Beobachtung:

Ein weißer körniger Niederschlag ist ausgefallen.

Deutung:

Bei der Reaktion von Kalium mit Kalignost entstand ein Kaliumkomplex, welcher als weißer Niederschlag ausgefallen ist.

Dieser Nachweis kann auch für Ammonium erfolgen, weshalb der durchgeführte Versuch kein eindeutiger Nachweis für Kalium gewesen ist. Da sich aber in der Zigarettenasche kein Ammonium befunden hat, ist der Nachweis für Kalium erfolgt.

Versuch 15.3.2: Nachweis von Carbonat-Ionen

Durchführung:

Zum Nachweis von Carbonat-Ionen wurden 3 Spatelspitzen Zigaretten-Asche im Reagenzglas mit 10 Tropfen Salzsäure angesäuert. Sofort danach wurde ein Gärröhrchen mit gesättigter Bariumhydroxid Lösung mittels eines Stopfens an der Öffnung des Reagenzglases angebracht. Das Reaktionsgemisch wurde vorsichtig gewärmt.

Beobachtung:

Im Gärröhrchen, in dem sich das Bariumhydroxid befand, hat sich während des Erwärmens ein weißer Niederschlag gebildet.

Deutung:

Während der Erwärmung des Reaktionsgemisches sprudelte Gas durch das Gärröhrchen, in dem sich das Bariumhydroxid befand. Nach zwei Reaktionsschritten konnte Kohlendioxid und in Folge dessen Carbonat durch entstandenes Bariumcarbonat nachgewiesen werden.

1. Schritt:

2. Schritt:

Versuch 15.4: Quantitative Analyse: Bestimmung der Wasserhärte

Versuch 15.4.1: Komplexometrische Bestimmung der Gesamthärte eines Wassers

Durchführung:

Von dem Leitungswasser aus dem Chemielabor wurden 100 ml in einem Messzylinder abgemessen. Dieses wurde mit einer Indikatorpuffertablette und 3 ml konzentriertem Ammoniak in einen Erlenmeyerkolben gegeben. Danach wurde mit einer 0,01 molaren Ethylendiamintetraacetat-Lösung (EDTA) (siehe Abbildung 1) bis zum Farbumschlag von rot nach grün titriert.

Beobachtung:

Nach Zugabe der Indikatorpuffertablette färbte sich die Lösung rot. Nach Zugabe von 12,5 ml Ethylendiamintetraacetat durch Titration, schlug die rote Farbe nach grün um.

Deutung:

Der beobachtete Farbumschlag kam dadurch zustande, dass Ethylendiamintetraacetat mit dem im Wasser vorhandenen Erdalkali-Ionen der 2. Hauptgruppe Chelatkomplexe bilden.

Ethylendiamintetraacetat ist ein gebräuchliches Mittel zur Titration welches eine komplexe Struktur ausbildet. Es ist ein chelatisierender Ligand, welcher sechs Bindungen mit dem Zentralatom eingeht (siehe Abbildung 2). Mehrzähnige Liganden sind stabiler als ein einfach bindender Ligand.

Abbildung1: Ethylendiamintetraacetat

Ethylendiamintetraacetat bildet allerdings nur in einem bestimmten pH-Bereich mit den vorhandenen Metallen einen Chelatkomplex aus. Daher musste ein Puffer hinzugegeben werden, damit die Reaktion auch bei entstehenden Protonen einen nahezu gleich bleibenden pH-Wert im Pufferbereich beibehält.

Als Puffersystem wurde Ammonium, eine schwache Brønsted-Säure und Ammoniak, deren starke korrespondierende Base, eingesetzt. Das Ammonium befand sich in der Indikatortablette und musste daher nicht zusätzlich hinzu gegeben werden.

Die Gesamthärte des Wassers besteht aus der Summe der Konzentrationen der beiden Kationen Calcium und Magnesium. Diese Kationen binden bei Zugabe einer Indikatortablette als Komplexe an den enthaltenen Farbstoff, der eine rote Farbe aufweist.

Durch die Titration von Ethylendiamintetraacetat, binden die Calcium- und Magnesium-Ionen an diesem chelatisierenden Liganden, wodurch ein Komplex entsteht, der farblos und äußerst stabil ist. Dadurch, dass der vorliegende Calcium-Farbstoff-Komplex weniger stabil ist, als der bei der Titration mit Ethylendiamintetraacetat entstandene Calcium-Ethylendiamintetraacetat-Komplex, löst sich die Bindung des Kations mit dem Farbstoff-Molekül.