Praktikum „Quantitative Analysen“ · Seminar „Quantitative Analysen“ Volker von der Gönna;...
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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
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 =
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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
⅓
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)=
- 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
-
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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
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
⅓
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)=
- 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
-
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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
⅓
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
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
- 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
-
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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
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 =
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
⅓
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
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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
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
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
-
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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 =
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
⅓
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)=
- 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
-
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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
⅓
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
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
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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)=
- 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
-
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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
⅓
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)=
- 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
-
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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
⅓
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)
()
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
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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
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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
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
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)=
- 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
-
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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
⅓
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
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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
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
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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
- 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
-
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
⅓
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)
()
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
- 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
-
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)
()
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
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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
- 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
-
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
- 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
-
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
- 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
-
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
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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
-
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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
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
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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
-
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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
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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
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
- 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
-
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
- 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
-
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
- 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
-
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
- 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
-
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 22
- Foliennummer 23
- Foliennummer 24
- Foliennummer 25
- Foliennummer 26
-
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
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-
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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
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-
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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
- Foliennummer 5
- Foliennummer 6
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- Foliennummer 22
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- Foliennummer 24
- Foliennummer 25
- Foliennummer 26
-
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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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- Foliennummer 26
-
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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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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