Qualitative Analyse

Wenn eine unbekannte Lösung ein Gemisch aus mehreren verschiedenen Metallionen enthält, können die Kationen durch eine systematische Reihe selektiver Ausfällungen identifiziert werden, die als qualitative Analyse bezeichnet wird.

Bei jedem Schritt der Analyse wird ein anderes Fällungsreagenz hinzugefügt. Diese Reagenzien fällen selektiv einige Kationen als unlösliche Salze aus, die entfernt werden können, während die anderen weiterhin in Lösung bleiben.

In wässrigen Lösungen gibt es 22 häufig vorkommende Kationen, die sich anhand der Löslichkeitsprodukte ihrer unlöslichen Salze in fünf Gruppen einteilen lassen.

Kationen der Gruppe 1 sind Metallionen, die unlösliche Chloride bilden.

Die meisten Chloridsalze sind wasserlöslich. Wenn also die wässrige Lösung von Metallionen mit 6 M Salzsäure behandelt wird, würde ein Niederschlag auf ein Metallion der Gruppe 1 wie Silber, Blei oder Quecksilber hinweisen.

Wenn sich keine Ausfällung bildet, bedeutet dies, dass keine Kationen der Gruppe 1 in der Lösung vorhanden sind. Dieses Gemisch wird dann zentrifugiert oder filtriert, um den festen Niederschlag und den wässrigen Überstand zu trennen.

Als nächstes wird Schwefelwasserstoffgas durch den sauren Überstand geblasen. Bei der Reaktion zwischen Metallionen und Schwefelwasserstoff entstehen Metallsulfid und Protonen.

Durch die Zugabe von Salzsäure im vorherigen Schritt verschiebt sich durch die hohe Konzentration der Protonen das Gleichgewicht in Richtung der Reaktanten.

So fallen unter sauren Bedingungen nur Metallionen der Gruppe 2 aus, die leicht unlösliche Sulfidsalze bilden, während andere Metallsulfide, die etwas löslicher sind, in Lösung verbleiben.

Als nächstes werden Kationen der Gruppe 3, die aus basenunlöslichen Sulfiden und Hydroxiden bestehen, gefällt.

Dem Überstand aus dem vorherigen Schritt wird Natriumhydroxid zugesetzt, um die Grundbedingungen zu schaffen. Durch diese Zugabe werden Protonen aus der Metallsulfid-Fällungsreaktion abgebaut, und das Gleichgewicht verschiebt sich in Richtung der Produkte.

Dies hat zur Folge, dass viele Metallsulfide, die unter sauren Bedingungen löslich waren, nun unlöslich werden und Ausfällungen bilden.

Zusätzlich fallen Metallionen, die unlösliche Hydrooxide bilden, wie Eisen, Aluminium und Chrom, aus der Lösung aus.

Wenn dieses Gemisch getrennt wird, verbleiben nur die Alkali- und Erdalkali-Metallionen in Lösung.

Die Erdalkalimetalle, die die Kationen der Gruppe 4 bilden, bilden unlösliche Phosphate.

Die Zugabe von Diammoniumhydrogenphosphat zum basischen Überstand führt zur Ausfällung von Magnesium-, Calcium-, Barium- und Strontiumionen.

Die in diesem Schritt umgefüllte Flüssigkeit enthält die Kationen der Gruppe 5. Diese Kationen bilden keine unlöslichen Salze und müssen einzeln identifiziert werden.

Wenn die Zugabe von Natriumhydroxid zur Lösung in den vorangegangenen Schritten ein Gas mit dem charakteristischen Geruch von Ammoniak freisetzte, dann waren Ammoniumionen in dem Gemisch vorhanden.

Natrium- und Kaliumionen können mit einem Flammentest identifiziert werden. Natriumionen erzeugen eine hellgelbe Flamme, während eine violette Flamme Kaliumionen anzeigt.