„Schwefelwasserstoffgruppe“ – Versionsunterschied
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Als '''Schwefelwasserstoff-Gruppe''' (H<sub>2</sub>S-Gruppe) bezeichnet man eine Gruppe von [[Chemisches Element|Elementen]], deren [[Salze]] mit [[Schwefelwasserstoff]]-Lösung auch in Gegenwart von Säure schwerlösliche [[Sulfide]] bilden. Hierzu gehören Kationen der Metalle mit den Elementsymbolen |
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Die '''Schwefelwasserstoff-Gruppe''' (H<sub>2</sub>S-Gruppe) ist Bestandteil des [[Kationentrenngang]]s, einem klassischen Verfahren der qualitativen Analyse in der Anorganischen Chemie. Sie fällt aus dem Filtrat der Salzsäuregruppe aus, wenn dieses mit dem Trennmittel [[Schwefelwasserstoff]] versetzt wird (die '''[[Sulfidfällung]]'''). Zur '''Schwefelwasserstoff-Gruppe''' gehören nämlich diejenigen [[Chemisches Element|Elemente]], die mit dem Trennmittel schwerlösliche [[Sulfid]]e bilden ([[Fällungsreaktion]]). Die Sulfidfällung im sauren Bereich (idealerweise mit Essigsäure/Natriumacetat-Pufferlösung bei pH-Werten um 4 bis 5) dient also zur Abtrennung und zum Nachweis von [[Quecksilber|Hg]], [[Blei|Pb]], [[Bismut|Bi]], [[Kupfer|Cu]], [[Cadmium|Cd]], [[Antimon|Sb]], [[Zinn|Sn]], gegebenenfalls auch [[Arsen|As]] und [[Selen|Sn]]. |
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* [[Quecksilber|Hg]] und [[Blei|Pb]] (beide auch in der [[Salzsäuregruppe]], hier jedoch fallen noch Reste dieser Kationen als Quecksilber(II)- und Blei(II)-sulfid aus), |
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* [[Bismut|Bi]], [[Kupfer|Cu]] und [[Cadmium|Cd]] (zusammen mit Pb und Hg als „Kupfergruppe“ bezeichnet) und |
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* [[Antimon|Sb]], [[Zinn|Sn]], [[Arsen|As]] („Arsen-Zinn-Gruppe“) und gegebenenfalls auch [[Selen|Se]] und [[Tellur|Te]]. |
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Die Sulfidfällung im sauren Bereich (idealerweise mit Essigsäure/Natriumacetat-Pufferlösung bei pH-Werten um 4 bis 5) dient im [[Kationentrenngang]] der qualitativen [[Analyse]] (in der Anorganischen [[Chemie]]) zur Abtrennung und zum Nachweis der oben genannten Kationen. Im Filtrat befinden sich danach die Kationen der restlichen Trenngangsgruppen: |
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* [[Ammoniumsulfidgruppe|Ammoniumsulfid]]-Gruppe, |
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* [[Ammoniumcarbonatgruppe|Ammoniumcarbonat]]-Gruppe und |
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* [[Lösliche Gruppe]]. |
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== Gruppenfällung == |
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==Untergruppen der Schwefelwasserstoffgruppe== |
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Fast alle Schwermetallkationen sind in Kombination mit Sulfid-Anionen unlöslich in Wasser. Die Schwefelwasserstoffgruppe jedoch besteht aus Schwermetallsalzen bzw. -Kationen, die besonders schwer löslich sind und deshalb aus dem Filtrat der [[Salzsäuregruppe]] in einer [[Fällungsreaktion]] auch dann schwerlösliche [[Sulfid]]e bilden, wenn dieses nicht neutralisiert, sondern direkt im sauren Bereich mit dem Trennmittel [[Schwefelwasserstoff]] versetzt wird (die '''Sulfidfällung'''). |
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Man unterteilt diese Gruppe weiter in '''Kupfer-''' und '''Arsen-Zinn-Gruppe''' – im Filtrat der Schwefelwasserstoffgruppe befinden sich die restlichen Kationen des Trennganges (Ammoniumsulfid-, Ammoniumcarbonat- und Lösliche Gruppe). |
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[[Datei:DSC01964 - Copper reactions.JPG|miniatur|CuI (weiß), Cu(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> + (NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>S (keine Reaktion), CuS (schwarz), Cu(OH)<sub>2</sub> (blau), [Na<sub>2</sub>Cu(OH)<sub>4</sub>] (blau), [Cu(NH<sub>3</sub>)<sub>4</sub>]<sup>2+</sup> (blau), CuCO<sub>3</sub> (blau)]] |
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So fällt zum Beispiel beim Einleiten von Schwefelwasserstoff in eine Lösung von [[Kupfer(II)-nitrat]] auch im salzsauren Milieu Kupfersulfid aus: |
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:<math>\mathrm{S^{\operatorname{2-}} + Cu(NO_3)_2 \longrightarrow CuS + 2 NO_3^{\operatorname{-}} } </math> |
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Andere Schwermetallsulfide wie z. B. Zink- und Mangansulfid bleiben jedoch noch gelöst, da sie erst im neutralen bis alkalischen pH-Bereich unlöslich sind („säurelösliche Sulfide“). So ist es möglich, über den pH-Wert und die Sulfidkonzentration eine Trennung der Schwefelwasserstoffgruppe von den Kationen der folgenden Ammoniumsulfidgruppe zu trennen. Bei einem pH-Wert von 4 bis 5 fallen daher aus: |
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* [[Quecksilber(II)-sulfid]] – HgS, schwarz (als Mineral Zinnober auch in roter Modifikation vorkommend) |
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* [[Blei(II)-sulfid]] – PbS, schwarz |
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* [[Kupfer(II)-sulfid]] – CuS, schwarz |
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* [[Cadmiumsulfid|Cadmium(II)-sulfid]] – CdS, gelb (ein Pigment) |
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* [[Bismut(III)-sulfid]] – Bi<sub>2</sub>S<sub>3</sub>, schwarzbraun |
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* [[Antimon(III)-sulfid]] – Sb<sub>2</sub>S<sub>3</sub>, braunorange |
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* [[Zinn(II)-sulfid]] – SnS, braun |
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* [[Zinn(IV)-sulfid]] SnS<sub>2</sub>, weißgelb |
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Beim sogenannten erweiterten Kationentrenngang werden zusätzlich [[Germanium|Ge]], [[Molybdän|Mo]], [[Titan (Element)|Ti]], [[Selen|Se]] und [[Tellur|Te]] berücksichtigt, wobei Selen und Tellur zum Element reduziert werden. |
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== Gruppentrennung == |
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* [[Kupfer]]-Gruppe: [[Bismut|Bi<sup>3+</sup>]], [[Kupfer|Cu<sup>2+</sup>]], [[Cadmium|Cd<sup>2+</sup>]], alös Reste aus der vorangegangenen Salzsäuregruppe auch: [[Blei|Pb<sup>2+</sup>]], [[Sublimat|Hg<sup>2+</sup>]] |
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Der Ausfällung der Schwefelwasserstoffgruppe folgt eine Trennung der Kationen voneinander, um sie anschließend ungestört mit Hilfe von [[Nachweisreaktionen]] auffinden zu können. |
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* [[Arsen]]-Gruppe: [[Arsen|As<sup>3+/5+</sup>]], [[Antimon|Sb<sup>3+/5+</sup>]], [[Zinn|Sn<sup>2+/4+</sup>]], [[Molybdän|Mo<sup>2+</sup>]] |
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Man unterteilt diese Gruppe zunächst weiter in '''Kupfer-''' und '''Arsen-Zinn-Gruppe'''. Hierzu wird der Sulfidniederschlag in Ammoniumpolysulfidlösung ausgelaugt. Die Niederschläge der Arsen-Zinn-Gruppe lösen sich dabei in Form von Thiosalzen auf, während die Kupfergruppe ungelöst verbleibt und durch Filtration abgetrennt werden kann. |
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* (Beim sogenannten erweiterten Kationentrenngang wird zusätzlich [[Germanium|Ge]], [[Selen|Se]], [[Tellur|Te]], [[Molybdän|Mo]], [[Titan (Element)|TI]] berücksichtigt.) |
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=== Kupfer-Gruppe === |
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Im folgenden wird der Standardtrennungsgang beschrieben. |
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Es fallen [[Bismut(III)-sulfid|Bi<sub>2</sub>S<sub>3</sub>]] (braun), [[Kupfer(II)-sulfid|CuS]] (schwarz), [[Cadmiumsulfid|CdS]] (gelb) und als Reste aus der vorangegangenen [[Salzsäuregruppe]] auch: [[Bleisulfid|PbS]] (schwarz), [[Quecksilber(II)-sulfid|HgS]] (schwarz) aus. |
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=== Arsen-Zinn-Gruppe === |
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==Verfahren== |
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Als Thiosalze löslich sind [[Antimontrisulfid|Sb<sub>2</sub>S<sub>3</sub>]]/[[Antimon(V)-sulfid|Sb<sub>2</sub>S<sub>5</sub>]] (orange), [[Arsen(III)-sulfid|As<sub>2</sub>S<sub>3</sub>]]/[[Arsen(V)-sulfid|As<sub>2</sub>S<sub>5</sub>]] (gelb), [[Zinn(II)-sulfid|SnS]]/[[Zinn(IV)-sulfid|SnS<sub>2</sub>]] (braun/gelb), [[Molybdän(IV)-sulfid|MoS<sub>2</sub>]] und GeS<sub>2</sub>. |
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[[Datei:Orangenes Antimonsulfid (Sb2S3) fällt beim Ansäuern der Arsengruppe aus.jpg|miniatur|Beim Ansäuern der Arsengruppe zerfallen die Thiosalze und oranges Antimonsulfid fällt aus.]] |
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== Literatur == |
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===1. Schritt: Die Gruppenfällung mit Schwefelwasserstoff=== |
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* Michael Wächter: ''Chemielabor''. Verlag Wiley-VCH, Weinheim 2011, ISBN 978-3-527-32996-0, S. 235–236. |
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* Gerhart Jander: ''Einführung in das anorganisch-chemische Praktikum'', 13. Aufl., S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1990, ISBN 3-7776-0477-1. |
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* Bertram Schmidkonz: ''Praktikum Anorganische Analyse''. Verlag Harri Deutsch, Frankfurt 2002, ISBN 3-8171-1671-3. |
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== Weblinks == |
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[[Bild:Sulfidniederschläge.jpg|thumb|Acht Schwermetall-Sulfidniederschläge]] |
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{{Wikibooks|Praktikum Anorganische Chemie/ Schwefelwasserstoffgruppe}} |
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Bei einem [[PH-Wert|pH-Wert]] von 0 bis 5 [[Fällung|fallen]] in H<sub>2</sub>S-haltiger [[Lösung (Chemie)|Lösung]] die [[Sulfid]]e von As(II,V), Sb(II,V), Sn(II,IV), Hg(II), Cu(II), Pb(II), Bi(II,V) und Cd aus. |
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Die zu analysierende Lösung muss zu Beginn der Fällung schwach salzsauer bis essigsauer sein. |
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Ist die Analyse in konzentrierten oxidierenden [[Säure]]n gelöst worden, muss dieses [[Oxidationsmitte]]l komplett durch Sieden vertrieben werden, da sich sonst während der Zugabe von H<sub>2</sub>S eventuell S<sub>8</sub> bilden könnte. Bei gleichen Mengen der Stoffe in der Analysesubstanz fallen die Sulfide dann in folgender Reihenfolge: aus: |
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# |
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#As<sub>2</sub>S<sub>3</sub> (gelb) |
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#SnS<sub>2</sub> (hellgelb) |
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#Sb<sub>2</sub>S<sub>3</sub> (orange) |
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#HgS (schwarz) |
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#PbS (schwarz) |
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#CuS (schwarz) |
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#SnS (schwarz bis braun) |
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#Bi<sub>2</sub>S<sub>3</sub> (schwarz bis braun) |
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#zuletzt CdS (eigelb) |
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Da H<sub>2</sub>S ein sehr [[gift]]iges Gas ist, wird stattdessen oft mit einem Gemisch von Na<sub>2</sub>S mit NH<sub>4</sub>CL/HCL Puffer (alles [[Aq|aq]]) gearbeitet. |
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Zunächst werden aus relativ saurer Lösung (niedriger pH) die schwerlöslichen Sulfide gefällt. |
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Dann wird die Lösung verdünnt und bei max. pH 3,5 die weniger schwerlöslichen, aber noch im Sauren fällbaren Sulfide gefällt. Der pH Wert ist ständig zu kontrollieren, besonderes wenn der pH Wert nicht nur durch weitere Zugabe der Na<sub>2</sub>S-Lösung (hier Na<sub>2</sub>S-Lösung=H<sub>2</sub>S Wasser) erhöht wird. |
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''(Hinweise: Logarithmische Skala! In der Praxis wird häufig zusätzlich [[Ammoniak|NH<sub>3</sub>]] dazu gegeben. Dies wird jedoch als unsaubereres Arbeiten betrachtet! Wird der pH-Wert nicht eingehalten fällt unter Umständen CdS nicht, bzw. die [[Sulfid]]e der nachfolgenden Gruppe (NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>S-Gruppe fallen zu früh aus. Hier ist das [[Löslichkeitsprodukt]] zu beachten!)'' |
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Man verfährt mithin z.B. folgendermaßen: |
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Das Filtrat der [[Salzsäuregruppe]] wird bis fast zur Trockene eingedampft (Befreiung von [[Salpetersäure]]),mit etwa 0,5mL halbkonz. HCl unter Erwärmen gelöst und in ein Normal-Reagenzglas überführt. Durch eine Kapillarpipette wird etwa 3 min [[Schwefelwasserstoff]] eingeleitet (oder es werden unter dem Abzug 1-2 mL [[Ammoniumsulfid]]-Lösung zugegeben, wobei der - ggf. gepufferte - pH-Wert unter 4-5 bleiben muss!). |
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Nach einer Minute wird die Lösung auf etwa das Fünffache verdünnt - also max. 10 mL. Danach wird erneut der pH-Wert kontrolliert, gegebenenfalls wieder angesäuert und filtriert. Der Filterrückstand wird - immer noch unter dem Abzug - mit Schwefelwasserstoff-Lösung (ca. 1 mol/L) gewaschen. In einen halben mL des mit dem Waschwasser vereinigten Filtrates wird erneut Schwefelwasserstoff-Wasser gegeben. Wenn dabei nichts mehr ausfällt (pH stets unter 7 halten!),war die Fällung quantitativ - ansonsten ist das Einleiten und Filtrieren zu wiederholen. |
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''(Hinweise: Zur Kontrolle kann ein kleiner Teil des Filtrats auch mit Cd-Acetat versetzt werden. Fällt sofort das typische gelbe Kadmiumsulfid CdS aus,so ist der S<sup>2-</sup> Gehalt der Analyselösung hoch genug und man kann annehmen das alle Sulfide die in der Analyse enthalten sind bereits gefallen sind. Bei Verwendung der Na<sub>2</sub>S-Lösung entsteht mit unter auch rotes HgS. As(V), Sb(V), Bi(V) und SN(IV) oxidieren S<sup>2-</sup> zu elementarem Schwefel. Dieser schwimmt häufig oben auf der Lösung auf oder bleibt sogar nach dem Filtrieren kolloid in Lösung).'' |
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===2.Schritt: Trennung der H<sub>2</sub>S Gruppe in 2 Untergruppen=== |
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'''Zunächst muss die Arsen- von der Kupfergruppe getrennt werden:''' |
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Der Niederschlag (Nd.) der Schwefelwasserstoff-Gruppe wird im Reagenzglas mit 2 mL gelber Ammoniumpolysulfid-Lösung bei etwa 50-60°C ausgelaugt (auslaugen = Feststoffgemisch zwecks teilweiser Auflösung desselben unter Umrühren in Flüssigkeit erwärmen), danach filtriert. Der Filterrückstand ist mit 1-2 mL Wasser auszuwaschen : Im Filtrat findet sich die As-Sn-Gruppe (lösliche Thiosalze: AsS<sub>4</sub><sup>3-</sup> SbS<sub>4</sub><sup>3-</sup> SnS<sub>3</sub><sup>2-</sup>), im Filterrückstand die Cu-Gruppe. |
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Sodann wird Schwefel unter Sieden und Rühren im Ammoniumsulfidlösung gelöst. Es bildet sich gelbe '''Ammoniumpolysulfidlösung'''. |
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Die Sulfide von As, Sb und Sn ( Arsen-Gruppe) bilden also mit dieser Ammoniumpolysulfidlösung (NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>S<sub>x</sub>- bzw. mit LiOH/KNO<sub>3</sub>- Lösung lösliche Thiometallat- bzw. Oxothiometallat-Komplexe. Die Sulfide von Hg, Pb, Bi, Cu und Cd (Kupfer-Gruppe) lösen sich nicht und bleiben zurück. Die Sulfidfällung ist mit ausreichend H<sub>2</sub>S Wasser zu waschen, solange bis kein Cl<sup>-</sup> mehr im Waschwasser ist. (Nachweis: AgNO<sub>3</sub> Lösung zum Waschwasser tropfen). Danach den Niederschlag (Nd.) mit (NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>S<sub>x</sub> digerieren. |
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===3.Schritt: Kupfergruppe, Abtrennung von Quecksilberionen === |
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Der Nd. der Cu-Gruppe wird mit 1-2 mL warmer halbkonzentrierter HNO<sub>3</sub> (ca. 4-7 mol/L Salpetersäure) erwärmt. Es lösen sich alle Sulfide bis auf HgS. |
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''(Hinweise: Proben auf Hg durchführen, z.B. "Amalgamprobe" mit einem Stück Kupferblech, Zur Sicherheit HgS in wenig konz. HCL/ konz HNO<sub>3</sub>, lösen HNO<sub>3</sub> abrauchen und weitere Hg Proben durchführen. Reduktion mit SnCl<sub>2</sub> usw.)'' |
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===4. Schritt: Abtrennung von Blei(II)-Ionen=== |
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Das salzsaure Filtrat vom HgS-Rückstand wird unter Zusatz von 0,5 mL konz. Schwefelsäure im Porzellanschälchen eingedampft, bis daß weiße Nebel entstehen (Schwefeltrioxid). Nach dem Abkühlen wird vorsichtig mit verdünnter Schwefelsäure verdünnt: In Gegenwart von Blei bildet sich ein weißer Niederschlag (Blei-II-Sulfat). Dieses wird abfiltriert und wie in der HCl-Gruppe nachgewiesen (um auf Pb zu testen die Lösung mit ein wenig konz. H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> abrauchen. Leicht abkühlen lassen und VORSICHTIG mit warmen Wasser verdünnen. Beim Abkühlen fällt PbSO<sub>4</sub> aus. Abzentrifugieren. PbSO<sub>4</sub> löst sich in warmer, konz. [[Ammoniumtatrat]]-Lösung. Ggf. weitere Pb Nachweise durchführen, siehe unter: [[Nachweisreaktionen]]). |
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===5.Schritt: Wismut sowie Kupfer neben Kadmium nachweisen=== |
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Die Lösung ist nun amoniakalisch zu machen. Cu ist sofort an der blauen Farbe der Lösung zu erkennen: |
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Cu<sup>2+</sup> + 4 NH<sub>3</sub> ---> [Cu(NH<sub>3</sub>)<sub>4</sub>]<sup>2+</sup> |
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(Achtung die Färbung kann auch sehr schwach sein! NH<sub>3</sub> im Überschuss zugeben, bei Anwesenheit von Bi fällt weißes Bi(OH)<sub>3</sub>. Dieses löst sich in HCl. Zum Nachweis Niederschlag neutralisieren und mit alkalischer Stannat(II) Lsg. versetzten (Elementares Bi fällt schwarz aus) oder mit Natriumiodidlösung (zunächst fällt schwarzes Wismut-III-iodiod aus, das sich dann im Iodidüberschuss als oranger Tetraiodobismutat-[[Komplex]] löst). |
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Nach Zugabe von [[Zyankali]] KCN zur Hauptlösung der Kupfergruppe muss sich die Lösung entfärben (ein zusätzlicher Nachweis für Cu; Achtung: Ab hier die Lösung nicht mehr ansäuern, sonst entsteht hochgiftige [[Blausäure]] (HCN-Gas)! Bei der Entsorgung beachten – mit konz. [[Wasserstoffperoxid]] entgiften!). |
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Wenn man bis zur vollständigen Entfärung KCN zugegeben hat, kann man dann mit H<sub>2</sub>S Wasser gelbes Kadmiumsulfid CdS ausfällen, ohne dass schwarzes Kupfer-II-sulfid stört (Entsteht dennoch ein dunkler Nd., so hat die Trennung innerhalb der Gruppe versagt. Falls Unsicherheiten aufgetreten sind, ist die gesamte Trennung der Kupfer-Gruppe zu wiederholen). |
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===6. Schritt: Arsen-Zinn-Gruppe=== |
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Im '''vereinfachten''' [[Kationentrenngang]] in Abwesendheit giftigen [[Arsen]]s verfährt man folgendermaßen: |
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'''a) Trennung Sb von Sn (in Abwesendheit von As):''' |
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Die As-Sn-Gruppe (Filtrat der Cu-Gruppe, s.o.) wird unter dem Abzug mit 7M HCl kurz aufgekocht und durch mehrmaliges Filtrieren durch den gleichen Filter weitgehend von kolloidalem [[Schwefel]] befreit. |
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'''b) Durchführung der [[Nachweisreaktionen]] für Zinn und Antimon:''' |
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Das Filtrat wird durch unedle Metalle (Mg-,Al-,Zn-,Fe-Pulver) reduziert, so dass schwarzes, elementares Sb ausfällt (zum Einzelnachweis im Filter waschen, in Königswasser lösen, abrauchen und mit Ammoniumsulfid-Lösung als orangen Antimon-III-sulfid-Nd. nachweisen) und das Sn(IV) zu Sn(II) reduziert wird (zum Einzelnachweis Sn per Leuchtprobe s.u.) |
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Im um Arsen '''erweiterten''' [[Kationentrenngang]] verfährt man hier anders: |
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'''a) Vorprobe auf Arsen:''' |
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Mit der Lösung kann bereits im Voraus eine erste [[Marshe-Probe]] durchgeführt werden und As, Sb durch Arsin AsH<sub>3</sub> bzw. Stibin SbH<sub>3</sub> nachgewiesen werden. Auch hier sind am Arbeitsplatz wieder strenge Sicherheitsvorschriften und die [[Gefahrstoffverordnung]] GefStoffVO zu beachten: Beide Gase sind hochgiftig! Probe also immer unter dem Abzug durchführen! (Auch Germanium lässt sich übrigens als German(wasserstoff) GeH<sub>4</sub> durch die [[Marshe-Probe]] nachweisen.) |
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'''b) Abtrennung von Arsen und Nachweisreaktionen für Zinn und Antimon:''' |
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Die Lösung der Thiometallat- bzw. Oxothiometallat-Komplexe von As, Sb, Sn ist zunächst mit HCl anzusäuern (Achtung: Schwefelwasserstoff entweicht!): Die Sulfide von As, Sb und Sn fallen erneut aus (die Farben erneut beobachten!). Die Sulfide sind nun abtrennen und mit wenig konz. HCl zu erwärmen: As<sub>2</sub>S<sub>S</sub> bleibt als gelbes Sulfid zurück, Sb und Sn gehen in Lösung. Mit Nh<sub>3</sub>/H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> lässt sich das Arsensulfid in Lösung bringen und danach getrennt nachweisen ( -> [[Marshe-Probe]], Nachweis mit [[Ammoniummolybdat]]-Lsg (vergleiche den Phosphat-Nachweis unter [[Nachweisreaktionen]]). |
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Die Lösung ist danach einzuengen um '''Sb''' und '''Sn''' anschließend nebeneinander nachzuweisen (Nagelprobe: Einen Eisennagel in die Lösung legen, an ihm bildet sich elementares Antimon (Sb). Diese kann erneut im Sauren gelöst und mit H<sub>2</sub>S Wasser als orangenes Sulfid gefällt werden. Sn verbleibt in der Lösung. Es kann sehr gut mir der [[Leuchtprobe]] nachgewiesen werden. Mit Zink-Zusatz kann die Leuchtprobe auch aus der Ursubstanz durchgeführt werden: Lösung mit 20% HCl versetzten, in diese Lösung ein [[Reagenzglas]] tauchen, das mit Kaliumpermanganat eingefärbtem Eis gefüllt ist. Im Dunklem in die Bunsenbrennerflamme halten. Nach kurzer Zeit entsteht bei Anwesenheit von Sn die typische blaue [[Fluoreszenz]]. [[Blindprobe]] durchführen!). |
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==Literatur== |
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* Gerhart Jander: ''Einführung in das anorganisch-chemische Praktikum''. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1990 (in 13. Aufl.), ISBN 3-7776-0477-1 |
|||
* Michael Wächter: ''Stoffe, Teilchen, Reaktionen''. Verlag Handwerk und Technik, Hamburg 2000, S.154-169 ISBN 3-582-01235-2 |
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* Bertram Schmidkonz: ''Praktikum anorganisch-qualitative Analyse''. Ferdinand Dümmler Verlag, Bonn 1998, ISBN 3-427-43351-X |
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[[Kategorie:Nachweisreaktion]] |
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[[Kategorie:Chemie]] |
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[[Kategorie:Analytische Chemie]] |
[[Kategorie:Analytische Chemie]] |
Aktuelle Version vom 11. Mai 2025, 12:37 Uhr
Als Schwefelwasserstoff-Gruppe (H2S-Gruppe) bezeichnet man eine Gruppe von Elementen, deren Salze mit Schwefelwasserstoff-Lösung auch in Gegenwart von Säure schwerlösliche Sulfide bilden. Hierzu gehören Kationen der Metalle mit den Elementsymbolen
- Hg und Pb (beide auch in der Salzsäuregruppe, hier jedoch fallen noch Reste dieser Kationen als Quecksilber(II)- und Blei(II)-sulfid aus),
- Bi, Cu und Cd (zusammen mit Pb und Hg als „Kupfergruppe“ bezeichnet) und
- Sb, Sn, As („Arsen-Zinn-Gruppe“) und gegebenenfalls auch Se und Te.
Die Sulfidfällung im sauren Bereich (idealerweise mit Essigsäure/Natriumacetat-Pufferlösung bei pH-Werten um 4 bis 5) dient im Kationentrenngang der qualitativen Analyse (in der Anorganischen Chemie) zur Abtrennung und zum Nachweis der oben genannten Kationen. Im Filtrat befinden sich danach die Kationen der restlichen Trenngangsgruppen:
- Ammoniumsulfid-Gruppe,
- Ammoniumcarbonat-Gruppe und
- Lösliche Gruppe.
Gruppenfällung
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Fast alle Schwermetallkationen sind in Kombination mit Sulfid-Anionen unlöslich in Wasser. Die Schwefelwasserstoffgruppe jedoch besteht aus Schwermetallsalzen bzw. -Kationen, die besonders schwer löslich sind und deshalb aus dem Filtrat der Salzsäuregruppe in einer Fällungsreaktion auch dann schwerlösliche Sulfide bilden, wenn dieses nicht neutralisiert, sondern direkt im sauren Bereich mit dem Trennmittel Schwefelwasserstoff versetzt wird (die Sulfidfällung).
So fällt zum Beispiel beim Einleiten von Schwefelwasserstoff in eine Lösung von Kupfer(II)-nitrat auch im salzsauren Milieu Kupfersulfid aus:
Andere Schwermetallsulfide wie z. B. Zink- und Mangansulfid bleiben jedoch noch gelöst, da sie erst im neutralen bis alkalischen pH-Bereich unlöslich sind („säurelösliche Sulfide“). So ist es möglich, über den pH-Wert und die Sulfidkonzentration eine Trennung der Schwefelwasserstoffgruppe von den Kationen der folgenden Ammoniumsulfidgruppe zu trennen. Bei einem pH-Wert von 4 bis 5 fallen daher aus:
- Quecksilber(II)-sulfid – HgS, schwarz (als Mineral Zinnober auch in roter Modifikation vorkommend)
- Blei(II)-sulfid – PbS, schwarz
- Kupfer(II)-sulfid – CuS, schwarz
- Cadmium(II)-sulfid – CdS, gelb (ein Pigment)
- Bismut(III)-sulfid – Bi2S3, schwarzbraun
- Antimon(III)-sulfid – Sb2S3, braunorange
- Zinn(II)-sulfid – SnS, braun
- Zinn(IV)-sulfid SnS2, weißgelb
Beim sogenannten erweiterten Kationentrenngang werden zusätzlich Ge, Mo, Ti, Se und Te berücksichtigt, wobei Selen und Tellur zum Element reduziert werden.
Gruppentrennung
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Der Ausfällung der Schwefelwasserstoffgruppe folgt eine Trennung der Kationen voneinander, um sie anschließend ungestört mit Hilfe von Nachweisreaktionen auffinden zu können. Man unterteilt diese Gruppe zunächst weiter in Kupfer- und Arsen-Zinn-Gruppe. Hierzu wird der Sulfidniederschlag in Ammoniumpolysulfidlösung ausgelaugt. Die Niederschläge der Arsen-Zinn-Gruppe lösen sich dabei in Form von Thiosalzen auf, während die Kupfergruppe ungelöst verbleibt und durch Filtration abgetrennt werden kann.
Kupfer-Gruppe
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Es fallen Bi2S3 (braun), CuS (schwarz), CdS (gelb) und als Reste aus der vorangegangenen Salzsäuregruppe auch: PbS (schwarz), HgS (schwarz) aus.
Arsen-Zinn-Gruppe
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Als Thiosalze löslich sind Sb2S3/Sb2S5 (orange), As2S3/As2S5 (gelb), SnS/SnS2 (braun/gelb), MoS2 und GeS2.

Literatur
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- Michael Wächter: Chemielabor. Verlag Wiley-VCH, Weinheim 2011, ISBN 978-3-527-32996-0, S. 235–236.
- Gerhart Jander: Einführung in das anorganisch-chemische Praktikum, 13. Aufl., S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1990, ISBN 3-7776-0477-1.
- Bertram Schmidkonz: Praktikum Anorganische Analyse. Verlag Harri Deutsch, Frankfurt 2002, ISBN 3-8171-1671-3.