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Qualitative anorganischee Analyse

Die analytische Chemie befasst sich mit der Identifizierung der Bestandteile und der Ermittlung der Zusammensetzung von Stoffen oder Stoffgemischen. Durch die Anwendung geeigneter Analysenmethoden sind folgende grundsätzliche Fragestellungen zu beantworten:

  1. Welcher Stoff liegt vor?
  2. Welche Zusammensetzung hat der Stoff oder das Gemisch?
  3. Wie ist die Substanz aufgebaut?

Das Ziel der anorganischen qualitativen Analyse besteht in der Identifizierung anorganischer Substanzen, d. h. Elementen, Ionenverbindungen oder Molekülverbindungen.

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Qualitative anorganische Chemie

Analytische Fragestellungen ergeben sich in allen Teildisziplinen der Chemie von der Kernchemie über die organische Chemie bis hin zur Umweltchemie. Das Ziel der anorganischen qualitativen Analyse besteht in der Identifizierung anorganischer Substanzen, d. h. Elementen, Ionenverbindungen oder Molekülverbindungen.
Im einfacheren Fall liegen die Substanzen als reine Stoffe vor. Stoffgemische müssen für die qualitative Analyse oft getrennt werden. Bei der Trennung von Stoffgemischen nutzt man die unterschiedlichen physikalischen oder chemischen Eigenschaften der Komponenten, z. B. unterschiedliche Löslichkeiten in wässrigen Lösungen.

Bei Gemischen sehr ähnlicher Substanzen kann es aber schwierig werden, die Bestandteile zu identifizieren. Liegen beispielsweise die Salze Natriumchlorid und Kaliumbromid fein gepulvert im Gemisch vor, kann man die charakteristische Kristallform nicht mehr erkennen. Nach Auflösen in Wasser kann man Natrium-, Kalium-, Chlorid- und Bromid-Ionen anhand charakteristischer Reaktionen nachweisen, aber nicht sagen, ob es Natriumchlorid und Kaliumbromid oder Natriumbromid und Kaliumchlorid waren.

Aber auch die Identifizierung reiner Stoffe ist eine schwierige Aufgabe, wenn man bedenkt, dass heute mehr als 500 000 verschiedene anorganische Verbindungen bekannt sind.
Bevor man die unendliche Palette spezieller Nachweisreaktionen durchführt, betrachtet man die Stoffprobe zunächst genauer und analysiert die ohne Hilfsmittel sichtbaren Stoffeigenschaften wie Aggregatzustand, Farbe oder andere auffällige Eigenschaften.

  • Aufgaben der Analytischen Chemie

Beispiel: Ein Stoffprobe liegt als festes, rötliches Pulver vor (Bild 2). Bei näherem Hinsehen stellt man fest, dass die einzelnen Körner relativ groß sind und metallisch glänzen. Es handelt sich also wahrscheinlich um ein Metall oder um eine metallartige Verbindung.

Vorproben

Der nächste Schritt besteht darin, durch verschiedene Vorproben weitere Informationen über die Stoffprobe zu sammeln.

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Durch Untersuchungen der Löslichkeit kann man die Stoffklasse, der die Analysensubstanz angehört, weiter eingrenzen. In Wasser lösliche Substanzen, die eine deutliche Farbreaktion mit Säure-Base-Indikatoren (z. B. Unitest) geben, sind Säuren bzw. Basen, können aber auch Oxide oder Salze sein. Beispielsweise werden H3O+  – und OH – –Ionen mit Säure-Base-Indikatoren nachgewiesen.
Die Flammenfärbung ist eine Vorprobe, mit der man Hinweise auf bestimmte Metalle bzw. Metall-Ionen erhält. In gasförmigem Zustand senden alle Elemente und Ionen elektromagnetische Strahlung einer bestimmten Wellenlänge aus, wenn sie elektrisch oder thermisch angeregt werden. Bei Alkali- und Erdalkalimetall-Ionen reicht schon die Hitze der Bunsenbrennerflamme aus, um eine Emission von sichtbarem Licht zu erzeugen.

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  • Stoffprobe zur Analyse

Beispiel:
Der Feststoff löst sich nicht in Wasser, aber dafür unter Bildung rotbrauner nitroser Gase (NOx) in verdünnter Salpetersäure (Bild 3). Taucht man ein Magnesia-Stäbchen in diese Lösung und hält es in die Bunsenbrennerflamme, beobachtet man eine grüne Flammenfärbung.

Besonders intensiv ist die Flammenfärbung durch Natrium (Bild 4). Da die Alkalimetalle nur schwer durch Fällungsreaktionen nachgewiesen werden können, nutzt man die Flammenfärbung auch als Nachweis für diese Metalle.

Nachweisreaktionen von Ionen

Nachweisreaktionen sind chemische Reaktionen, die durch Farbänderungen oder durch Ausfällung schwer löslicher Salze, die Gegenwart von Ionen in Stoffen anzeigen.
Wenn die Farbänderung oder Fällung nur mit einer ganz bestimmten Ionensorte zu beobachten ist, spricht man von spezifischen Nachweisreaktionen. Um den Nachweis eindeutig durchzuführen, müssen die speziellen Reaktionsbedingungen (pH-Wert, Temperatur) genau eingehalten werden.

  • Lösung von metallischem Pulver in verschiedenen Flüssigkeiten
  • Flammenfärbung bei Natrium

Beispiel: Die salpetersaure Lösung unserer Metallprobe wird vorsichtig tropfenweise mit konzentrierter Ammoniaklösung versetzt. Dabei beobachtet man die charakteristische tiefblaue Färbung des [Cu(NH3)4]2+ – Komplexes. Die Stoffprobe ist somit eindeutig als Kupfer identifiziert.

Man unterscheidet zwischen Anionennachweis und Kationennachweis. Die Anionen weist man meist in durch Fällungs- und seltener durch Farbreaktionen in wässriger Lösung nach.

Anionennachweis
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Wichtige Nachweisreaktionen für Kationen
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Viele Nachweisreaktionen werden durch andere Ionen gestört. Zur Trennung der nachzuweisenden Ionen von störenden Begleitstoffen entwickelte C. R. FRESENIUS (1818-1897) im 19. Jh. den Kationentrennungsgang.
  • Stoffprobe – Kupfernachweis durch Bildung des tiefblauen Kupferkomplexes
Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH): "Qualitative anorganischee Analyse." In: Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH). URL: http://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/chemie/artikel/qualitative-anorganischee-analyse (Abgerufen: 20. May 2025, 10:16 UTC)

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In der Kriminalistik hinterlassen die Täter fast immer Spuren, die jedoch oft nur mit speziellen physikalische und chemische Analysemethoden sichtbar gemacht und ausgewertet werden können.
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Insbesondere die Analyse des Erbguts, der sogenannte genetische Fingerabdruck erlaubt die eindeutige Überführung von Straftätern aller Coleur. Aber auch Dopingsünder im Sport, verantwortungslose Väter und Umweltsünder können mithilfe unterschiedlicher Analysenmethoden, z. B. chromatografischer oder elektrophoretischer Verfahren, identifiziert werden.

Qualitative anorganische Analyse

Die analytische Chemie befasst sich mit der Identifizierung der Bestandteile und der Ermittlung der Zusammensetzung von Stoffen oder Stoffgemischen. Durch die Anwendung geeigneter Analysenmethoden sind folgende grundsätzliche Fragestellungen zu beantworten:

  1. Welcher Stoff liegt vor?
  2. Welche Zusammensetzung hat der Stoff oder das Gemisch?
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Zu diesen Analysemethoden gehören u.a. Potenziometrie, Konduktometrie und elektrophoretische Verfahren.
Bei allen Verfahren werden elektrische Größen z. B. die Zellspannung, Leitfähigkeit oder die Wanderungsgeschwindigkeit von Teilchen gemessen. Diese stehen in Zusammenhang mit der Art und der Konzentration der zu bestimmenden Substanz, die Analyt genannt wird. Bei der konduktometrischen Titration wird die Änderung des Leitwerts einer Analysenlösung während der Zugabe einer geeigneten Maßlösung gemessen. Auf diese Weise kann der Äquivalenzpunkt der Titration sehr genau bestimmt werden.

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