull

23 = 20 ml

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Die Normalitaumlt N ist N = c middot

Wertigkeit

Normalitaumlt ist der veraltete Begriff fuumlr Aumlquivalentkonzentration

Die Wertigkeit ist eine ganze Zahl und ist die Anzahl der Protonen die eine Saumlure abgibt Beispielsweise ist 01 molare

HCl-Loumlsung

01 normal da HCl

nur ein Proton abgibt 01 molare

H3

PO4

-Loumlsung ist hingegen 03 normal da sie 3 Protonen abgibt

Normalitaumlt

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Analyse(vom altgriechischen Verb ἀναλύειν

analyeumlin

= aufloumlsen)

Untersuchung der Zusammensetzung eines Stoffes dh Beantwortung von 3Fragen

1 Woraus

(aus welchen Elementen) besteht der Stoff z B Eisensulfid

rArr Qualitative AnalyseAntwort rArr Ergebnis der Qualitativen AnalyseEisensulfid enthaumllt Eisen und Schwefel

2 Wieviel

enthaumllt der Stoff von den einzelnen Bestandteilen

rArr Quantitative Analyse3 Wie

liegt der Stoff vor ndash

wie

ist der Stoff aufgebaut

rArr Strukturanalyse

Begriffsbestimmungen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Wieviel

mg Eisen und wieviel

mg Schwefel enthaumllt 1 g EisensulfidAntwort

rArr Ergebnis der Quantitativen Analyse

1 g FeS

enthaumllt 6353 mg Fe und 3647 mg S1 g FeS2

(Pyrit)

enthaumllt 4655 mg Fe und 5345 mg S

Beispiel

5844 g Kochsalz

a)

Na+

und Cl-

b)

1 mol Na+

und 1 mol Cl-

c)

Jedes Na+

ist oktaedrisch

von 6 Cl- jedesChlorid oktaedrisch

von 6 Na+-Ionen als

naumlchste Nachbarn in regelmaumlszligig kubischer Anordnung umgeben rArr Steinsalzgitter

Begriffsbestimmungen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

AnalysengangProbennahme

Voruntersuchung

Zerkleinerung

Qualitative AnalyseAufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Nachweis

Quantitative AnalyseTrocknen

Einwaage

Aufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Verduumlnnung bzw Anreicherung

Bestimmung

Auswertung

Begriffsbestimmungen Analyse

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Quantitative AnalyseDefinition

Bestimmung der Menge der vorhandenen Bestandteile

Voraussetzung

Kenntnis der qualitativen Zusammensetzung

Durchfuumlhrung

Substanz loumlsen (evtl Aufschluss) ndash

Trennung der vorhandenen Bestandteile ndashBestimmung der einzelnen Bestandteile

ZB Cu Zn -Trennung durch Faumlllung als SulfideZnS KL

= 11middot10-24

mol2l2

CuS KL

= 86middot10-36

mol2l2

S][H]O[H bull ][S S)(H K

2

23

2-

2S

+

=

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Teilanalyse

Nur die fuumlr ein konkretes Problem wichtigen Bestandteile werden bestimmt

Vollanalyse

Alle in 1 g qualitativ gefundenen Bestandteile werden bestimmt

Spurenanalyse

Zusaumltzlich zur Vollanalyse werden Spuren bestimmt die nur mit Spezialverfahren quantitativ gefunden wurden

Makroanalyse

Einwaage ca 02 -

2 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 01 mg

Halbmikroanalyse

Einwaage ca 005 -

008 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 001 mg

Mikroanalyse

Einwaage ca 0001 -

0015 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 0001 mg (1μg)

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

ReagenzienVerduumlnnte Loumlsungen rarr

frisch ansetzen

1 l Kolben zu 23 mit destilliertem H2

O (VE-Wasser) fuumlllen und anschlieszligend 4 hsieden

10 -

20 mg Glas

verd NH3

20 -

50 mgverd NaOH

400 -

600 mg

Ergebnisbull

In Gewichtsprozenten (Gew ) bei festen und fluumlssigen Proben

bull

In Volumenprozenten (Vol ) bei gasfoumlrmigen Proben

Zahlenangaben so dass die vorletzte Ziffer sicher () die Letzte aber unsicher ist

Grundlage der Berechnung

ist die quantitative Aussage dh die Stoumlchiometrie der zugrunde liegenden Reaktionsgleichung

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Arbeitsmethoden der

Quantitativen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Abdquoklassischeldquo Methoden ndash

vorwiegend chemische ArbeitsmethodenrArr

Bestimmung der Bestandteile durch eine chemische Reaktion

GravimetrieDie zu bestimmende Substanz wird vollstaumlndig gefaumlllt und anschlieszligend der Niederschlag ausgewogenMasse des Niederschlags rarr Ergebnis

Volumetrie

-

Maszliganalyse -

TitrationDie zu bestimmende Substanz wird mit einer Reagenzloumlsung mit bekannter Konzentration vollstaumlndig umgesetztVerbrauch und Konzentration der Reagenzloumlsung rarr Ergebnis Titer Gehalt der Loumlsung

GasanalyseEinzelne Gase werden aus dem Gasgemisch entferntVolumenabnahme rarr Ergebnis

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

B

Instrumentelle (physikalische) ArbeitsmethodenrArr

Messung einer konzentrationsabhaumlngigen physikalischen Groumlszlige

Kalibrierung des Verfahrens durch eine Kalibrierkurve

Elektroanalytische Methodenbull Elektrogravimetrie

(Messung des Gewichtes der elektrolytischen Abscheidung)

bull Konduktometrie

(Messung der Leitfaumlhigkeit einer Elektrolytloumlsung) bull Potentiometrie

(Messung der Potentialaumlnderung)

bull Coulometrie (Messung der benoumltigten Strommenge)

bull Voltammetrie

(Messung von Strom bei bekannten Potential) bull Polarographie

(Messung der elektrisch geladenen Ionen)

Spektroskopische Methodenbull Photometriebull Kolorimetrie

(Messung des absorbierten Lichts)

bull Atomspektroskopiebull Roumlntgenfluoreszenzanalyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Beispiele zur GravimetrieWieviel

Gew Silber enthaumllt ein Silbersalz

Vorgehensweisebull Einwaage (E) von X g Silbersalz Salz loumlsen mit HNO3

ansaumluernbull Faumlllung des Silbers als AgCl

durch Zusatz von HCl

oder NaCl

im Uumlberschuszlig

bull AgCl

abfiltrieren waschen trocknenbull Berechnung des Silbergehaltes aus der Auswaage

(A)

1 mol AgCl

enthaumllt 1 mol Ag14334 g AgCl

enthaumllt 10788 g Ag

Agg F g 14334g 88107 enthaumllt AgClg 1 =

Die Probe enthaumllt dann A bull F g Ag oder Ag Gew E

100 bull F bullA=

A = AuswaageE = Einwaage

F

wird bdquostoumlchiometrischer

Faktorldquo

genannt

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

F gibt an wieviel

Gramm (g) der gesuchten Substanz bzw des zu be- stimmenden Elementes enthalten sind

07526 M(AgCl)M(Ag) F ist Beispiel Im ==

E100FA sdotsdot

Einwaage EAg-Salz

Auswaage

AAgCl

m(Ag)AF

Gew Ag

03205 g 02946 g 02217 g 6917

04005 g 03675 g 02766 g 6906

02884 g 02658 g 02000 g 6935

03557 g 03225 g 02427 g 6823

Die Werte 1 bis 3 stimmen gut uumlberein d h relative Abweichungen kleiner als 1 (1 von 69 asymp

07) der

4 Wert weicht zu stark ab er wird bei der Mittelwert-

bildung

nicht beruumlcksichtigt

Ag Gew 6919 3

6935 6906 6917=

++Das Silbersalz enthaumllt

Zahlenbeispiel zur Gravimetrie

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Beispiel

Gravimetrische Bestimmung von Mg2+

durch Faumlllen als (NH4

)Mg[PO4

]

Reaktion

Mg2+

+ (NH4

)+

+ [PO4

]3-

rarr

(NH4

)Mg[PO4

]

Vorgehensweise Ammoniumsalz

gluumlhen

2 (NH4

)Mg[PO4

] Mg2

P2

O7

+ 2 NH3

uarr

+ H2

Ouarr

1 g Mg2

P2

O7

enthaumllt

ΔT

02185 22256 bull 12431 bull 2

)OPM(Mg 1M(Mg) 2 (Mg)F

722OPMg 722

===

Mg2

P2

O7

= 2 Mol Mg ( 22256 Mg2

P2

O7

4862 g Mg)=

  • Foliennummer 1
  • Beschriftung der Analysengefaumlszlige
  • Wichtig
  • Wichtig
  • Foliennummer 5
  • Foliennummer 6
  • Foliennummer 7
  • Foliennummer 8
  • Foliennummer 9
  • Foliennummer 10
  • Foliennummer 11
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  • Foliennummer 13
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  • Foliennummer 16
  • Foliennummer 17
  • Foliennummer 18
  • Foliennummer 19
  • Foliennummer 20
  • Foliennummer 21
  • Foliennummer 22
  • Foliennummer 23
  • Foliennummer 24
  • Foliennummer 25
  • Foliennummer 26
Page 12: Praktikum „Quantitative Analysen“ · Seminar „Quantitative Analysen“ Volker von der Gönna; WS 2010/11 Wichtig • Nur die Quanti-Chemikalien verwenden, nicht die Biltz-Chemikalien

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Verwendete Groumlszligen in der Maszliganalyse

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1m X) (aumlq m = Masse der Substanz aumlq

X bzw 1z X in Gramm

= m(X) = Masse der Substanz

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1M X) (aumlq M = 1z M(X) Masse von 1 Aumlquivalent (1 Val) der Substanz

X in Gramm pro Val

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1n X) (aumlq n = z bull n(X) = Stoffmenge der Substanz aumlq

X bzw 1z X in

Val

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= X

z1c X) (aumlqc = z bull Molaritaumlt

= Aumlquivalentkonzentration

= Normalitaumlt (N) in Val pro Liter

V(L)

= Volumen der Loumlsung in Liter (l)

Gew

= Gramm geloumlste Substanz in 100g Loumlsung

ρ

= Dichte der Loumlsung in Gramm pro Milliliter

(gml)

()

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Beispiele zu Normalitaumlt und Aumlquivalentbull

Welchen Wert hat die Normalitaumlt einer 015 moll H3

PO4

-Loumlsung

n(X) bull z X z1n =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ rArr

3 bull

015 (moll) = 045 (moll) oder 045 n

bull

Wieviel

molar

ist eine KMnO4

-Loumlsung der Normalitaumlt 15 im Sauren bzw imBasischen Medium

MnO4-

+ 8 H+

+ 5 e-

MnO4-

+ 3 e-

Mn2+

+ 4 H2

O

rArr

03 moll

MnO2

rArr

05 mollOH-

bull

Wieviel

ml einer 1 molaren H3

PO4

-Loumlsung werden benoumltigt um 30 ml einer 1 molaren Ca(OH)2

-

Loumlsung vollstaumlndig zu neutralisierenHinweis

c(aumlq

X) = z bull c(X) und n(aumlq

X) = c(aumlq

X) bull V(X) = z bull c(x) bull V(X)

n(aumlq

Ca(OH)2

) = 2 moll bull 003 l = 006 mol

rArr

60 mVal

c(aumlq

H3

PO4

) = 1 moll bull 3 = 3 moll

rArr

3 nl

V(H3

PO4

) = n(aumlq

Ca(OH)2

) c(aumlq

H3

PO4

)

rArr

006 mol 3 moll = 002 l

3 Ca(OH)2

+ 2 H3

PO4

Ca3

(PO4

)2

+ 6 H2

O

rArr

30 ml bull

23 = 20 ml

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Die Normalitaumlt N ist N = c middot

Wertigkeit

Normalitaumlt ist der veraltete Begriff fuumlr Aumlquivalentkonzentration

Die Wertigkeit ist eine ganze Zahl und ist die Anzahl der Protonen die eine Saumlure abgibt Beispielsweise ist 01 molare

HCl-Loumlsung

01 normal da HCl

nur ein Proton abgibt 01 molare

H3

PO4

-Loumlsung ist hingegen 03 normal da sie 3 Protonen abgibt

Normalitaumlt

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Analyse(vom altgriechischen Verb ἀναλύειν

analyeumlin

= aufloumlsen)

Untersuchung der Zusammensetzung eines Stoffes dh Beantwortung von 3Fragen

1 Woraus

(aus welchen Elementen) besteht der Stoff z B Eisensulfid

rArr Qualitative AnalyseAntwort rArr Ergebnis der Qualitativen AnalyseEisensulfid enthaumllt Eisen und Schwefel

2 Wieviel

enthaumllt der Stoff von den einzelnen Bestandteilen

rArr Quantitative Analyse3 Wie

liegt der Stoff vor ndash

wie

ist der Stoff aufgebaut

rArr Strukturanalyse

Begriffsbestimmungen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Wieviel

mg Eisen und wieviel

mg Schwefel enthaumllt 1 g EisensulfidAntwort

rArr Ergebnis der Quantitativen Analyse

1 g FeS

enthaumllt 6353 mg Fe und 3647 mg S1 g FeS2

(Pyrit)

enthaumllt 4655 mg Fe und 5345 mg S

Beispiel

5844 g Kochsalz

a)

Na+

und Cl-

b)

1 mol Na+

und 1 mol Cl-

c)

Jedes Na+

ist oktaedrisch

von 6 Cl- jedesChlorid oktaedrisch

von 6 Na+-Ionen als

naumlchste Nachbarn in regelmaumlszligig kubischer Anordnung umgeben rArr Steinsalzgitter

Begriffsbestimmungen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

AnalysengangProbennahme

Voruntersuchung

Zerkleinerung

Qualitative AnalyseAufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Nachweis

Quantitative AnalyseTrocknen

Einwaage

Aufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Verduumlnnung bzw Anreicherung

Bestimmung

Auswertung

Begriffsbestimmungen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Quantitative AnalyseDefinition

Bestimmung der Menge der vorhandenen Bestandteile

Voraussetzung

Kenntnis der qualitativen Zusammensetzung

Durchfuumlhrung

Substanz loumlsen (evtl Aufschluss) ndash

Trennung der vorhandenen Bestandteile ndashBestimmung der einzelnen Bestandteile

ZB Cu Zn -Trennung durch Faumlllung als SulfideZnS KL

= 11middot10-24

mol2l2

CuS KL

= 86middot10-36

mol2l2

S][H]O[H bull ][S S)(H K

2

23

2-

2S

+

=

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Teilanalyse

Nur die fuumlr ein konkretes Problem wichtigen Bestandteile werden bestimmt

Vollanalyse

Alle in 1 g qualitativ gefundenen Bestandteile werden bestimmt

Spurenanalyse

Zusaumltzlich zur Vollanalyse werden Spuren bestimmt die nur mit Spezialverfahren quantitativ gefunden wurden

Makroanalyse

Einwaage ca 02 -

2 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 01 mg

Halbmikroanalyse

Einwaage ca 005 -

008 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 001 mg

Mikroanalyse

Einwaage ca 0001 -

0015 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 0001 mg (1μg)

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

ReagenzienVerduumlnnte Loumlsungen rarr

frisch ansetzen

1 l Kolben zu 23 mit destilliertem H2

O (VE-Wasser) fuumlllen und anschlieszligend 4 hsieden

10 -

20 mg Glas

verd NH3

20 -

50 mgverd NaOH

400 -

600 mg

Ergebnisbull

In Gewichtsprozenten (Gew ) bei festen und fluumlssigen Proben

bull

In Volumenprozenten (Vol ) bei gasfoumlrmigen Proben

Zahlenangaben so dass die vorletzte Ziffer sicher () die Letzte aber unsicher ist

Grundlage der Berechnung

ist die quantitative Aussage dh die Stoumlchiometrie der zugrunde liegenden Reaktionsgleichung

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Arbeitsmethoden der

Quantitativen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Abdquoklassischeldquo Methoden ndash

vorwiegend chemische ArbeitsmethodenrArr

Bestimmung der Bestandteile durch eine chemische Reaktion

GravimetrieDie zu bestimmende Substanz wird vollstaumlndig gefaumlllt und anschlieszligend der Niederschlag ausgewogenMasse des Niederschlags rarr Ergebnis

Volumetrie

-

Maszliganalyse -

TitrationDie zu bestimmende Substanz wird mit einer Reagenzloumlsung mit bekannter Konzentration vollstaumlndig umgesetztVerbrauch und Konzentration der Reagenzloumlsung rarr Ergebnis Titer Gehalt der Loumlsung

GasanalyseEinzelne Gase werden aus dem Gasgemisch entferntVolumenabnahme rarr Ergebnis

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

B

Instrumentelle (physikalische) ArbeitsmethodenrArr

Messung einer konzentrationsabhaumlngigen physikalischen Groumlszlige

Kalibrierung des Verfahrens durch eine Kalibrierkurve

Elektroanalytische Methodenbull Elektrogravimetrie

(Messung des Gewichtes der elektrolytischen Abscheidung)

bull Konduktometrie

(Messung der Leitfaumlhigkeit einer Elektrolytloumlsung) bull Potentiometrie

(Messung der Potentialaumlnderung)

bull Coulometrie (Messung der benoumltigten Strommenge)

bull Voltammetrie

(Messung von Strom bei bekannten Potential) bull Polarographie

(Messung der elektrisch geladenen Ionen)

Spektroskopische Methodenbull Photometriebull Kolorimetrie

(Messung des absorbierten Lichts)

bull Atomspektroskopiebull Roumlntgenfluoreszenzanalyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Beispiele zur GravimetrieWieviel

Gew Silber enthaumllt ein Silbersalz

Vorgehensweisebull Einwaage (E) von X g Silbersalz Salz loumlsen mit HNO3

ansaumluernbull Faumlllung des Silbers als AgCl

durch Zusatz von HCl

oder NaCl

im Uumlberschuszlig

bull AgCl

abfiltrieren waschen trocknenbull Berechnung des Silbergehaltes aus der Auswaage

(A)

1 mol AgCl

enthaumllt 1 mol Ag14334 g AgCl

enthaumllt 10788 g Ag

Agg F g 14334g 88107 enthaumllt AgClg 1 =

Die Probe enthaumllt dann A bull F g Ag oder Ag Gew E

100 bull F bullA=

A = AuswaageE = Einwaage

F

wird bdquostoumlchiometrischer

Faktorldquo

genannt

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

F gibt an wieviel

Gramm (g) der gesuchten Substanz bzw des zu be- stimmenden Elementes enthalten sind

07526 M(AgCl)M(Ag) F ist Beispiel Im ==

E100FA sdotsdot

Einwaage EAg-Salz

Auswaage

AAgCl

m(Ag)AF

Gew Ag

03205 g 02946 g 02217 g 6917

04005 g 03675 g 02766 g 6906

02884 g 02658 g 02000 g 6935

03557 g 03225 g 02427 g 6823

Die Werte 1 bis 3 stimmen gut uumlberein d h relative Abweichungen kleiner als 1 (1 von 69 asymp

07) der

4 Wert weicht zu stark ab er wird bei der Mittelwert-

bildung

nicht beruumlcksichtigt

Ag Gew 6919 3

6935 6906 6917=

++Das Silbersalz enthaumllt

Zahlenbeispiel zur Gravimetrie

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Beispiel

Gravimetrische Bestimmung von Mg2+

durch Faumlllen als (NH4

)Mg[PO4

]

Reaktion

Mg2+

+ (NH4

)+

+ [PO4

]3-

rarr

(NH4

)Mg[PO4

]

Vorgehensweise Ammoniumsalz

gluumlhen

2 (NH4

)Mg[PO4

] Mg2

P2

O7

+ 2 NH3

uarr

+ H2

Ouarr

1 g Mg2

P2

O7

enthaumllt

ΔT

02185 22256 bull 12431 bull 2

)OPM(Mg 1M(Mg) 2 (Mg)F

722OPMg 722

===

Mg2

P2

O7

= 2 Mol Mg ( 22256 Mg2

P2

O7

4862 g Mg)=

  • Foliennummer 1
  • Beschriftung der Analysengefaumlszlige
  • Wichtig
  • Wichtig
  • Foliennummer 5
  • Foliennummer 6
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  • Foliennummer 9
  • Foliennummer 10
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  • Foliennummer 17
  • Foliennummer 18
  • Foliennummer 19
  • Foliennummer 20
  • Foliennummer 21
  • Foliennummer 22
  • Foliennummer 23
  • Foliennummer 24
  • Foliennummer 25
  • Foliennummer 26
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Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Beispiele zu Normalitaumlt und Aumlquivalentbull

Welchen Wert hat die Normalitaumlt einer 015 moll H3

PO4

-Loumlsung

n(X) bull z X z1n =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ rArr

3 bull

015 (moll) = 045 (moll) oder 045 n

bull

Wieviel

molar

ist eine KMnO4

-Loumlsung der Normalitaumlt 15 im Sauren bzw imBasischen Medium

MnO4-

+ 8 H+

+ 5 e-

MnO4-

+ 3 e-

Mn2+

+ 4 H2

O

rArr

03 moll

MnO2

rArr

05 mollOH-

bull

Wieviel

ml einer 1 molaren H3

PO4

-Loumlsung werden benoumltigt um 30 ml einer 1 molaren Ca(OH)2

-

Loumlsung vollstaumlndig zu neutralisierenHinweis

c(aumlq

X) = z bull c(X) und n(aumlq

X) = c(aumlq

X) bull V(X) = z bull c(x) bull V(X)

n(aumlq

Ca(OH)2

) = 2 moll bull 003 l = 006 mol

rArr

60 mVal

c(aumlq

H3

PO4

) = 1 moll bull 3 = 3 moll

rArr

3 nl

V(H3

PO4

) = n(aumlq

Ca(OH)2

) c(aumlq

H3

PO4

)

rArr

006 mol 3 moll = 002 l

3 Ca(OH)2

+ 2 H3

PO4

Ca3

(PO4

)2

+ 6 H2

O

rArr

30 ml bull

23 = 20 ml

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Die Normalitaumlt N ist N = c middot

Wertigkeit

Normalitaumlt ist der veraltete Begriff fuumlr Aumlquivalentkonzentration

Die Wertigkeit ist eine ganze Zahl und ist die Anzahl der Protonen die eine Saumlure abgibt Beispielsweise ist 01 molare

HCl-Loumlsung

01 normal da HCl

nur ein Proton abgibt 01 molare

H3

PO4

-Loumlsung ist hingegen 03 normal da sie 3 Protonen abgibt

Normalitaumlt

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Analyse(vom altgriechischen Verb ἀναλύειν

analyeumlin

= aufloumlsen)

Untersuchung der Zusammensetzung eines Stoffes dh Beantwortung von 3Fragen

1 Woraus

(aus welchen Elementen) besteht der Stoff z B Eisensulfid

rArr Qualitative AnalyseAntwort rArr Ergebnis der Qualitativen AnalyseEisensulfid enthaumllt Eisen und Schwefel

2 Wieviel

enthaumllt der Stoff von den einzelnen Bestandteilen

rArr Quantitative Analyse3 Wie

liegt der Stoff vor ndash

wie

ist der Stoff aufgebaut

rArr Strukturanalyse

Begriffsbestimmungen Analyse

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Wieviel

mg Eisen und wieviel

mg Schwefel enthaumllt 1 g EisensulfidAntwort

rArr Ergebnis der Quantitativen Analyse

1 g FeS

enthaumllt 6353 mg Fe und 3647 mg S1 g FeS2

(Pyrit)

enthaumllt 4655 mg Fe und 5345 mg S

Beispiel

5844 g Kochsalz

a)

Na+

und Cl-

b)

1 mol Na+

und 1 mol Cl-

c)

Jedes Na+

ist oktaedrisch

von 6 Cl- jedesChlorid oktaedrisch

von 6 Na+-Ionen als

naumlchste Nachbarn in regelmaumlszligig kubischer Anordnung umgeben rArr Steinsalzgitter

Begriffsbestimmungen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

AnalysengangProbennahme

Voruntersuchung

Zerkleinerung

Qualitative AnalyseAufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Nachweis

Quantitative AnalyseTrocknen

Einwaage

Aufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Verduumlnnung bzw Anreicherung

Bestimmung

Auswertung

Begriffsbestimmungen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Quantitative AnalyseDefinition

Bestimmung der Menge der vorhandenen Bestandteile

Voraussetzung

Kenntnis der qualitativen Zusammensetzung

Durchfuumlhrung

Substanz loumlsen (evtl Aufschluss) ndash

Trennung der vorhandenen Bestandteile ndashBestimmung der einzelnen Bestandteile

ZB Cu Zn -Trennung durch Faumlllung als SulfideZnS KL

= 11middot10-24

mol2l2

CuS KL

= 86middot10-36

mol2l2

S][H]O[H bull ][S S)(H K

2

23

2-

2S

+

=

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Teilanalyse

Nur die fuumlr ein konkretes Problem wichtigen Bestandteile werden bestimmt

Vollanalyse

Alle in 1 g qualitativ gefundenen Bestandteile werden bestimmt

Spurenanalyse

Zusaumltzlich zur Vollanalyse werden Spuren bestimmt die nur mit Spezialverfahren quantitativ gefunden wurden

Makroanalyse

Einwaage ca 02 -

2 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 01 mg

Halbmikroanalyse

Einwaage ca 005 -

008 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 001 mg

Mikroanalyse

Einwaage ca 0001 -

0015 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 0001 mg (1μg)

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

ReagenzienVerduumlnnte Loumlsungen rarr

frisch ansetzen

1 l Kolben zu 23 mit destilliertem H2

O (VE-Wasser) fuumlllen und anschlieszligend 4 hsieden

10 -

20 mg Glas

verd NH3

20 -

50 mgverd NaOH

400 -

600 mg

Ergebnisbull

In Gewichtsprozenten (Gew ) bei festen und fluumlssigen Proben

bull

In Volumenprozenten (Vol ) bei gasfoumlrmigen Proben

Zahlenangaben so dass die vorletzte Ziffer sicher () die Letzte aber unsicher ist

Grundlage der Berechnung

ist die quantitative Aussage dh die Stoumlchiometrie der zugrunde liegenden Reaktionsgleichung

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

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Arbeitsmethoden der

Quantitativen Analyse

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Abdquoklassischeldquo Methoden ndash

vorwiegend chemische ArbeitsmethodenrArr

Bestimmung der Bestandteile durch eine chemische Reaktion

GravimetrieDie zu bestimmende Substanz wird vollstaumlndig gefaumlllt und anschlieszligend der Niederschlag ausgewogenMasse des Niederschlags rarr Ergebnis

Volumetrie

-

Maszliganalyse -

TitrationDie zu bestimmende Substanz wird mit einer Reagenzloumlsung mit bekannter Konzentration vollstaumlndig umgesetztVerbrauch und Konzentration der Reagenzloumlsung rarr Ergebnis Titer Gehalt der Loumlsung

GasanalyseEinzelne Gase werden aus dem Gasgemisch entferntVolumenabnahme rarr Ergebnis

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

B

Instrumentelle (physikalische) ArbeitsmethodenrArr

Messung einer konzentrationsabhaumlngigen physikalischen Groumlszlige

Kalibrierung des Verfahrens durch eine Kalibrierkurve

Elektroanalytische Methodenbull Elektrogravimetrie

(Messung des Gewichtes der elektrolytischen Abscheidung)

bull Konduktometrie

(Messung der Leitfaumlhigkeit einer Elektrolytloumlsung) bull Potentiometrie

(Messung der Potentialaumlnderung)

bull Coulometrie (Messung der benoumltigten Strommenge)

bull Voltammetrie

(Messung von Strom bei bekannten Potential) bull Polarographie

(Messung der elektrisch geladenen Ionen)

Spektroskopische Methodenbull Photometriebull Kolorimetrie

(Messung des absorbierten Lichts)

bull Atomspektroskopiebull Roumlntgenfluoreszenzanalyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Beispiele zur GravimetrieWieviel

Gew Silber enthaumllt ein Silbersalz

Vorgehensweisebull Einwaage (E) von X g Silbersalz Salz loumlsen mit HNO3

ansaumluernbull Faumlllung des Silbers als AgCl

durch Zusatz von HCl

oder NaCl

im Uumlberschuszlig

bull AgCl

abfiltrieren waschen trocknenbull Berechnung des Silbergehaltes aus der Auswaage

(A)

1 mol AgCl

enthaumllt 1 mol Ag14334 g AgCl

enthaumllt 10788 g Ag

Agg F g 14334g 88107 enthaumllt AgClg 1 =

Die Probe enthaumllt dann A bull F g Ag oder Ag Gew E

100 bull F bullA=

A = AuswaageE = Einwaage

F

wird bdquostoumlchiometrischer

Faktorldquo

genannt

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

F gibt an wieviel

Gramm (g) der gesuchten Substanz bzw des zu be- stimmenden Elementes enthalten sind

07526 M(AgCl)M(Ag) F ist Beispiel Im ==

E100FA sdotsdot

Einwaage EAg-Salz

Auswaage

AAgCl

m(Ag)AF

Gew Ag

03205 g 02946 g 02217 g 6917

04005 g 03675 g 02766 g 6906

02884 g 02658 g 02000 g 6935

03557 g 03225 g 02427 g 6823

Die Werte 1 bis 3 stimmen gut uumlberein d h relative Abweichungen kleiner als 1 (1 von 69 asymp

07) der

4 Wert weicht zu stark ab er wird bei der Mittelwert-

bildung

nicht beruumlcksichtigt

Ag Gew 6919 3

6935 6906 6917=

++Das Silbersalz enthaumllt

Zahlenbeispiel zur Gravimetrie

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Beispiel

Gravimetrische Bestimmung von Mg2+

durch Faumlllen als (NH4

)Mg[PO4

]

Reaktion

Mg2+

+ (NH4

)+

+ [PO4

]3-

rarr

(NH4

)Mg[PO4

]

Vorgehensweise Ammoniumsalz

gluumlhen

2 (NH4

)Mg[PO4

] Mg2

P2

O7

+ 2 NH3

uarr

+ H2

Ouarr

1 g Mg2

P2

O7

enthaumllt

ΔT

02185 22256 bull 12431 bull 2

)OPM(Mg 1M(Mg) 2 (Mg)F

722OPMg 722

===

Mg2

P2

O7

= 2 Mol Mg ( 22256 Mg2

P2

O7

4862 g Mg)=

  • Foliennummer 1
  • Beschriftung der Analysengefaumlszlige
  • Wichtig
  • Wichtig
  • Foliennummer 5
  • Foliennummer 6
  • Foliennummer 7
  • Foliennummer 8
  • Foliennummer 9
  • Foliennummer 10
  • Foliennummer 11
  • Foliennummer 12
  • Foliennummer 13
  • Foliennummer 14
  • Foliennummer 15
  • Foliennummer 16
  • Foliennummer 17
  • Foliennummer 18
  • Foliennummer 19
  • Foliennummer 20
  • Foliennummer 21
  • Foliennummer 22
  • Foliennummer 23
  • Foliennummer 24
  • Foliennummer 25
  • Foliennummer 26
Page 14: Praktikum „Quantitative Analysen“ · Seminar „Quantitative Analysen“ Volker von der Gönna; WS 2010/11 Wichtig • Nur die Quanti-Chemikalien verwenden, nicht die Biltz-Chemikalien

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Die Normalitaumlt N ist N = c middot

Wertigkeit

Normalitaumlt ist der veraltete Begriff fuumlr Aumlquivalentkonzentration

Die Wertigkeit ist eine ganze Zahl und ist die Anzahl der Protonen die eine Saumlure abgibt Beispielsweise ist 01 molare

HCl-Loumlsung

01 normal da HCl

nur ein Proton abgibt 01 molare

H3

PO4

-Loumlsung ist hingegen 03 normal da sie 3 Protonen abgibt

Normalitaumlt

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Analyse(vom altgriechischen Verb ἀναλύειν

analyeumlin

= aufloumlsen)

Untersuchung der Zusammensetzung eines Stoffes dh Beantwortung von 3Fragen

1 Woraus

(aus welchen Elementen) besteht der Stoff z B Eisensulfid

rArr Qualitative AnalyseAntwort rArr Ergebnis der Qualitativen AnalyseEisensulfid enthaumllt Eisen und Schwefel

2 Wieviel

enthaumllt der Stoff von den einzelnen Bestandteilen

rArr Quantitative Analyse3 Wie

liegt der Stoff vor ndash

wie

ist der Stoff aufgebaut

rArr Strukturanalyse

Begriffsbestimmungen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Wieviel

mg Eisen und wieviel

mg Schwefel enthaumllt 1 g EisensulfidAntwort

rArr Ergebnis der Quantitativen Analyse

1 g FeS

enthaumllt 6353 mg Fe und 3647 mg S1 g FeS2

(Pyrit)

enthaumllt 4655 mg Fe und 5345 mg S

Beispiel

5844 g Kochsalz

a)

Na+

und Cl-

b)

1 mol Na+

und 1 mol Cl-

c)

Jedes Na+

ist oktaedrisch

von 6 Cl- jedesChlorid oktaedrisch

von 6 Na+-Ionen als

naumlchste Nachbarn in regelmaumlszligig kubischer Anordnung umgeben rArr Steinsalzgitter

Begriffsbestimmungen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

AnalysengangProbennahme

Voruntersuchung

Zerkleinerung

Qualitative AnalyseAufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Nachweis

Quantitative AnalyseTrocknen

Einwaage

Aufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Verduumlnnung bzw Anreicherung

Bestimmung

Auswertung

Begriffsbestimmungen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Quantitative AnalyseDefinition

Bestimmung der Menge der vorhandenen Bestandteile

Voraussetzung

Kenntnis der qualitativen Zusammensetzung

Durchfuumlhrung

Substanz loumlsen (evtl Aufschluss) ndash

Trennung der vorhandenen Bestandteile ndashBestimmung der einzelnen Bestandteile

ZB Cu Zn -Trennung durch Faumlllung als SulfideZnS KL

= 11middot10-24

mol2l2

CuS KL

= 86middot10-36

mol2l2

S][H]O[H bull ][S S)(H K

2

23

2-

2S

+

=

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Teilanalyse

Nur die fuumlr ein konkretes Problem wichtigen Bestandteile werden bestimmt

Vollanalyse

Alle in 1 g qualitativ gefundenen Bestandteile werden bestimmt

Spurenanalyse

Zusaumltzlich zur Vollanalyse werden Spuren bestimmt die nur mit Spezialverfahren quantitativ gefunden wurden

Makroanalyse

Einwaage ca 02 -

2 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 01 mg

Halbmikroanalyse

Einwaage ca 005 -

008 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 001 mg

Mikroanalyse

Einwaage ca 0001 -

0015 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 0001 mg (1μg)

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

ReagenzienVerduumlnnte Loumlsungen rarr

frisch ansetzen

1 l Kolben zu 23 mit destilliertem H2

O (VE-Wasser) fuumlllen und anschlieszligend 4 hsieden

10 -

20 mg Glas

verd NH3

20 -

50 mgverd NaOH

400 -

600 mg

Ergebnisbull

In Gewichtsprozenten (Gew ) bei festen und fluumlssigen Proben

bull

In Volumenprozenten (Vol ) bei gasfoumlrmigen Proben

Zahlenangaben so dass die vorletzte Ziffer sicher () die Letzte aber unsicher ist

Grundlage der Berechnung

ist die quantitative Aussage dh die Stoumlchiometrie der zugrunde liegenden Reaktionsgleichung

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Arbeitsmethoden der

Quantitativen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Abdquoklassischeldquo Methoden ndash

vorwiegend chemische ArbeitsmethodenrArr

Bestimmung der Bestandteile durch eine chemische Reaktion

GravimetrieDie zu bestimmende Substanz wird vollstaumlndig gefaumlllt und anschlieszligend der Niederschlag ausgewogenMasse des Niederschlags rarr Ergebnis

Volumetrie

-

Maszliganalyse -

TitrationDie zu bestimmende Substanz wird mit einer Reagenzloumlsung mit bekannter Konzentration vollstaumlndig umgesetztVerbrauch und Konzentration der Reagenzloumlsung rarr Ergebnis Titer Gehalt der Loumlsung

GasanalyseEinzelne Gase werden aus dem Gasgemisch entferntVolumenabnahme rarr Ergebnis

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

B

Instrumentelle (physikalische) ArbeitsmethodenrArr

Messung einer konzentrationsabhaumlngigen physikalischen Groumlszlige

Kalibrierung des Verfahrens durch eine Kalibrierkurve

Elektroanalytische Methodenbull Elektrogravimetrie

(Messung des Gewichtes der elektrolytischen Abscheidung)

bull Konduktometrie

(Messung der Leitfaumlhigkeit einer Elektrolytloumlsung) bull Potentiometrie

(Messung der Potentialaumlnderung)

bull Coulometrie (Messung der benoumltigten Strommenge)

bull Voltammetrie

(Messung von Strom bei bekannten Potential) bull Polarographie

(Messung der elektrisch geladenen Ionen)

Spektroskopische Methodenbull Photometriebull Kolorimetrie

(Messung des absorbierten Lichts)

bull Atomspektroskopiebull Roumlntgenfluoreszenzanalyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Beispiele zur GravimetrieWieviel

Gew Silber enthaumllt ein Silbersalz

Vorgehensweisebull Einwaage (E) von X g Silbersalz Salz loumlsen mit HNO3

ansaumluernbull Faumlllung des Silbers als AgCl

durch Zusatz von HCl

oder NaCl

im Uumlberschuszlig

bull AgCl

abfiltrieren waschen trocknenbull Berechnung des Silbergehaltes aus der Auswaage

(A)

1 mol AgCl

enthaumllt 1 mol Ag14334 g AgCl

enthaumllt 10788 g Ag

Agg F g 14334g 88107 enthaumllt AgClg 1 =

Die Probe enthaumllt dann A bull F g Ag oder Ag Gew E

100 bull F bullA=

A = AuswaageE = Einwaage

F

wird bdquostoumlchiometrischer

Faktorldquo

genannt

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

F gibt an wieviel

Gramm (g) der gesuchten Substanz bzw des zu be- stimmenden Elementes enthalten sind

07526 M(AgCl)M(Ag) F ist Beispiel Im ==

E100FA sdotsdot

Einwaage EAg-Salz

Auswaage

AAgCl

m(Ag)AF

Gew Ag

03205 g 02946 g 02217 g 6917

04005 g 03675 g 02766 g 6906

02884 g 02658 g 02000 g 6935

03557 g 03225 g 02427 g 6823

Die Werte 1 bis 3 stimmen gut uumlberein d h relative Abweichungen kleiner als 1 (1 von 69 asymp

07) der

4 Wert weicht zu stark ab er wird bei der Mittelwert-

bildung

nicht beruumlcksichtigt

Ag Gew 6919 3

6935 6906 6917=

++Das Silbersalz enthaumllt

Zahlenbeispiel zur Gravimetrie

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Beispiel

Gravimetrische Bestimmung von Mg2+

durch Faumlllen als (NH4

)Mg[PO4

]

Reaktion

Mg2+

+ (NH4

)+

+ [PO4

]3-

rarr

(NH4

)Mg[PO4

]

Vorgehensweise Ammoniumsalz

gluumlhen

2 (NH4

)Mg[PO4

] Mg2

P2

O7

+ 2 NH3

uarr

+ H2

Ouarr

1 g Mg2

P2

O7

enthaumllt

ΔT

02185 22256 bull 12431 bull 2

)OPM(Mg 1M(Mg) 2 (Mg)F

722OPMg 722

===

Mg2

P2

O7

= 2 Mol Mg ( 22256 Mg2

P2

O7

4862 g Mg)=

  • Foliennummer 1
  • Beschriftung der Analysengefaumlszlige
  • Wichtig
  • Wichtig
  • Foliennummer 5
  • Foliennummer 6
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  • Foliennummer 22
  • Foliennummer 23
  • Foliennummer 24
  • Foliennummer 25
  • Foliennummer 26
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Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Analyse(vom altgriechischen Verb ἀναλύειν

analyeumlin

= aufloumlsen)

Untersuchung der Zusammensetzung eines Stoffes dh Beantwortung von 3Fragen

1 Woraus

(aus welchen Elementen) besteht der Stoff z B Eisensulfid

rArr Qualitative AnalyseAntwort rArr Ergebnis der Qualitativen AnalyseEisensulfid enthaumllt Eisen und Schwefel

2 Wieviel

enthaumllt der Stoff von den einzelnen Bestandteilen

rArr Quantitative Analyse3 Wie

liegt der Stoff vor ndash

wie

ist der Stoff aufgebaut

rArr Strukturanalyse

Begriffsbestimmungen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Wieviel

mg Eisen und wieviel

mg Schwefel enthaumllt 1 g EisensulfidAntwort

rArr Ergebnis der Quantitativen Analyse

1 g FeS

enthaumllt 6353 mg Fe und 3647 mg S1 g FeS2

(Pyrit)

enthaumllt 4655 mg Fe und 5345 mg S

Beispiel

5844 g Kochsalz

a)

Na+

und Cl-

b)

1 mol Na+

und 1 mol Cl-

c)

Jedes Na+

ist oktaedrisch

von 6 Cl- jedesChlorid oktaedrisch

von 6 Na+-Ionen als

naumlchste Nachbarn in regelmaumlszligig kubischer Anordnung umgeben rArr Steinsalzgitter

Begriffsbestimmungen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

AnalysengangProbennahme

Voruntersuchung

Zerkleinerung

Qualitative AnalyseAufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Nachweis

Quantitative AnalyseTrocknen

Einwaage

Aufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Verduumlnnung bzw Anreicherung

Bestimmung

Auswertung

Begriffsbestimmungen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Quantitative AnalyseDefinition

Bestimmung der Menge der vorhandenen Bestandteile

Voraussetzung

Kenntnis der qualitativen Zusammensetzung

Durchfuumlhrung

Substanz loumlsen (evtl Aufschluss) ndash

Trennung der vorhandenen Bestandteile ndashBestimmung der einzelnen Bestandteile

ZB Cu Zn -Trennung durch Faumlllung als SulfideZnS KL

= 11middot10-24

mol2l2

CuS KL

= 86middot10-36

mol2l2

S][H]O[H bull ][S S)(H K

2

23

2-

2S

+

=

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Teilanalyse

Nur die fuumlr ein konkretes Problem wichtigen Bestandteile werden bestimmt

Vollanalyse

Alle in 1 g qualitativ gefundenen Bestandteile werden bestimmt

Spurenanalyse

Zusaumltzlich zur Vollanalyse werden Spuren bestimmt die nur mit Spezialverfahren quantitativ gefunden wurden

Makroanalyse

Einwaage ca 02 -

2 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 01 mg

Halbmikroanalyse

Einwaage ca 005 -

008 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 001 mg

Mikroanalyse

Einwaage ca 0001 -

0015 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 0001 mg (1μg)

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

ReagenzienVerduumlnnte Loumlsungen rarr

frisch ansetzen

1 l Kolben zu 23 mit destilliertem H2

O (VE-Wasser) fuumlllen und anschlieszligend 4 hsieden

10 -

20 mg Glas

verd NH3

20 -

50 mgverd NaOH

400 -

600 mg

Ergebnisbull

In Gewichtsprozenten (Gew ) bei festen und fluumlssigen Proben

bull

In Volumenprozenten (Vol ) bei gasfoumlrmigen Proben

Zahlenangaben so dass die vorletzte Ziffer sicher () die Letzte aber unsicher ist

Grundlage der Berechnung

ist die quantitative Aussage dh die Stoumlchiometrie der zugrunde liegenden Reaktionsgleichung

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Arbeitsmethoden der

Quantitativen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Abdquoklassischeldquo Methoden ndash

vorwiegend chemische ArbeitsmethodenrArr

Bestimmung der Bestandteile durch eine chemische Reaktion

GravimetrieDie zu bestimmende Substanz wird vollstaumlndig gefaumlllt und anschlieszligend der Niederschlag ausgewogenMasse des Niederschlags rarr Ergebnis

Volumetrie

-

Maszliganalyse -

TitrationDie zu bestimmende Substanz wird mit einer Reagenzloumlsung mit bekannter Konzentration vollstaumlndig umgesetztVerbrauch und Konzentration der Reagenzloumlsung rarr Ergebnis Titer Gehalt der Loumlsung

GasanalyseEinzelne Gase werden aus dem Gasgemisch entferntVolumenabnahme rarr Ergebnis

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

B

Instrumentelle (physikalische) ArbeitsmethodenrArr

Messung einer konzentrationsabhaumlngigen physikalischen Groumlszlige

Kalibrierung des Verfahrens durch eine Kalibrierkurve

Elektroanalytische Methodenbull Elektrogravimetrie

(Messung des Gewichtes der elektrolytischen Abscheidung)

bull Konduktometrie

(Messung der Leitfaumlhigkeit einer Elektrolytloumlsung) bull Potentiometrie

(Messung der Potentialaumlnderung)

bull Coulometrie (Messung der benoumltigten Strommenge)

bull Voltammetrie

(Messung von Strom bei bekannten Potential) bull Polarographie

(Messung der elektrisch geladenen Ionen)

Spektroskopische Methodenbull Photometriebull Kolorimetrie

(Messung des absorbierten Lichts)

bull Atomspektroskopiebull Roumlntgenfluoreszenzanalyse

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Beispiele zur GravimetrieWieviel

Gew Silber enthaumllt ein Silbersalz

Vorgehensweisebull Einwaage (E) von X g Silbersalz Salz loumlsen mit HNO3

ansaumluernbull Faumlllung des Silbers als AgCl

durch Zusatz von HCl

oder NaCl

im Uumlberschuszlig

bull AgCl

abfiltrieren waschen trocknenbull Berechnung des Silbergehaltes aus der Auswaage

(A)

1 mol AgCl

enthaumllt 1 mol Ag14334 g AgCl

enthaumllt 10788 g Ag

Agg F g 14334g 88107 enthaumllt AgClg 1 =

Die Probe enthaumllt dann A bull F g Ag oder Ag Gew E

100 bull F bullA=

A = AuswaageE = Einwaage

F

wird bdquostoumlchiometrischer

Faktorldquo

genannt

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

F gibt an wieviel

Gramm (g) der gesuchten Substanz bzw des zu be- stimmenden Elementes enthalten sind

07526 M(AgCl)M(Ag) F ist Beispiel Im ==

E100FA sdotsdot

Einwaage EAg-Salz

Auswaage

AAgCl

m(Ag)AF

Gew Ag

03205 g 02946 g 02217 g 6917

04005 g 03675 g 02766 g 6906

02884 g 02658 g 02000 g 6935

03557 g 03225 g 02427 g 6823

Die Werte 1 bis 3 stimmen gut uumlberein d h relative Abweichungen kleiner als 1 (1 von 69 asymp

07) der

4 Wert weicht zu stark ab er wird bei der Mittelwert-

bildung

nicht beruumlcksichtigt

Ag Gew 6919 3

6935 6906 6917=

++Das Silbersalz enthaumllt

Zahlenbeispiel zur Gravimetrie

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Beispiel

Gravimetrische Bestimmung von Mg2+

durch Faumlllen als (NH4

)Mg[PO4

]

Reaktion

Mg2+

+ (NH4

)+

+ [PO4

]3-

rarr

(NH4

)Mg[PO4

]

Vorgehensweise Ammoniumsalz

gluumlhen

2 (NH4

)Mg[PO4

] Mg2

P2

O7

+ 2 NH3

uarr

+ H2

Ouarr

1 g Mg2

P2

O7

enthaumllt

ΔT

02185 22256 bull 12431 bull 2

)OPM(Mg 1M(Mg) 2 (Mg)F

722OPMg 722

===

Mg2

P2

O7

= 2 Mol Mg ( 22256 Mg2

P2

O7

4862 g Mg)=

  • Foliennummer 1
  • Beschriftung der Analysengefaumlszlige
  • Wichtig
  • Wichtig
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Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Wieviel

mg Eisen und wieviel

mg Schwefel enthaumllt 1 g EisensulfidAntwort

rArr Ergebnis der Quantitativen Analyse

1 g FeS

enthaumllt 6353 mg Fe und 3647 mg S1 g FeS2

(Pyrit)

enthaumllt 4655 mg Fe und 5345 mg S

Beispiel

5844 g Kochsalz

a)

Na+

und Cl-

b)

1 mol Na+

und 1 mol Cl-

c)

Jedes Na+

ist oktaedrisch

von 6 Cl- jedesChlorid oktaedrisch

von 6 Na+-Ionen als

naumlchste Nachbarn in regelmaumlszligig kubischer Anordnung umgeben rArr Steinsalzgitter

Begriffsbestimmungen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

AnalysengangProbennahme

Voruntersuchung

Zerkleinerung

Qualitative AnalyseAufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Nachweis

Quantitative AnalyseTrocknen

Einwaage

Aufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Verduumlnnung bzw Anreicherung

Bestimmung

Auswertung

Begriffsbestimmungen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Quantitative AnalyseDefinition

Bestimmung der Menge der vorhandenen Bestandteile

Voraussetzung

Kenntnis der qualitativen Zusammensetzung

Durchfuumlhrung

Substanz loumlsen (evtl Aufschluss) ndash

Trennung der vorhandenen Bestandteile ndashBestimmung der einzelnen Bestandteile

ZB Cu Zn -Trennung durch Faumlllung als SulfideZnS KL

= 11middot10-24

mol2l2

CuS KL

= 86middot10-36

mol2l2

S][H]O[H bull ][S S)(H K

2

23

2-

2S

+

=

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Teilanalyse

Nur die fuumlr ein konkretes Problem wichtigen Bestandteile werden bestimmt

Vollanalyse

Alle in 1 g qualitativ gefundenen Bestandteile werden bestimmt

Spurenanalyse

Zusaumltzlich zur Vollanalyse werden Spuren bestimmt die nur mit Spezialverfahren quantitativ gefunden wurden

Makroanalyse

Einwaage ca 02 -

2 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 01 mg

Halbmikroanalyse

Einwaage ca 005 -

008 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 001 mg

Mikroanalyse

Einwaage ca 0001 -

0015 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 0001 mg (1μg)

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

ReagenzienVerduumlnnte Loumlsungen rarr

frisch ansetzen

1 l Kolben zu 23 mit destilliertem H2

O (VE-Wasser) fuumlllen und anschlieszligend 4 hsieden

10 -

20 mg Glas

verd NH3

20 -

50 mgverd NaOH

400 -

600 mg

Ergebnisbull

In Gewichtsprozenten (Gew ) bei festen und fluumlssigen Proben

bull

In Volumenprozenten (Vol ) bei gasfoumlrmigen Proben

Zahlenangaben so dass die vorletzte Ziffer sicher () die Letzte aber unsicher ist

Grundlage der Berechnung

ist die quantitative Aussage dh die Stoumlchiometrie der zugrunde liegenden Reaktionsgleichung

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

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Arbeitsmethoden der

Quantitativen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Abdquoklassischeldquo Methoden ndash

vorwiegend chemische ArbeitsmethodenrArr

Bestimmung der Bestandteile durch eine chemische Reaktion

GravimetrieDie zu bestimmende Substanz wird vollstaumlndig gefaumlllt und anschlieszligend der Niederschlag ausgewogenMasse des Niederschlags rarr Ergebnis

Volumetrie

-

Maszliganalyse -

TitrationDie zu bestimmende Substanz wird mit einer Reagenzloumlsung mit bekannter Konzentration vollstaumlndig umgesetztVerbrauch und Konzentration der Reagenzloumlsung rarr Ergebnis Titer Gehalt der Loumlsung

GasanalyseEinzelne Gase werden aus dem Gasgemisch entferntVolumenabnahme rarr Ergebnis

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

B

Instrumentelle (physikalische) ArbeitsmethodenrArr

Messung einer konzentrationsabhaumlngigen physikalischen Groumlszlige

Kalibrierung des Verfahrens durch eine Kalibrierkurve

Elektroanalytische Methodenbull Elektrogravimetrie

(Messung des Gewichtes der elektrolytischen Abscheidung)

bull Konduktometrie

(Messung der Leitfaumlhigkeit einer Elektrolytloumlsung) bull Potentiometrie

(Messung der Potentialaumlnderung)

bull Coulometrie (Messung der benoumltigten Strommenge)

bull Voltammetrie

(Messung von Strom bei bekannten Potential) bull Polarographie

(Messung der elektrisch geladenen Ionen)

Spektroskopische Methodenbull Photometriebull Kolorimetrie

(Messung des absorbierten Lichts)

bull Atomspektroskopiebull Roumlntgenfluoreszenzanalyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Beispiele zur GravimetrieWieviel

Gew Silber enthaumllt ein Silbersalz

Vorgehensweisebull Einwaage (E) von X g Silbersalz Salz loumlsen mit HNO3

ansaumluernbull Faumlllung des Silbers als AgCl

durch Zusatz von HCl

oder NaCl

im Uumlberschuszlig

bull AgCl

abfiltrieren waschen trocknenbull Berechnung des Silbergehaltes aus der Auswaage

(A)

1 mol AgCl

enthaumllt 1 mol Ag14334 g AgCl

enthaumllt 10788 g Ag

Agg F g 14334g 88107 enthaumllt AgClg 1 =

Die Probe enthaumllt dann A bull F g Ag oder Ag Gew E

100 bull F bullA=

A = AuswaageE = Einwaage

F

wird bdquostoumlchiometrischer

Faktorldquo

genannt

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

F gibt an wieviel

Gramm (g) der gesuchten Substanz bzw des zu be- stimmenden Elementes enthalten sind

07526 M(AgCl)M(Ag) F ist Beispiel Im ==

E100FA sdotsdot

Einwaage EAg-Salz

Auswaage

AAgCl

m(Ag)AF

Gew Ag

03205 g 02946 g 02217 g 6917

04005 g 03675 g 02766 g 6906

02884 g 02658 g 02000 g 6935

03557 g 03225 g 02427 g 6823

Die Werte 1 bis 3 stimmen gut uumlberein d h relative Abweichungen kleiner als 1 (1 von 69 asymp

07) der

4 Wert weicht zu stark ab er wird bei der Mittelwert-

bildung

nicht beruumlcksichtigt

Ag Gew 6919 3

6935 6906 6917=

++Das Silbersalz enthaumllt

Zahlenbeispiel zur Gravimetrie

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Beispiel

Gravimetrische Bestimmung von Mg2+

durch Faumlllen als (NH4

)Mg[PO4

]

Reaktion

Mg2+

+ (NH4

)+

+ [PO4

]3-

rarr

(NH4

)Mg[PO4

]

Vorgehensweise Ammoniumsalz

gluumlhen

2 (NH4

)Mg[PO4

] Mg2

P2

O7

+ 2 NH3

uarr

+ H2

Ouarr

1 g Mg2

P2

O7

enthaumllt

ΔT

02185 22256 bull 12431 bull 2

)OPM(Mg 1M(Mg) 2 (Mg)F

722OPMg 722

===

Mg2

P2

O7

= 2 Mol Mg ( 22256 Mg2

P2

O7

4862 g Mg)=

  • Foliennummer 1
  • Beschriftung der Analysengefaumlszlige
  • Wichtig
  • Wichtig
  • Foliennummer 5
  • Foliennummer 6
  • Foliennummer 7
  • Foliennummer 8
  • Foliennummer 9
  • Foliennummer 10
  • Foliennummer 11
  • Foliennummer 12
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  • Foliennummer 14
  • Foliennummer 15
  • Foliennummer 16
  • Foliennummer 17
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  • Foliennummer 22
  • Foliennummer 23
  • Foliennummer 24
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Page 17: Praktikum „Quantitative Analysen“ · Seminar „Quantitative Analysen“ Volker von der Gönna; WS 2010/11 Wichtig • Nur die Quanti-Chemikalien verwenden, nicht die Biltz-Chemikalien

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

AnalysengangProbennahme

Voruntersuchung

Zerkleinerung

Qualitative AnalyseAufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Nachweis

Quantitative AnalyseTrocknen

Einwaage

Aufloumlsen bzw Aufschluss

Trennung

Verduumlnnung bzw Anreicherung

Bestimmung

Auswertung

Begriffsbestimmungen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Quantitative AnalyseDefinition

Bestimmung der Menge der vorhandenen Bestandteile

Voraussetzung

Kenntnis der qualitativen Zusammensetzung

Durchfuumlhrung

Substanz loumlsen (evtl Aufschluss) ndash

Trennung der vorhandenen Bestandteile ndashBestimmung der einzelnen Bestandteile

ZB Cu Zn -Trennung durch Faumlllung als SulfideZnS KL

= 11middot10-24

mol2l2

CuS KL

= 86middot10-36

mol2l2

S][H]O[H bull ][S S)(H K

2

23

2-

2S

+

=

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Teilanalyse

Nur die fuumlr ein konkretes Problem wichtigen Bestandteile werden bestimmt

Vollanalyse

Alle in 1 g qualitativ gefundenen Bestandteile werden bestimmt

Spurenanalyse

Zusaumltzlich zur Vollanalyse werden Spuren bestimmt die nur mit Spezialverfahren quantitativ gefunden wurden

Makroanalyse

Einwaage ca 02 -

2 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 01 mg

Halbmikroanalyse

Einwaage ca 005 -

008 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 001 mg

Mikroanalyse

Einwaage ca 0001 -

0015 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 0001 mg (1μg)

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

ReagenzienVerduumlnnte Loumlsungen rarr

frisch ansetzen

1 l Kolben zu 23 mit destilliertem H2

O (VE-Wasser) fuumlllen und anschlieszligend 4 hsieden

10 -

20 mg Glas

verd NH3

20 -

50 mgverd NaOH

400 -

600 mg

Ergebnisbull

In Gewichtsprozenten (Gew ) bei festen und fluumlssigen Proben

bull

In Volumenprozenten (Vol ) bei gasfoumlrmigen Proben

Zahlenangaben so dass die vorletzte Ziffer sicher () die Letzte aber unsicher ist

Grundlage der Berechnung

ist die quantitative Aussage dh die Stoumlchiometrie der zugrunde liegenden Reaktionsgleichung

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Arbeitsmethoden der

Quantitativen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Abdquoklassischeldquo Methoden ndash

vorwiegend chemische ArbeitsmethodenrArr

Bestimmung der Bestandteile durch eine chemische Reaktion

GravimetrieDie zu bestimmende Substanz wird vollstaumlndig gefaumlllt und anschlieszligend der Niederschlag ausgewogenMasse des Niederschlags rarr Ergebnis

Volumetrie

-

Maszliganalyse -

TitrationDie zu bestimmende Substanz wird mit einer Reagenzloumlsung mit bekannter Konzentration vollstaumlndig umgesetztVerbrauch und Konzentration der Reagenzloumlsung rarr Ergebnis Titer Gehalt der Loumlsung

GasanalyseEinzelne Gase werden aus dem Gasgemisch entferntVolumenabnahme rarr Ergebnis

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

B

Instrumentelle (physikalische) ArbeitsmethodenrArr

Messung einer konzentrationsabhaumlngigen physikalischen Groumlszlige

Kalibrierung des Verfahrens durch eine Kalibrierkurve

Elektroanalytische Methodenbull Elektrogravimetrie

(Messung des Gewichtes der elektrolytischen Abscheidung)

bull Konduktometrie

(Messung der Leitfaumlhigkeit einer Elektrolytloumlsung) bull Potentiometrie

(Messung der Potentialaumlnderung)

bull Coulometrie (Messung der benoumltigten Strommenge)

bull Voltammetrie

(Messung von Strom bei bekannten Potential) bull Polarographie

(Messung der elektrisch geladenen Ionen)

Spektroskopische Methodenbull Photometriebull Kolorimetrie

(Messung des absorbierten Lichts)

bull Atomspektroskopiebull Roumlntgenfluoreszenzanalyse

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Beispiele zur GravimetrieWieviel

Gew Silber enthaumllt ein Silbersalz

Vorgehensweisebull Einwaage (E) von X g Silbersalz Salz loumlsen mit HNO3

ansaumluernbull Faumlllung des Silbers als AgCl

durch Zusatz von HCl

oder NaCl

im Uumlberschuszlig

bull AgCl

abfiltrieren waschen trocknenbull Berechnung des Silbergehaltes aus der Auswaage

(A)

1 mol AgCl

enthaumllt 1 mol Ag14334 g AgCl

enthaumllt 10788 g Ag

Agg F g 14334g 88107 enthaumllt AgClg 1 =

Die Probe enthaumllt dann A bull F g Ag oder Ag Gew E

100 bull F bullA=

A = AuswaageE = Einwaage

F

wird bdquostoumlchiometrischer

Faktorldquo

genannt

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

F gibt an wieviel

Gramm (g) der gesuchten Substanz bzw des zu be- stimmenden Elementes enthalten sind

07526 M(AgCl)M(Ag) F ist Beispiel Im ==

E100FA sdotsdot

Einwaage EAg-Salz

Auswaage

AAgCl

m(Ag)AF

Gew Ag

03205 g 02946 g 02217 g 6917

04005 g 03675 g 02766 g 6906

02884 g 02658 g 02000 g 6935

03557 g 03225 g 02427 g 6823

Die Werte 1 bis 3 stimmen gut uumlberein d h relative Abweichungen kleiner als 1 (1 von 69 asymp

07) der

4 Wert weicht zu stark ab er wird bei der Mittelwert-

bildung

nicht beruumlcksichtigt

Ag Gew 6919 3

6935 6906 6917=

++Das Silbersalz enthaumllt

Zahlenbeispiel zur Gravimetrie

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Beispiel

Gravimetrische Bestimmung von Mg2+

durch Faumlllen als (NH4

)Mg[PO4

]

Reaktion

Mg2+

+ (NH4

)+

+ [PO4

]3-

rarr

(NH4

)Mg[PO4

]

Vorgehensweise Ammoniumsalz

gluumlhen

2 (NH4

)Mg[PO4

] Mg2

P2

O7

+ 2 NH3

uarr

+ H2

Ouarr

1 g Mg2

P2

O7

enthaumllt

ΔT

02185 22256 bull 12431 bull 2

)OPM(Mg 1M(Mg) 2 (Mg)F

722OPMg 722

===

Mg2

P2

O7

= 2 Mol Mg ( 22256 Mg2

P2

O7

4862 g Mg)=

  • Foliennummer 1
  • Beschriftung der Analysengefaumlszlige
  • Wichtig
  • Wichtig
  • Foliennummer 5
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  • Foliennummer 24
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Quantitative AnalyseDefinition

Bestimmung der Menge der vorhandenen Bestandteile

Voraussetzung

Kenntnis der qualitativen Zusammensetzung

Durchfuumlhrung

Substanz loumlsen (evtl Aufschluss) ndash

Trennung der vorhandenen Bestandteile ndashBestimmung der einzelnen Bestandteile

ZB Cu Zn -Trennung durch Faumlllung als SulfideZnS KL

= 11middot10-24

mol2l2

CuS KL

= 86middot10-36

mol2l2

S][H]O[H bull ][S S)(H K

2

23

2-

2S

+

=

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Teilanalyse

Nur die fuumlr ein konkretes Problem wichtigen Bestandteile werden bestimmt

Vollanalyse

Alle in 1 g qualitativ gefundenen Bestandteile werden bestimmt

Spurenanalyse

Zusaumltzlich zur Vollanalyse werden Spuren bestimmt die nur mit Spezialverfahren quantitativ gefunden wurden

Makroanalyse

Einwaage ca 02 -

2 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 01 mg

Halbmikroanalyse

Einwaage ca 005 -

008 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 001 mg

Mikroanalyse

Einwaage ca 0001 -

0015 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 0001 mg (1μg)

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

ReagenzienVerduumlnnte Loumlsungen rarr

frisch ansetzen

1 l Kolben zu 23 mit destilliertem H2

O (VE-Wasser) fuumlllen und anschlieszligend 4 hsieden

10 -

20 mg Glas

verd NH3

20 -

50 mgverd NaOH

400 -

600 mg

Ergebnisbull

In Gewichtsprozenten (Gew ) bei festen und fluumlssigen Proben

bull

In Volumenprozenten (Vol ) bei gasfoumlrmigen Proben

Zahlenangaben so dass die vorletzte Ziffer sicher () die Letzte aber unsicher ist

Grundlage der Berechnung

ist die quantitative Aussage dh die Stoumlchiometrie der zugrunde liegenden Reaktionsgleichung

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

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Arbeitsmethoden der

Quantitativen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Abdquoklassischeldquo Methoden ndash

vorwiegend chemische ArbeitsmethodenrArr

Bestimmung der Bestandteile durch eine chemische Reaktion

GravimetrieDie zu bestimmende Substanz wird vollstaumlndig gefaumlllt und anschlieszligend der Niederschlag ausgewogenMasse des Niederschlags rarr Ergebnis

Volumetrie

-

Maszliganalyse -

TitrationDie zu bestimmende Substanz wird mit einer Reagenzloumlsung mit bekannter Konzentration vollstaumlndig umgesetztVerbrauch und Konzentration der Reagenzloumlsung rarr Ergebnis Titer Gehalt der Loumlsung

GasanalyseEinzelne Gase werden aus dem Gasgemisch entferntVolumenabnahme rarr Ergebnis

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

B

Instrumentelle (physikalische) ArbeitsmethodenrArr

Messung einer konzentrationsabhaumlngigen physikalischen Groumlszlige

Kalibrierung des Verfahrens durch eine Kalibrierkurve

Elektroanalytische Methodenbull Elektrogravimetrie

(Messung des Gewichtes der elektrolytischen Abscheidung)

bull Konduktometrie

(Messung der Leitfaumlhigkeit einer Elektrolytloumlsung) bull Potentiometrie

(Messung der Potentialaumlnderung)

bull Coulometrie (Messung der benoumltigten Strommenge)

bull Voltammetrie

(Messung von Strom bei bekannten Potential) bull Polarographie

(Messung der elektrisch geladenen Ionen)

Spektroskopische Methodenbull Photometriebull Kolorimetrie

(Messung des absorbierten Lichts)

bull Atomspektroskopiebull Roumlntgenfluoreszenzanalyse

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Beispiele zur GravimetrieWieviel

Gew Silber enthaumllt ein Silbersalz

Vorgehensweisebull Einwaage (E) von X g Silbersalz Salz loumlsen mit HNO3

ansaumluernbull Faumlllung des Silbers als AgCl

durch Zusatz von HCl

oder NaCl

im Uumlberschuszlig

bull AgCl

abfiltrieren waschen trocknenbull Berechnung des Silbergehaltes aus der Auswaage

(A)

1 mol AgCl

enthaumllt 1 mol Ag14334 g AgCl

enthaumllt 10788 g Ag

Agg F g 14334g 88107 enthaumllt AgClg 1 =

Die Probe enthaumllt dann A bull F g Ag oder Ag Gew E

100 bull F bullA=

A = AuswaageE = Einwaage

F

wird bdquostoumlchiometrischer

Faktorldquo

genannt

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

F gibt an wieviel

Gramm (g) der gesuchten Substanz bzw des zu be- stimmenden Elementes enthalten sind

07526 M(AgCl)M(Ag) F ist Beispiel Im ==

E100FA sdotsdot

Einwaage EAg-Salz

Auswaage

AAgCl

m(Ag)AF

Gew Ag

03205 g 02946 g 02217 g 6917

04005 g 03675 g 02766 g 6906

02884 g 02658 g 02000 g 6935

03557 g 03225 g 02427 g 6823

Die Werte 1 bis 3 stimmen gut uumlberein d h relative Abweichungen kleiner als 1 (1 von 69 asymp

07) der

4 Wert weicht zu stark ab er wird bei der Mittelwert-

bildung

nicht beruumlcksichtigt

Ag Gew 6919 3

6935 6906 6917=

++Das Silbersalz enthaumllt

Zahlenbeispiel zur Gravimetrie

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Beispiel

Gravimetrische Bestimmung von Mg2+

durch Faumlllen als (NH4

)Mg[PO4

]

Reaktion

Mg2+

+ (NH4

)+

+ [PO4

]3-

rarr

(NH4

)Mg[PO4

]

Vorgehensweise Ammoniumsalz

gluumlhen

2 (NH4

)Mg[PO4

] Mg2

P2

O7

+ 2 NH3

uarr

+ H2

Ouarr

1 g Mg2

P2

O7

enthaumllt

ΔT

02185 22256 bull 12431 bull 2

)OPM(Mg 1M(Mg) 2 (Mg)F

722OPMg 722

===

Mg2

P2

O7

= 2 Mol Mg ( 22256 Mg2

P2

O7

4862 g Mg)=

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Teilanalyse

Nur die fuumlr ein konkretes Problem wichtigen Bestandteile werden bestimmt

Vollanalyse

Alle in 1 g qualitativ gefundenen Bestandteile werden bestimmt

Spurenanalyse

Zusaumltzlich zur Vollanalyse werden Spuren bestimmt die nur mit Spezialverfahren quantitativ gefunden wurden

Makroanalyse

Einwaage ca 02 -

2 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 01 mg

Halbmikroanalyse

Einwaage ca 005 -

008 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 001 mg

Mikroanalyse

Einwaage ca 0001 -

0015 gWaumlgegenauigkeit

plusmn 0001 mg (1μg)

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

ReagenzienVerduumlnnte Loumlsungen rarr

frisch ansetzen

1 l Kolben zu 23 mit destilliertem H2

O (VE-Wasser) fuumlllen und anschlieszligend 4 hsieden

10 -

20 mg Glas

verd NH3

20 -

50 mgverd NaOH

400 -

600 mg

Ergebnisbull

In Gewichtsprozenten (Gew ) bei festen und fluumlssigen Proben

bull

In Volumenprozenten (Vol ) bei gasfoumlrmigen Proben

Zahlenangaben so dass die vorletzte Ziffer sicher () die Letzte aber unsicher ist

Grundlage der Berechnung

ist die quantitative Aussage dh die Stoumlchiometrie der zugrunde liegenden Reaktionsgleichung

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

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Arbeitsmethoden der

Quantitativen Analyse

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Abdquoklassischeldquo Methoden ndash

vorwiegend chemische ArbeitsmethodenrArr

Bestimmung der Bestandteile durch eine chemische Reaktion

GravimetrieDie zu bestimmende Substanz wird vollstaumlndig gefaumlllt und anschlieszligend der Niederschlag ausgewogenMasse des Niederschlags rarr Ergebnis

Volumetrie

-

Maszliganalyse -

TitrationDie zu bestimmende Substanz wird mit einer Reagenzloumlsung mit bekannter Konzentration vollstaumlndig umgesetztVerbrauch und Konzentration der Reagenzloumlsung rarr Ergebnis Titer Gehalt der Loumlsung

GasanalyseEinzelne Gase werden aus dem Gasgemisch entferntVolumenabnahme rarr Ergebnis

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B

Instrumentelle (physikalische) ArbeitsmethodenrArr

Messung einer konzentrationsabhaumlngigen physikalischen Groumlszlige

Kalibrierung des Verfahrens durch eine Kalibrierkurve

Elektroanalytische Methodenbull Elektrogravimetrie

(Messung des Gewichtes der elektrolytischen Abscheidung)

bull Konduktometrie

(Messung der Leitfaumlhigkeit einer Elektrolytloumlsung) bull Potentiometrie

(Messung der Potentialaumlnderung)

bull Coulometrie (Messung der benoumltigten Strommenge)

bull Voltammetrie

(Messung von Strom bei bekannten Potential) bull Polarographie

(Messung der elektrisch geladenen Ionen)

Spektroskopische Methodenbull Photometriebull Kolorimetrie

(Messung des absorbierten Lichts)

bull Atomspektroskopiebull Roumlntgenfluoreszenzanalyse

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Beispiele zur GravimetrieWieviel

Gew Silber enthaumllt ein Silbersalz

Vorgehensweisebull Einwaage (E) von X g Silbersalz Salz loumlsen mit HNO3

ansaumluernbull Faumlllung des Silbers als AgCl

durch Zusatz von HCl

oder NaCl

im Uumlberschuszlig

bull AgCl

abfiltrieren waschen trocknenbull Berechnung des Silbergehaltes aus der Auswaage

(A)

1 mol AgCl

enthaumllt 1 mol Ag14334 g AgCl

enthaumllt 10788 g Ag

Agg F g 14334g 88107 enthaumllt AgClg 1 =

Die Probe enthaumllt dann A bull F g Ag oder Ag Gew E

100 bull F bullA=

A = AuswaageE = Einwaage

F

wird bdquostoumlchiometrischer

Faktorldquo

genannt

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F gibt an wieviel

Gramm (g) der gesuchten Substanz bzw des zu be- stimmenden Elementes enthalten sind

07526 M(AgCl)M(Ag) F ist Beispiel Im ==

E100FA sdotsdot

Einwaage EAg-Salz

Auswaage

AAgCl

m(Ag)AF

Gew Ag

03205 g 02946 g 02217 g 6917

04005 g 03675 g 02766 g 6906

02884 g 02658 g 02000 g 6935

03557 g 03225 g 02427 g 6823

Die Werte 1 bis 3 stimmen gut uumlberein d h relative Abweichungen kleiner als 1 (1 von 69 asymp

07) der

4 Wert weicht zu stark ab er wird bei der Mittelwert-

bildung

nicht beruumlcksichtigt

Ag Gew 6919 3

6935 6906 6917=

++Das Silbersalz enthaumllt

Zahlenbeispiel zur Gravimetrie

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Beispiel

Gravimetrische Bestimmung von Mg2+

durch Faumlllen als (NH4

)Mg[PO4

]

Reaktion

Mg2+

+ (NH4

)+

+ [PO4

]3-

rarr

(NH4

)Mg[PO4

]

Vorgehensweise Ammoniumsalz

gluumlhen

2 (NH4

)Mg[PO4

] Mg2

P2

O7

+ 2 NH3

uarr

+ H2

Ouarr

1 g Mg2

P2

O7

enthaumllt

ΔT

02185 22256 bull 12431 bull 2

)OPM(Mg 1M(Mg) 2 (Mg)F

722OPMg 722

===

Mg2

P2

O7

= 2 Mol Mg ( 22256 Mg2

P2

O7

4862 g Mg)=

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Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

ReagenzienVerduumlnnte Loumlsungen rarr

frisch ansetzen

1 l Kolben zu 23 mit destilliertem H2

O (VE-Wasser) fuumlllen und anschlieszligend 4 hsieden

10 -

20 mg Glas

verd NH3

20 -

50 mgverd NaOH

400 -

600 mg

Ergebnisbull

In Gewichtsprozenten (Gew ) bei festen und fluumlssigen Proben

bull

In Volumenprozenten (Vol ) bei gasfoumlrmigen Proben

Zahlenangaben so dass die vorletzte Ziffer sicher () die Letzte aber unsicher ist

Grundlage der Berechnung

ist die quantitative Aussage dh die Stoumlchiometrie der zugrunde liegenden Reaktionsgleichung

Begriffsbestimmungen Quantitative Analyse

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Arbeitsmethoden der

Quantitativen Analyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Abdquoklassischeldquo Methoden ndash

vorwiegend chemische ArbeitsmethodenrArr

Bestimmung der Bestandteile durch eine chemische Reaktion

GravimetrieDie zu bestimmende Substanz wird vollstaumlndig gefaumlllt und anschlieszligend der Niederschlag ausgewogenMasse des Niederschlags rarr Ergebnis

Volumetrie

-

Maszliganalyse -

TitrationDie zu bestimmende Substanz wird mit einer Reagenzloumlsung mit bekannter Konzentration vollstaumlndig umgesetztVerbrauch und Konzentration der Reagenzloumlsung rarr Ergebnis Titer Gehalt der Loumlsung

GasanalyseEinzelne Gase werden aus dem Gasgemisch entferntVolumenabnahme rarr Ergebnis

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

B

Instrumentelle (physikalische) ArbeitsmethodenrArr

Messung einer konzentrationsabhaumlngigen physikalischen Groumlszlige

Kalibrierung des Verfahrens durch eine Kalibrierkurve

Elektroanalytische Methodenbull Elektrogravimetrie

(Messung des Gewichtes der elektrolytischen Abscheidung)

bull Konduktometrie

(Messung der Leitfaumlhigkeit einer Elektrolytloumlsung) bull Potentiometrie

(Messung der Potentialaumlnderung)

bull Coulometrie (Messung der benoumltigten Strommenge)

bull Voltammetrie

(Messung von Strom bei bekannten Potential) bull Polarographie

(Messung der elektrisch geladenen Ionen)

Spektroskopische Methodenbull Photometriebull Kolorimetrie

(Messung des absorbierten Lichts)

bull Atomspektroskopiebull Roumlntgenfluoreszenzanalyse

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Beispiele zur GravimetrieWieviel

Gew Silber enthaumllt ein Silbersalz

Vorgehensweisebull Einwaage (E) von X g Silbersalz Salz loumlsen mit HNO3

ansaumluernbull Faumlllung des Silbers als AgCl

durch Zusatz von HCl

oder NaCl

im Uumlberschuszlig

bull AgCl

abfiltrieren waschen trocknenbull Berechnung des Silbergehaltes aus der Auswaage

(A)

1 mol AgCl

enthaumllt 1 mol Ag14334 g AgCl

enthaumllt 10788 g Ag

Agg F g 14334g 88107 enthaumllt AgClg 1 =

Die Probe enthaumllt dann A bull F g Ag oder Ag Gew E

100 bull F bullA=

A = AuswaageE = Einwaage

F

wird bdquostoumlchiometrischer

Faktorldquo

genannt

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

F gibt an wieviel

Gramm (g) der gesuchten Substanz bzw des zu be- stimmenden Elementes enthalten sind

07526 M(AgCl)M(Ag) F ist Beispiel Im ==

E100FA sdotsdot

Einwaage EAg-Salz

Auswaage

AAgCl

m(Ag)AF

Gew Ag

03205 g 02946 g 02217 g 6917

04005 g 03675 g 02766 g 6906

02884 g 02658 g 02000 g 6935

03557 g 03225 g 02427 g 6823

Die Werte 1 bis 3 stimmen gut uumlberein d h relative Abweichungen kleiner als 1 (1 von 69 asymp

07) der

4 Wert weicht zu stark ab er wird bei der Mittelwert-

bildung

nicht beruumlcksichtigt

Ag Gew 6919 3

6935 6906 6917=

++Das Silbersalz enthaumllt

Zahlenbeispiel zur Gravimetrie

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Beispiel

Gravimetrische Bestimmung von Mg2+

durch Faumlllen als (NH4

)Mg[PO4

]

Reaktion

Mg2+

+ (NH4

)+

+ [PO4

]3-

rarr

(NH4

)Mg[PO4

]

Vorgehensweise Ammoniumsalz

gluumlhen

2 (NH4

)Mg[PO4

] Mg2

P2

O7

+ 2 NH3

uarr

+ H2

Ouarr

1 g Mg2

P2

O7

enthaumllt

ΔT

02185 22256 bull 12431 bull 2

)OPM(Mg 1M(Mg) 2 (Mg)F

722OPMg 722

===

Mg2

P2

O7

= 2 Mol Mg ( 22256 Mg2

P2

O7

4862 g Mg)=

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  • Beschriftung der Analysengefaumlszlige
  • Wichtig
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Arbeitsmethoden der

Quantitativen Analyse

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Abdquoklassischeldquo Methoden ndash

vorwiegend chemische ArbeitsmethodenrArr

Bestimmung der Bestandteile durch eine chemische Reaktion

GravimetrieDie zu bestimmende Substanz wird vollstaumlndig gefaumlllt und anschlieszligend der Niederschlag ausgewogenMasse des Niederschlags rarr Ergebnis

Volumetrie

-

Maszliganalyse -

TitrationDie zu bestimmende Substanz wird mit einer Reagenzloumlsung mit bekannter Konzentration vollstaumlndig umgesetztVerbrauch und Konzentration der Reagenzloumlsung rarr Ergebnis Titer Gehalt der Loumlsung

GasanalyseEinzelne Gase werden aus dem Gasgemisch entferntVolumenabnahme rarr Ergebnis

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B

Instrumentelle (physikalische) ArbeitsmethodenrArr

Messung einer konzentrationsabhaumlngigen physikalischen Groumlszlige

Kalibrierung des Verfahrens durch eine Kalibrierkurve

Elektroanalytische Methodenbull Elektrogravimetrie

(Messung des Gewichtes der elektrolytischen Abscheidung)

bull Konduktometrie

(Messung der Leitfaumlhigkeit einer Elektrolytloumlsung) bull Potentiometrie

(Messung der Potentialaumlnderung)

bull Coulometrie (Messung der benoumltigten Strommenge)

bull Voltammetrie

(Messung von Strom bei bekannten Potential) bull Polarographie

(Messung der elektrisch geladenen Ionen)

Spektroskopische Methodenbull Photometriebull Kolorimetrie

(Messung des absorbierten Lichts)

bull Atomspektroskopiebull Roumlntgenfluoreszenzanalyse

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Beispiele zur GravimetrieWieviel

Gew Silber enthaumllt ein Silbersalz

Vorgehensweisebull Einwaage (E) von X g Silbersalz Salz loumlsen mit HNO3

ansaumluernbull Faumlllung des Silbers als AgCl

durch Zusatz von HCl

oder NaCl

im Uumlberschuszlig

bull AgCl

abfiltrieren waschen trocknenbull Berechnung des Silbergehaltes aus der Auswaage

(A)

1 mol AgCl

enthaumllt 1 mol Ag14334 g AgCl

enthaumllt 10788 g Ag

Agg F g 14334g 88107 enthaumllt AgClg 1 =

Die Probe enthaumllt dann A bull F g Ag oder Ag Gew E

100 bull F bullA=

A = AuswaageE = Einwaage

F

wird bdquostoumlchiometrischer

Faktorldquo

genannt

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F gibt an wieviel

Gramm (g) der gesuchten Substanz bzw des zu be- stimmenden Elementes enthalten sind

07526 M(AgCl)M(Ag) F ist Beispiel Im ==

E100FA sdotsdot

Einwaage EAg-Salz

Auswaage

AAgCl

m(Ag)AF

Gew Ag

03205 g 02946 g 02217 g 6917

04005 g 03675 g 02766 g 6906

02884 g 02658 g 02000 g 6935

03557 g 03225 g 02427 g 6823

Die Werte 1 bis 3 stimmen gut uumlberein d h relative Abweichungen kleiner als 1 (1 von 69 asymp

07) der

4 Wert weicht zu stark ab er wird bei der Mittelwert-

bildung

nicht beruumlcksichtigt

Ag Gew 6919 3

6935 6906 6917=

++Das Silbersalz enthaumllt

Zahlenbeispiel zur Gravimetrie

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Beispiel

Gravimetrische Bestimmung von Mg2+

durch Faumlllen als (NH4

)Mg[PO4

]

Reaktion

Mg2+

+ (NH4

)+

+ [PO4

]3-

rarr

(NH4

)Mg[PO4

]

Vorgehensweise Ammoniumsalz

gluumlhen

2 (NH4

)Mg[PO4

] Mg2

P2

O7

+ 2 NH3

uarr

+ H2

Ouarr

1 g Mg2

P2

O7

enthaumllt

ΔT

02185 22256 bull 12431 bull 2

)OPM(Mg 1M(Mg) 2 (Mg)F

722OPMg 722

===

Mg2

P2

O7

= 2 Mol Mg ( 22256 Mg2

P2

O7

4862 g Mg)=

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  • Beschriftung der Analysengefaumlszlige
  • Wichtig
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Abdquoklassischeldquo Methoden ndash

vorwiegend chemische ArbeitsmethodenrArr

Bestimmung der Bestandteile durch eine chemische Reaktion

GravimetrieDie zu bestimmende Substanz wird vollstaumlndig gefaumlllt und anschlieszligend der Niederschlag ausgewogenMasse des Niederschlags rarr Ergebnis

Volumetrie

-

Maszliganalyse -

TitrationDie zu bestimmende Substanz wird mit einer Reagenzloumlsung mit bekannter Konzentration vollstaumlndig umgesetztVerbrauch und Konzentration der Reagenzloumlsung rarr Ergebnis Titer Gehalt der Loumlsung

GasanalyseEinzelne Gase werden aus dem Gasgemisch entferntVolumenabnahme rarr Ergebnis

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B

Instrumentelle (physikalische) ArbeitsmethodenrArr

Messung einer konzentrationsabhaumlngigen physikalischen Groumlszlige

Kalibrierung des Verfahrens durch eine Kalibrierkurve

Elektroanalytische Methodenbull Elektrogravimetrie

(Messung des Gewichtes der elektrolytischen Abscheidung)

bull Konduktometrie

(Messung der Leitfaumlhigkeit einer Elektrolytloumlsung) bull Potentiometrie

(Messung der Potentialaumlnderung)

bull Coulometrie (Messung der benoumltigten Strommenge)

bull Voltammetrie

(Messung von Strom bei bekannten Potential) bull Polarographie

(Messung der elektrisch geladenen Ionen)

Spektroskopische Methodenbull Photometriebull Kolorimetrie

(Messung des absorbierten Lichts)

bull Atomspektroskopiebull Roumlntgenfluoreszenzanalyse

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Beispiele zur GravimetrieWieviel

Gew Silber enthaumllt ein Silbersalz

Vorgehensweisebull Einwaage (E) von X g Silbersalz Salz loumlsen mit HNO3

ansaumluernbull Faumlllung des Silbers als AgCl

durch Zusatz von HCl

oder NaCl

im Uumlberschuszlig

bull AgCl

abfiltrieren waschen trocknenbull Berechnung des Silbergehaltes aus der Auswaage

(A)

1 mol AgCl

enthaumllt 1 mol Ag14334 g AgCl

enthaumllt 10788 g Ag

Agg F g 14334g 88107 enthaumllt AgClg 1 =

Die Probe enthaumllt dann A bull F g Ag oder Ag Gew E

100 bull F bullA=

A = AuswaageE = Einwaage

F

wird bdquostoumlchiometrischer

Faktorldquo

genannt

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F gibt an wieviel

Gramm (g) der gesuchten Substanz bzw des zu be- stimmenden Elementes enthalten sind

07526 M(AgCl)M(Ag) F ist Beispiel Im ==

E100FA sdotsdot

Einwaage EAg-Salz

Auswaage

AAgCl

m(Ag)AF

Gew Ag

03205 g 02946 g 02217 g 6917

04005 g 03675 g 02766 g 6906

02884 g 02658 g 02000 g 6935

03557 g 03225 g 02427 g 6823

Die Werte 1 bis 3 stimmen gut uumlberein d h relative Abweichungen kleiner als 1 (1 von 69 asymp

07) der

4 Wert weicht zu stark ab er wird bei der Mittelwert-

bildung

nicht beruumlcksichtigt

Ag Gew 6919 3

6935 6906 6917=

++Das Silbersalz enthaumllt

Zahlenbeispiel zur Gravimetrie

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Beispiel

Gravimetrische Bestimmung von Mg2+

durch Faumlllen als (NH4

)Mg[PO4

]

Reaktion

Mg2+

+ (NH4

)+

+ [PO4

]3-

rarr

(NH4

)Mg[PO4

]

Vorgehensweise Ammoniumsalz

gluumlhen

2 (NH4

)Mg[PO4

] Mg2

P2

O7

+ 2 NH3

uarr

+ H2

Ouarr

1 g Mg2

P2

O7

enthaumllt

ΔT

02185 22256 bull 12431 bull 2

)OPM(Mg 1M(Mg) 2 (Mg)F

722OPMg 722

===

Mg2

P2

O7

= 2 Mol Mg ( 22256 Mg2

P2

O7

4862 g Mg)=

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  • Beschriftung der Analysengefaumlszlige
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B

Instrumentelle (physikalische) ArbeitsmethodenrArr

Messung einer konzentrationsabhaumlngigen physikalischen Groumlszlige

Kalibrierung des Verfahrens durch eine Kalibrierkurve

Elektroanalytische Methodenbull Elektrogravimetrie

(Messung des Gewichtes der elektrolytischen Abscheidung)

bull Konduktometrie

(Messung der Leitfaumlhigkeit einer Elektrolytloumlsung) bull Potentiometrie

(Messung der Potentialaumlnderung)

bull Coulometrie (Messung der benoumltigten Strommenge)

bull Voltammetrie

(Messung von Strom bei bekannten Potential) bull Polarographie

(Messung der elektrisch geladenen Ionen)

Spektroskopische Methodenbull Photometriebull Kolorimetrie

(Messung des absorbierten Lichts)

bull Atomspektroskopiebull Roumlntgenfluoreszenzanalyse

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Beispiele zur GravimetrieWieviel

Gew Silber enthaumllt ein Silbersalz

Vorgehensweisebull Einwaage (E) von X g Silbersalz Salz loumlsen mit HNO3

ansaumluernbull Faumlllung des Silbers als AgCl

durch Zusatz von HCl

oder NaCl

im Uumlberschuszlig

bull AgCl

abfiltrieren waschen trocknenbull Berechnung des Silbergehaltes aus der Auswaage

(A)

1 mol AgCl

enthaumllt 1 mol Ag14334 g AgCl

enthaumllt 10788 g Ag

Agg F g 14334g 88107 enthaumllt AgClg 1 =

Die Probe enthaumllt dann A bull F g Ag oder Ag Gew E

100 bull F bullA=

A = AuswaageE = Einwaage

F

wird bdquostoumlchiometrischer

Faktorldquo

genannt

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F gibt an wieviel

Gramm (g) der gesuchten Substanz bzw des zu be- stimmenden Elementes enthalten sind

07526 M(AgCl)M(Ag) F ist Beispiel Im ==

E100FA sdotsdot

Einwaage EAg-Salz

Auswaage

AAgCl

m(Ag)AF

Gew Ag

03205 g 02946 g 02217 g 6917

04005 g 03675 g 02766 g 6906

02884 g 02658 g 02000 g 6935

03557 g 03225 g 02427 g 6823

Die Werte 1 bis 3 stimmen gut uumlberein d h relative Abweichungen kleiner als 1 (1 von 69 asymp

07) der

4 Wert weicht zu stark ab er wird bei der Mittelwert-

bildung

nicht beruumlcksichtigt

Ag Gew 6919 3

6935 6906 6917=

++Das Silbersalz enthaumllt

Zahlenbeispiel zur Gravimetrie

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Beispiel

Gravimetrische Bestimmung von Mg2+

durch Faumlllen als (NH4

)Mg[PO4

]

Reaktion

Mg2+

+ (NH4

)+

+ [PO4

]3-

rarr

(NH4

)Mg[PO4

]

Vorgehensweise Ammoniumsalz

gluumlhen

2 (NH4

)Mg[PO4

] Mg2

P2

O7

+ 2 NH3

uarr

+ H2

Ouarr

1 g Mg2

P2

O7

enthaumllt

ΔT

02185 22256 bull 12431 bull 2

)OPM(Mg 1M(Mg) 2 (Mg)F

722OPMg 722

===

Mg2

P2

O7

= 2 Mol Mg ( 22256 Mg2

P2

O7

4862 g Mg)=

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Beispiele zur GravimetrieWieviel

Gew Silber enthaumllt ein Silbersalz

Vorgehensweisebull Einwaage (E) von X g Silbersalz Salz loumlsen mit HNO3

ansaumluernbull Faumlllung des Silbers als AgCl

durch Zusatz von HCl

oder NaCl

im Uumlberschuszlig

bull AgCl

abfiltrieren waschen trocknenbull Berechnung des Silbergehaltes aus der Auswaage

(A)

1 mol AgCl

enthaumllt 1 mol Ag14334 g AgCl

enthaumllt 10788 g Ag

Agg F g 14334g 88107 enthaumllt AgClg 1 =

Die Probe enthaumllt dann A bull F g Ag oder Ag Gew E

100 bull F bullA=

A = AuswaageE = Einwaage

F

wird bdquostoumlchiometrischer

Faktorldquo

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F gibt an wieviel

Gramm (g) der gesuchten Substanz bzw des zu be- stimmenden Elementes enthalten sind

07526 M(AgCl)M(Ag) F ist Beispiel Im ==

E100FA sdotsdot

Einwaage EAg-Salz

Auswaage

AAgCl

m(Ag)AF

Gew Ag

03205 g 02946 g 02217 g 6917

04005 g 03675 g 02766 g 6906

02884 g 02658 g 02000 g 6935

03557 g 03225 g 02427 g 6823

Die Werte 1 bis 3 stimmen gut uumlberein d h relative Abweichungen kleiner als 1 (1 von 69 asymp

07) der

4 Wert weicht zu stark ab er wird bei der Mittelwert-

bildung

nicht beruumlcksichtigt

Ag Gew 6919 3

6935 6906 6917=

++Das Silbersalz enthaumllt

Zahlenbeispiel zur Gravimetrie

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Beispiel

Gravimetrische Bestimmung von Mg2+

durch Faumlllen als (NH4

)Mg[PO4

]

Reaktion

Mg2+

+ (NH4

)+

+ [PO4

]3-

rarr

(NH4

)Mg[PO4

]

Vorgehensweise Ammoniumsalz

gluumlhen

2 (NH4

)Mg[PO4

] Mg2

P2

O7

+ 2 NH3

uarr

+ H2

Ouarr

1 g Mg2

P2

O7

enthaumllt

ΔT

02185 22256 bull 12431 bull 2

)OPM(Mg 1M(Mg) 2 (Mg)F

722OPMg 722

===

Mg2

P2

O7

= 2 Mol Mg ( 22256 Mg2

P2

O7

4862 g Mg)=

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F gibt an wieviel

Gramm (g) der gesuchten Substanz bzw des zu be- stimmenden Elementes enthalten sind

07526 M(AgCl)M(Ag) F ist Beispiel Im ==

E100FA sdotsdot

Einwaage EAg-Salz

Auswaage

AAgCl

m(Ag)AF

Gew Ag

03205 g 02946 g 02217 g 6917

04005 g 03675 g 02766 g 6906

02884 g 02658 g 02000 g 6935

03557 g 03225 g 02427 g 6823

Die Werte 1 bis 3 stimmen gut uumlberein d h relative Abweichungen kleiner als 1 (1 von 69 asymp

07) der

4 Wert weicht zu stark ab er wird bei der Mittelwert-

bildung

nicht beruumlcksichtigt

Ag Gew 6919 3

6935 6906 6917=

++Das Silbersalz enthaumllt

Zahlenbeispiel zur Gravimetrie

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Beispiel

Gravimetrische Bestimmung von Mg2+

durch Faumlllen als (NH4

)Mg[PO4

]

Reaktion

Mg2+

+ (NH4

)+

+ [PO4

]3-

rarr

(NH4

)Mg[PO4

]

Vorgehensweise Ammoniumsalz

gluumlhen

2 (NH4

)Mg[PO4

] Mg2

P2

O7

+ 2 NH3

uarr

+ H2

Ouarr

1 g Mg2

P2

O7

enthaumllt

ΔT

02185 22256 bull 12431 bull 2

)OPM(Mg 1M(Mg) 2 (Mg)F

722OPMg 722

===

Mg2

P2

O7

= 2 Mol Mg ( 22256 Mg2

P2

O7

4862 g Mg)=

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Page 26: Praktikum „Quantitative Analysen“ · Seminar „Quantitative Analysen“ Volker von der Gönna; WS 2010/11 Wichtig • Nur die Quanti-Chemikalien verwenden, nicht die Biltz-Chemikalien

Seminar bdquoQuantitative Analysenldquo Volker von der Goumlnna WS 201011

Beispiel

Gravimetrische Bestimmung von Mg2+

durch Faumlllen als (NH4

)Mg[PO4

]

Reaktion

Mg2+

+ (NH4

)+

+ [PO4

]3-

rarr

(NH4

)Mg[PO4

]

Vorgehensweise Ammoniumsalz

gluumlhen

2 (NH4

)Mg[PO4

] Mg2

P2

O7

+ 2 NH3

uarr

+ H2

Ouarr

1 g Mg2

P2

O7

enthaumllt

ΔT

02185 22256 bull 12431 bull 2

)OPM(Mg 1M(Mg) 2 (Mg)F

722OPMg 722

===

Mg2

P2

O7

= 2 Mol Mg ( 22256 Mg2

P2

O7

4862 g Mg)=

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