Eine Nachweisreaktion dient dazu, durch Zufuhr von oder Zusammenbringen mit Nachweismitteln (z.B. Indikatoren) festzustellen, ob ein bestimmter Stoff in einer Stoffprobe - oft in gelöster Form - vorhanden ist (qualitativ). Als Nachweisreaktionen eignen sich insbesonders Fällungsreaktionen, Redoxreaktionen, Verdrängungsreaktionen und Komplexbildungsreaktionen. Gegebenenfalls ist die Probe vor Durchführung der Nachweisreaktion aufzubereiten oder von störenden Begleitstoffen zu reinigen. In der anorganisch-analytischen Chemie geschieht das qualitrative Nachweisen von Stoffen in Stoffproben z.B. in Form der Durchführung des Kationentrennganges (vgl.Qualitative Analyse). Quantitative Bestimmungen von Stoffen werden oft mit ähnlichen Nachweisreaktionen durchgeführt, zielen aber darauf ab, Gehaltsangaben für die zuvor qualitativ nachgewiesenen Stoffe zu ermitteln.

Nachweise für Gase und anorganische Anionen

Nachweisreaktionen existieren z.B. für Gase, Anionen und Kationen (Letztere hier in etwaiger Reihenfolge des Kationentrenngangs:

Wasserstoff

Für den Nachweis von Wasserstoff eignet sich die Knallgasprobe. Das unbekannte Gas wird entzündet. Vernimmt man hierbei einen Knall oder ein lautes Pfeifen, handelte es sich um Wasserstoff:

O_{2}+2H_{2}\rightarrow 2H_{2}O

Sauerstoff

Sauerstoff weist man mit der Glimmspanprobe nach. Ein glühender Holzspan glimmt in reinem Sauerstoff deutlich auf.

Wasser

Wasser weist man mit wasserfreiem Kupfer-II-sulfat nach: wasserfreies, weißes Kupfersulfat färbt sich bei Zugabe von Wasser hellblau. Es entsteht ein Kupfertetraquo-Komplex, bei dem vier Wassermoleküle als Liganden des Zentralions auftreten:

CuSO₄ + 4 H₂O ---> [Cu(H₂O)₄]²⁺ SO₄^2-

(Komplexbildungsreaktion).

Säure/Base

Säuren und Basen enthalten in wässriger Lösung Hydronium- bzw. Hydroxidionen. Diese lassen sich mit Universalindikator nachweisen. Hierbei ändert der Indikator abhängig vom $pH$ -Wert der Probesubstanz seine Farbe.

Carbonat-Anionen

Carbonat-Ionen ( $\mathrm {CO_{3}^{2\operatorname {-} }}$ ) lassen sich durch Zugabe von Salzsäure nachweisen, bei der Kohlendioxid entsteht:

\mathrm {2\,CO_{3}^{2\operatorname {-} }+4\,HCl\longrightarrow CO_{2}\!\uparrow +4\,Cl^{\operatorname {-} }+2\,H_{2}O}

Kohlendioxid wird in Kalk- oder Barytwasser geleitet. Dort erzeugt es eine weiße Trübung von Kalzium- bzw. Bariumcarbonat.

Halogenid-Anionen

Nachweis mit Silbersalzlösung und Ammoniak

Silberiodid-Niederschlag in Ammoniak-wasser

Beim Zutropfen von Silbernitrat-Lösung in die zu prüfende Flüssigkeit bilden sich beim Vorhandensein von Halogenid-Ionen Niederschläge. So zum Beispiel bei Kochsalzlösung:

NaCl (aq) + AgNO₃ (aq) ---> NaNO₃ (aq) + AgCl (s)

Dieser Niederschlag ist bei Iodid-Ionen AgI, gelb-grünlich, bei Chlorid- und Bromid-Ionen AgCl, AgBr weißlich. Um diese zu unterscheiden, tropft man nun noch Ammoniumhydroxid-Lösung hinzu, der Chloridniederschlag löst sich in verdünntem Ammoniakwasser nun wieder auf, der Bromidniederschlag nur in konzentriertem, der Iodidniederschlag garnicht (vgl. Abb. oben, es entstehen Silberdiamminkomplexe, farblos löslich):

Ag⁺ + 2 NH₃ ---> [Ag(NH₃)₂]⁺

Nachweis mit Chlorwasser und Hexan

Eine weitere Unterscheidungsmöglichkeit ist die Zugabe von Chlorwasser und Hexan: Chlor oxidiert Bromid- und Iodidanionen zum Halogen.

Dieses löst sich beim Schütteln in der Hexanphase (Extraktion): Brom in Hexan sieht orangebraun aus, Iod in Hexan rosaviolett (vgl. Abb. oben, Redoxreaktion, Spannungsreihe der Nichtmetalle):

$\mathrm {2\,I^{\operatorname {-} }+Cl_{2}\longrightarrow I_{2}\!\uparrow +2\,Cl^{\operatorname {-} }}$

Elementares Chlor setzt bei dieser Redoxreaktion aus Natriumbromid analog elementares Brom frei und es bildet sich Natriumchlorid:

Cl_{2}+2\;NaBr\rightarrow 2\;NaCl+Br_{2}

Die Oxidationszahl des Oxidationsmittels Chlor wird hier kleiner (von 0 nach -1): Es wird reduziert, Bromid wird oxidiert.

Azetat-Anionen

Azetat-Ionen ( $\mathrm {CH_{3}COO^{-}}$ ) lassen sich mit Kaliumhydrogensulfat nachweisen, indem man das Salz, von dem man annimmt, dass es ein Acetat ist, mit Kaliumhydrogensulfat im Mörser zerreibt. Dabei wird das Proton (H⁺) des Hydrogensulfat-Ions auf das Acetation übertragen. Dabei entsteht Essigsäure , die leicht an ihrem typischen Geruch identifiziert werden kann.

\mathrm {CH_{3}COO^{-}+HSO_{4}^{-}\rightarrow CH_{3}COOH+SO_{4}^{2-}}

Acetat wird durch Hydrogensulfat protoniert. Es entsteht Essigsäure und Sulfat.

Sulfid-Anionen

Sulfid-Ionen ( $\mathrm {S^{\operatorname {2-} }}$ ) und Anionen mancher Schwefel-Verbindungen lassen sich in schwach salpetersaurer Lösung mit $\mathrm {Pb(NO_{3})_{2}}$ nachweisen, es entsteht ein schwarzer Niederschlag von Bleisulfid:

\mathrm {S^{\operatorname {2-} }+Pb(NO_{3})_{2}\longrightarrow PbS+2NO_{3}^{\operatorname {-} }}

Beim Ansäuern von festen, also ungelösten Sulfiden entsteht ein charakteristischer Geruch, nach faulen Eiern (Verdrängungsreaktion, Vorsicht: Das Gas Schwefelwasserstoff ist giftig; Einatmen vermeiden, Abzug!). Das Gas schwärzt Bleiazetatpapier.

Sulfat- und Sulfit-Anionen

Sulfatnachweis

Sulfat-Ionen ( $\mathrm {SO_{4}^{2\operatorname {-} }}$ ) lassen sich mit Bariumchlorid nachweisen. Bei Zugabe von $\mathrm {BaCl_{2}}$ entsteht ein weißer Niederschlag von unlöslichem Bariumsulfat, $\mathrm {BaSO_{4}}$ :

\mathrm {SO_{4}^{2\operatorname {-} }+BaCl_{2}\longrightarrow BaSO_{4}\!\downarrow +2\,Cl^{\operatorname {-} }}

Sulfitnachweis

Sulfit-Ionen ( $\mathrm {SO_{3}^{\operatorname {2-} }}$ ) lassen sich per Verdrängungsreaktion mit (konzentrierter) Schwefelsäure nachweisen. Es entsteht ein stechender Geruch von Schwefeldioxid:

\mathrm {SO_{3}^{\operatorname {2-} }+H_{2}SO_{4}\longrightarrow SO_{2}+H_{2}O+SO_{4}^{\operatorname {2-} }}

Nitrat-Anionen

Nitrationen werden mit der Ringprobe nachgewiesen: Die Probelösung (schwefelsauer, schwermetallfrei) wird mit frischer Eisen-II-sulfat-Lösung versetzt und mit konzentrierter Schwefelsäure unterschichtet. An der Grenzfläche zwischen beiden Flüssigkeiten werden die Nitrationen zu Stickstoffmonoxid (NO) reduziert. Dieses Radikal bildet in wässriger Lösung mit weiteren Eisenionen einen braunen Komplex, der als "Ring" an der Phasengrenze im Reagenzglas sichtbar wird:

1. Schritt: 3 Fe²⁺ + NO₃^- + H⁺ ---> 3 Fe³⁺ + NO + 2 H₂O (Redoxreaktion) und

2. Schritt: Fe²⁺ + NO + 5 H₂O ---> [Fe(H₂O )₅NO] ²⁺ (Komplexbildungsreaktion)

Der Nachweis wird durch Bromid- und Iodidionen gestört, die mit der konz. Schwefelsäure Kontakt bekommen, da die Oxidationsprodukte Brom und Iod ebenfalls die Phasengrenze rotbraun färben können.

Phosphat-Anionen

Phosphate weist man mit Ammoniumheptamolybdat in salpetersaurer Lösung nach oder aber mit ammoniakalischer Magnesiumsalzlösung (pH 8-9):

Nachweis mit Molybdatlösung

Die schwermetallfreie Probelösung wird mit konzentrierter Salpetersäure aufgekocht (Oxidation störender Reduktionsmittel: In Anwesendheit reduzierender Ionen wie Sulfid, Bromid, Iodid, Thiosulfat oder auch Zinn-II-Kationen entsteht stattdessen Molybdänblau), mit Ammoniummolybdatlösung versetzt und erneut kurz aufgekocht. Dabei weist eine gelbe Trübung auf Phosphate hin, die mit Molybdaten den gelben Ammoniummolybdatophosphatkomplex bilden:

H₂PO₄^- + 3 NH₄⁺ + 12 MoO₄^2- + 22 H⁺ + x H₂O --->(NH₄)₃>[P(Mo₃O¹⁰)₄(H₂O)_{x] (gelb) + 12 H₂O}

Nachweis mit ammoniakalischer Magnesiumsalzlösung

Die schwermetallfreie, mit Ammoniak und Ammoniumchlorid auf pH 8-9 gepufferte Probelösung wird mit Magnesiumchloridlösung versetzt. Eine weiße Trübung von Magnesiumammoniumphosphat MgNH₄PO₄ zeigt ebenfalls Phosphat an (säurelöslich):

Mg²⁺ + NH₄⁺ + PO₄^3----> MgNH₄PO₄ (weiß)

Thiosulfat-Anionen

Thiosulfat-Anionen ( $\mathrm {S_{2}O_{3}^{\operatorname {2-} }}$ ) werden durch Zugabe von Silbernitratlösung im Überschuss bei pH um 7 nachgewiesen ("Sonnenuntergang"): Es entsteht ein weißer Niederschlag, der sich langsam von gelb, orange über braun bis hin zum schwarzen Silbersulfid verfärbt (Reaktion in 2 Schritten - Ausfällung mit anschließender Redoxreaktion in Form einer Disproportionierung):

\mathrm {S_{2}O_{3}^{\operatorname {2-} }}

+ 2

\mathrm {Ag^{\operatorname {+} }\longrightarrow Ag_{2}S_{2}O_{3}^{\!}\downarrow }

1.Schritt: Thiosulfat wird durch Silberionen schnell ausgefällt, es entsteht sofort weißes Silberthiosulfat.

\mathrm {Ag_{2}S_{2}O_{3}+H_{2}O\longrightarrow Ag_{2}S+H_{2}SO_{4}}

2. Schritt: Das Thiosulfat (Oxidationszahl S=+II) zerfällt langsam in Verbindungen mit günstigerer Oxidationszahl: Sulfide (S=-II) und Sulfat (S=+VI).

Nachweise für anorganische Kationen

Einige Kationen wie z.B. Natrium, Ammonium, Hydronium, Kalium etc. weist man in Vorproben nach - Nachweisreaktionen direkt aus der Ursubstanz. Die Mehrheit der Kationen teilt man in einem Kationentrenngang in Trenngangsgruppen ein. Nach der Abtrennung störender Kationen können dann die Einzelnachweise auf Kationen durchgeführt werden - im Folgenden in Reihenfolge des Kationentrenngangs:

Hydronium- und Ammonium-ionen

Säuren enthalten Protonen bzw. Hydroniumionen (s.o.); Ammoniumsalze weist man mit der Kreuzprobe nach: In einem Uhrglas wird angefeuchtetes Universalindikator befestigt, in ein 2. Uhrglas gibt man die Probe, etwas Ätznatron und einige Tropfen Wasser und bedeckt nun das 2. Uhrglas mit dem 1. Eine Blaufärbung des Indikatorpapiers zeigt Hydroxidionen an - die Lauge entsteht durch Ammoniak, das aus dem Ammoniumsalz freigesetzt wurde (Verdrängungsreaktion).

Alkalimetall-Kationen

Alkalimetalle lassen sich gut durch Flammenfärbung nachweisen; auch Barium-, Strontium- und Kupfer-II-salze färben die Flamme (s.u.). Zum Abschirmen der dominant orangen Farbe des Natriums wird, falls nötig, ein Kobaltglas benutzt.

Silber- und Quecksilber-Kationen

Silbersalze weist man durch Zugabe von Salzsäure oder Natriumchloridlösung nach: Weißer Niederschlag von Silberchlorid (komplex löslich mit verdünntem Ammoniakwasser als Ligand, es entsteht der Silberdiamminkomplex [Ag(NH₃)₂]⁺ ).

Quecksilbersalze sind hochgiftig. Man weist sie durch die Amalgamprobe nach: Die salpetersaure Lösung wird auf ein Kupferblech gegeben - zurück bleibt ein nicht abwischbarer, silbriger Amalgamfleck: $\mathrm {Hg^{2\operatorname {+} }+Cu\longrightarrow Hg+Cu^{2\operatorname {+} }}$

(Redoxreaktion: Quecksilberkationen oxidieren Kupfer zu Kupferionen und Quecksilber; letzteres bildet mit dem Kupferblech eine Legierung, Kupfer-Amalgam. Silbersalze bilden ebenfalls Flecke, jedoch ist das hier entstehende Silber fest und somit abwischbar; Silber wird daher besser mit Salzsäure als Chlorid gefällt, welches in verdünntem Ammoniak löslich ist; s.o.).

Blei-Kationen

Bleiionen in Lösung weist man mit Sulfidlösung nach - es fällt schwarzes Bleisulfid PbS aus - so z.B. aus Blei-II-nitrat-Lösung:

\mathrm {S^{\operatorname {2-} }+Pb(NO_{3})_{2}\longrightarrow PbS+2NO_{3}^{\operatorname {-} }}

Der Nachweis wird jedoch durch andere Schwermetall-Kationen gestört. Mit Iodid-Lösung fällt gelbes Blei-II-iodid PbI₂ aus (sogar bei Verwendung von nur in heißem Wasser löslichen Blei-II-chlorid):

MgI_{2}+PbCl_{2}\rightarrow MgCl_{2}+PbI_{2}\downarrow

Mit Dichromatlösung (orange, sauer) fällt gelbes Bleichromat aus - das Pigment Chromgelb PbCrO₄

Kupfer-Kationen

Datei:Kupfertretramminkomplex.jpg

Der Kupfertetrammin-komplex

Kupfer-II-salze ergeben mit Ammoniaklösung bei pH-Werten über 8 tiefblaue Komplexsalz-Lösungen (Kupfertetramminkomplex [Cu(NH₃)₄]²⁺ - auch als Tetramminkupfer(II) bezeichnet):

Cu²⁺ + 4 NH₃ ---> [Cu(NH₃)₄]²⁺ (Komplexbildungsreaktion).

Bismut-Kationen

Zum Nachweis von Bismut (Bi) ist die neutralisierte Wismutsalzlösung zu neutralisieren und mit alkalischer Stannat(II) Lsg.zu versetzten (Redoxreaktion mit Zinn-II-Ionen als Reduktionsmittel: Elementares Bi fällt schwarz aus) oder mit Natriumiodidlösung (zunächst fällt schwarzes Bismut-III-iodiod aus, das sich dann im Iodidüberschuss als oranger Tetraiodobismutat-Komplex löst).

Kadmium-Kationen

Kadmium weist man durch Zugabe von Natrium- oder Ammoniumsulfidlösung zur essigsauren Kadmiumsalzlösung nach: Es entsteht ein gelber Niederschlag von Kadmiumsulfid. Im Kationentrenngang ist Kadmium zuvor von störenden Begleitmetallen bzw. -schwermetallkationen zu trennen (vgl. unter Schwefelwasserstoffgruppe, dort ist CdS auch abgebildet). Insbesonders Kupferionen stören hier diesen Nachweis und müssen zuvor mit giftigem Kaliumcyanid "maskiert" werden.

(Kupfersalze müssen im Kationentrenngang vor dem Kadmiumnachweis aufwändig in einen farblosen Tetracyanocuprat-II-Komplex überführt werden: 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!). Wenn man bis zur vollständigen Entfärung KCN zugegeben hat, kann man dann mit H₂S Wasser das gelbe Kadmiumsulfid CdS ausfällen, ohne dass schwarzes Kupfer-II-sulfid stört).

Zinn- und Antimon-Kationen

Antimon weist man durch Ausfällung als oranges Antimon-III-Sulfid oder durch die Nagelprobe nach, Zinn durch die sogenannte Leuchtprobe:

Nagelprobe: Einen Eisennagel in die Antimonsalz-Lösung legen, an ihm bildet sich elementares Antimon (Sb). Diese kann im Sauren gelöst und mit H₂S Wasser als orangenes Sulfid gefällt werden.

Leuchtprobe: Zinnsalz kann sehr gut mir der Leuchtprobe nachgewiesen werden: Die Lösung ist mit 20% HCl und Zinkpulver zu versetzten - es entsteht Wasserstoff (naszierend,atomar - gutes Reduktionsmittel). In diese Lösung ein Reagenzglas eintauchen, das mit kaltem Wasser oder mit etwas mit Kaliumpermanganat eingefärbtem Eis gefüllt ist. Im Dunklem in die nichtleuchtende Bunsenbrennerflamme halten. Nach kurzer Zeit entsteht bei Anwesenheit von Sn die typische blaue Fluoreszenz, hervorgefufen durch das Gas Stannan. (Bei Unsicherheiten: Vergleichs- und Blindprobe durchführen!).

Nickel-Kationen

Die in Wasser meist mit grüner Farbe löslichen Nickel(II)-Salze werden im Kationentrenngang durch Ammoniumsulfid als grauschwarzes Nickel(II)-sulfid ausgefällt. Der spezifische Nachweis ist dann durch Tschugajews Reagens, einer alkoholischen Dimethylglyoxim-Lösung (DMG), möglich. In ammoniakalischer Lösung fällt das himbeerrote Nickel-dimethylglyoxim als Komplex aus:

Ni²⁺ + 2 C₂H₄N₂O₂ ---> H₂[Ni(C₂H₂N₂O₂)₂]

Es ist in verdünnten Mineralsäuren unter Zerfall und in Natronlauge in Gegenwart von starken Oxidationsmitteln wie Peroxodisulfat zur ebenfalls intensiv roten Nickel(III)-Verbindung löslich.

Mangan-Kationen

Nachweis als violettes Permanganat

Mangan-II-Kationen werden zum Nachweis im "Alkalischen Bad" - einer Mischung aus konz. Wasserstoffperoxid und Natriumhydroxid - zum Mangan-IV-Kation oxidiert. Das Mangan-IV-oxid-hydroxid "Braunstein" wird dann durch Kochen in konz. Salpetersäure gelöst und mit Blei-IV-oxid zum violetten Permanganat aufoxidiert:

1) Aufoxidation zum Mangan-IV-Kation im Alkalischen Bad:

H₂O₂ + Mn²⁺ + 4 OH^- ---> MnO(OH)₂ (Niederschlag braun) + 2 H₂O

2) Nachweis als Permanganat mit Blei-IV-oxid (oder ähnlich durch Oxidationsschmelze mit Soda und Salpeter):

Mn⁴⁺ + 3 PbO₂ + 2 H₂O ---> 2 MnO₄^- (rosaviolett) + 3 Pb²⁺ + 4 H⁺

Nachweis über die Boraxperle

Die Boraxperle wird zum qualitativen Nachweis einiger Metalle beim Kationentrenngang in der Analytische Chemie verwendet.

Dazu wird ein Magnesia-Stäbchen in das zu analysierende Material getaucht, anschließend in Borax (Na₂B₄O₇) getaucht und nun solange in der offenen Flamme erhitzt, bis der Borax zu einer Perle verschmilzt.

Setzt man nun Proben einiger Körner von Schwermetall-Verbindungen zu und verschmilzt sie mit der Perle, so können charakteristisch gefärbte Borat-Verbindungen entstehen. Bei Mangan-Ionen kann in der Oxidationszone der Flamme so das violette Permanganat entstehen.

Anhand der Färbung der Perle können Aussagen auch zu weiteren Kationen gemacht werden - hier im Überblick:

Kation	Oxidationsflamme	Reduktionsflamme
Fe²⁺	gelb-farblos	schwach grün
Mn²⁺	violett	farblos
Co²⁺	blau	blau
Ni²⁺	gelb-rot	braun
Cr³⁺	smaragdgrün	smaragdgrün

Eisen-Kationen

Bei Eisen werden vor allem zwei Ionen unterschieden: $\mathrm {Fe^{2\operatorname {+} }}$ und $\mathrm {Fe^{3\operatorname {+} }}$ .

Eisennachweise mit Hexacyanoferraten

Die $\mathrm {Fe^{2\operatorname {+} }}$ -Ionen lassen sich mit rotem Blutlaugensalz nachweisen:

\mathrm {3\,Fe^{2\operatorname {+} }+2\,K_{3}\left[Fe(CN)_{6}\right]_{(aq)}\longrightarrow Fe_{3}\left[Fe(CN)_{6}\right]_{2}+6\,K^{\operatorname {+} }}

Das Produkt trägt den Namen Turnbulls Blau.

$\mathrm {Fe^{3\operatorname {+} }}$ -Ionen lassen sich mit gelbem Blutlaugensalz nachweisen:

\mathrm {4\,Fe^{3\operatorname {+} }+3\,K_{4}[Fe(CN)_{6}]_{(aq)}\longrightarrow Fe_{4}[Fe(CN)_{6}]_{3}+12\,K^{\operatorname {+} }}

Bei dieser Nachweisreaktion entsteht Berliner Blau.

Eisennachweise mit Thiocyanat

Alternativ kann man Eisen-III-salze durch Zugabe von Kalium- oder Ammoniumthiocyanatlösung ("Rhodanid") nachweisen (KSCN). Diese reagiert mit Eisen-III-Kationen zu blutrotem Eisen-III-thiocyanat:

FeCl_{3}+3KSCN\;{\overrightarrow {\leftarrow }}Fe(SCN)_{3}+3KCl

Chrom-Kationen

Chrom-III-salze ergeben bei der Reaktion mit dem "Alkalischen Bad" (Ätznatron in konz. Wasserstoffperoxidlösung) gelbe Chromatlösungen, die im Sauren zu orangem Dichromat reagieren:

3 H₂O₂ + 2 Cr³⁺ + 10 OH^- ---> 2 CrO₄^2- (gelb) + 8 H₂O

(Achtung: Chromate und Dichromate sind krebserregend, giftig! Entgiftung durch Zugabe von Säure und Metall, wobei durch Einwirkung des Reduktionsmittels naszierender Wasserstoff wieder grüne Chrom-III-ionen entstehen).

Auch bei den Vorproben tritt beim Schmelzen der Salzperle mit Phosphorsalz NaNH₄HPO₄ oder Borax (Dinatriumtetraborat) Na₂B₄O₇ tritt eine charakteristische Färbung mit Schwermetallsalzen auf (mit Cr³⁺ grün). Bei der Oxidationsschmelze mit Soda und Salpeter hingegen wird Chrom-III zu Chromat oxidiert (Gelbfärbung).

Erdalkalimetall-Kationen

Neben der Flammenfärbung (Barium, Strontium, s.o.) weist man Kalzium-, Strontium- und Barium-Kationen mit Schwefelsäure oder Ammoniumsulfatlösung nach. Es entstehen weiße, säure-unlösliche Niederschläge. Magnesiumsalze bilden mit Phosphatsalz-Lösungen, welche auf pH-Werte von 8 bis 9 gepuffert wurden, weiße, säurelösliche Trübungen von Magnesiumammoniumphosphat (Ammoniak/Ammoniumchlorid-Puffer).

Nachweise organischer Stoffe

Hier werden Elemente, funktionelle Gruppen oder bestimmte Verbindungen nachgewiesen:

Alkane

Alkane sind sehr reaktionsträge Verbindungen. Sie lassen sich aber durch Substitution mit Halogenen nachweisen. Hierbei werden in einer radikalischen Substitution Halogenalkane erzeugt. Die entstehende Halogenwasserstoff-Säure lässt sich mit gängigen Säurenachweismethoden feststellen, etwa mit Universalindikator. Wird beispielsweise Brom zum Nachweis von Ethan verwendet, kann man neben dem Säurenachweis ebenfalls die Entfärbung des Bromwassers als Nachweis verwenden; das Bromwasser wird durch die Bildung des farblosen Dibromethans entfärbt:

{\begin{matrix}\mathrm {Br_{2}} &\longrightarrow &\mathrm {2\,Br\operatorname {\cdot } } \\\mathrm {2\,Br\operatorname {\cdot } +C_{2}H_{6}} &\longrightarrow &\mathrm {C_{2}H_{4}Br_{2}+2\,HBr} \end{matrix}}

Alkene

An Alkenen können leicht Additionen von Halogenen stattfinden. Die elektrophile Addition von Brom lässt sich als unspezifischer Alkennachweis verwenden. Das Prinzip der Addition am Beispiel Ethen (ohne Angabe des Mechanismus):

\mathrm {Br_{2}+C_{2}H_{4}\longrightarrow C_{2}H_{4}Br_{2}}

Ähnlich funktioniert der Nachweis mit Kaliumpermanganat-Lösung, mit der Alkene unter Entfärbung reagieren (Redoxreaktion an der C=C-Doppelbindung, Baeyer-Probe).

Alkohole

Alkohole lassen sich unter anderem durch Redoxreaktionen nachweisen. Die Oxidation der Hydroxyl- zur Carbonylgruppe führt zur Reduktion des gewählten Reaktionspartners. Die dabei einher gehende Farbänderung dient als Nachweis für Alkohole. Tertiäre Alkohole lassen sich allerdings, unter Erhalt der Kette, nicht weiter oxidieren und sind auf diesen Weg daher nicht nachweisbar.

Eine andere Methode zum Alkohol-Nachweis ist die Oxidation von Natrium. Bei Zugabe von elementarem Natrium zu Ethanol entstehen Natrium-Ethanolat und Wasserstoff:

\mathrm {2\,CH_{3}OH+2\,Na\longrightarrow 2\,Na(CH_{3}O)+2\,H_{2}}

Lukas-Probe

Die Lukas-Probe ist ein weiterer Alkohol-Nachweis. Bei Zugabe einer Lösung aus Salzsäure und Zinkchlorid entsteht in einer nucleophilen Substitution ein Halogenalkan.

Aldehyde

Bei Aldehyden lässt sich in alkalischem Medium die Carbonylgruppe zur Carboxylgruppe oxidieren.

Fehling-Probe

Bei der Fehling-Probe wird als Reaktionspartner Kupfersulfat-Lösung verwendet. Mittels des Aldehyd reagieren die Cu(II)-Ionen zu Cu(I)-Ionen, rotes Kupferoxid entsteht. Da der Nachweis nur in alkalischem Medium funktioniert, verwendet man bei der Fehling-Probe zudem noch Natronlauge, der man Kalium-Natrium-Tartrat hinzugibt, um Kupfer(II)-hydroxid zu verhindern.

Tollensprobe

Ammoniakalische Silbernitratlösung reagiert mit Aldehyden zu metallischem Silber, welches sich als Silberspiegel niederschlägt.

Aminosäuren

Ein Nachweis für Aminosäuren ist die Ninhydrinreaktion Diese Reaktion ist eine Redoxreaktion, da Elektronenaustausch erfolgt. Aus dieser Feststellung ergeben sich zwei Teilreaktionen. Das Aldehyd gibt bei dieser Reaktion Elektronen an Silber ab ,da es das kleinere Standardpotenzial gegenüber Silber besitz und gilt damit als Reduktionsmittel. Silberanion reagieren unter Elektronenaufnahme zu Silber(Silberspiegel) und gelten damit als Oxidationsmittel bei dieser Reaktion.

Proteine

Ein Proteinnachweis, der auf aromatische Aminosäuren in Proteinen anspricht, ist die Xanthoproteinreaktion. Durch Zugabe von konzentrierter Salpetersäure werden die Benzolgruppen nitriert, was zu einer Gelbfärbung der Probe führt.

Ein weiterer Nachweis für Proteine, genauer für deren charakteristische Peptidbindung ist die Biuretreaktion.

Literatur

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
Bertram Schmidkonz: Praktikum anorganisch-qualitative Analyse. Ferd. Dümmler Verlag, Bonn 1998, ISBN 3-427-43351-X

Verweise

Qualitative anorganische Analysen