Lehrbuch der analytischen und präparativen anorganischen Chemie: mit 50 Abbildungen, 67 Tabellen und 36 Kristallaufnahmen
Gespeichert in:
Späterer Titel: | Schweda, Eberhard Jander/Blasius Anorganische Chemie |
---|---|
Hauptverfasser: | , , |
Format: | Buch |
Sprache: | German |
Veröffentlicht: |
Stuttgart
Hirzel
[2006]
|
Ausgabe: | 16., überarbeitete Auflage |
Schlagworte: | |
Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Klappentext |
Beschreibung: | XXIV, 704 Seiten Illustrationen, Diagramme 25 cm 1 Begleitheft (13 Seiten) + 1 Poster |
ISBN: | 3777613886 9783777613888 |
Internformat
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785 | 0 | 0 | |i Ersetzt durch |a Schweda, Eberhard |t Jander/Blasius Anorganische Chemie |g 2 |
787 | 0 | 8 | |i Beilage |a Rossi, Rolando |t Erste Hilfe bei akuten Notfällen |
787 | 0 | 8 | |i Poster |t Trennungsgang der Kationen |
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IX
Inhaltsverzeichnis
Zur Geschichte dieses Lehrbuchs . .
Verwwt.
Einleitung. .
1 Allgemeiner Teil
Theoretische Grundlagen
1.1 Chemische Grundgesetze -
Historischer Rückblick . .
1.2 Aufbau der Atome
1.2.1 Atommodell nach Rutherford
1.2.2 Aufbau der Elektronenhülle der Atome. 5
1.2.2.1 Das Bohr'sehe Modell des Wasserstoffatoms. 5
1.2.2.2 Das Orbitalmodell. 9
1.2.2.3 Aufbau der Mehrelektronensysteme. 10
1.3 Das Periodensystem der Elemente. 14
1.3.1 Allgemeine Zusammenhänge. 14
1.3.2 Periodizität der Eigenschaften. 15
1.3.2.1 Atom-und Ionenradien. 15
X
1.3.2.2 Ionisierungsenergie. 16
1.3.2.3 Metallcharakter. 17
1.3.2.4 Elektronenaffinität. 17
1.3.2.5 Elektronegativität. 17
1.3.2.6 Ionenpotenzial. 18
1.4 Chemische Bindung. 19
1.4.1 Ionenbindung. 19
1.4.1.1 Ionentypen und ihre Beständigkeit. 21
1.4.2 Atombindung oder kovalente Bindung. 22
1.4.2.1 Oktett-Regel und Valenzstrichformeln. 23
1.4.2.2 Molekülorbitale. 25
1.4.2.3 Struktur der Moleküle und Hybridisierung. 28
1.4.2.4 Mehrfachbindungen und die Doppelbindungsregel. 31
1.4.2.5 Koordinative Bindung und die 18-Elektronen-Regel. 32
1.4.3 Die Metallbindung. 33
1.4.4 Übergänge zwischen den Bindungstypen. 34
1.4.4.1 Elektronegativität. 36
1.4.5 Van der Waals-Bindungen. 37
1.5 Chemie der wässrigen Lösungen und Ionenlehre . 39
1.5.1 Struktur des Wassers. 39
1.5.2 Dielektrizitätskonstante. 40
1.5.3 Wasser als Lösemittel: Elektrolytische Dissoziation. 40
1.5.3.1 Der Auflösevorgang bei Salzen. 40
1.5.3.2 Der Auflösevorgang bei Molekülverbindungen. 41
1.5.4 Elektrolytlösungen - Ionenreaktionen. 41
1.5.5 Ionenwanderung im elektrischen Feld. 42
1.5.6 Konzentration von Lösungen - Stoffmengenkonzentration,
Äquivalentkonzentration und Molalität 42
1.5.7 Gefrierpunktserniedrigung und Siedepunktserhöhung. 43
1.5.8 Löslichkeit und Kristallwachstum. 44
1.5.8.1 Teilchengröße und übersättigte Lösungen. 45
1.5.8.2 Keimbildung und Kristallwachstum. 46
1.5.8.3 Folgerungen. 47
1.5.8.4 Kristallsysteme. 48
_Inhaltsverzeichnis
1.5.9 Löslichkeit und chemische Bindung. 49
1.5.9.1 Löslichkeit und Stellung im
1.5.9.2 Löslichkeit aufgrund der Hydratisierung. 50
1.5.9.3 Einfluss der Polarisierung der Elektronenhülle auf die Löslichkeit . 50
1.5.10 Allgemeine Regeln zur Löslichkeit von Salzen. 51
1.6 Chemisches Gleichgewicht - Massenwirkungsgesetz 52
1.6.1 Massenwirkungsgesetz. 52
1.6.2 Veränderung der Gleichgewichtslage:
Das Prinzip von
1.6.3 Heterogene Gleichgewichte. 55
1.6.3.1 Gleichgewichte: fest - gasförmig. 55
1.6.3.2 Gleichgewichte: Lösung - feste Phase. 56
1.6.4 Katalyse. 56
1.6.5 Massenwirkungsgesetz und Ionenlehre. 57
1.6.5.1 Schwache
Dissoziationsgrad. 58
1.6.5.2 Starke
1.6.6 Nernst'sches Verteilungsgesetz. 62
1.7 Säuren und Basen. 64
1.7.1 Definition von Säuren und Basen nach Br0nsted. 64
1.7.2 Definition von Säuren und Basen nach Lewis. 65
1.7.2.1 HSAB-Konzept nach
1.7.3 Schwache Säuren und Basen: Säurekonstante, Basenkonstante 66
1.7.3.1 Schwache einwertige Säuren und Basen. 66
1.7.3.2 Mehrwertige Säuren. 67
1.7.4 Wasserstoffionenkonzentration und pH-Wert. 67
1.7.4.1 Dissoziation des Wassers. 67
1.7.4.2 Ionenprodukt des Wassers . 68
1.7.4.3 Definition des pH-Werts. 68
1.7.5 pK-Wert von Säuren und Basen. 69
1.7.5.1 Beziehung zwischen Ks und KB. 69
1.7.5.2 Starke Säuren und Basen. 70
1.7.5.3 Schwache Säuren und schwache Basen. 70
1.7.6 pH-Indikatoren. 71
1.7.7 Hydrolyse . 73
1.7.7.1 Einflüsse auf die Hydrolyse. 74
XII Inhaltsverzeichnis
1.7.8 Pufferlösungen. 76
1.7.8.1 Pufferkapazität. 77
1.7.9 Ausgewählte Säuren und Basen. 78
1.7.9.1 Verhalten höher geladener Kationen in wässriger Lösung. 78
1.7.9.2 Hydroxide und Sauerstoffsäuren der Elemente . 79
1.7.9.3 Säuretypen und Nomenklatur. 81
1.7.9.4 Element-Wasserstoff-Verbindungen. 82
1.8 Löslichkeitsprodukt und Löslichkeit
schwer löslicher
1.8.1 Das Löslichkeitsprodukt. 84
1.8.2 Molare Löslichkeit. 85
1.8.3 Fällung schwer löslicher
1.8.3.1 Fällungen ohne pH-Änderung. 87
1.8.3.2 Fällungen mit pH-Änderung. 88
1.8.4 Löslichkeit in Abhängigkeit von Fremdionen. 94
1.8.4.1 Bildung von Komplexionen. 94
1.8.4.2 Erniedrigung der Aktivitätskoeffizienten. 94
1.8.5 Auflösung schwer löslicher
1.9
1.9.1
1.9.1.1 Definition von
1.9.1.2 Die Oxidationsstufe. 97
1.9.1.3 Redox-Gleichungen. 98
1.9.2 Redoxpotenziale und Spannungsreihe. 100
1.9.2.1 Standardpotenziale und die Spannungsreihe. 101
1.9.2.2 Konzentrationsabhängigkeit der Redoxpotenziale:
Nernst'sches Gesetz. 103
1.9.2.3 Redoxpotenziale an indifferenten Elektroden. 103
1.9.3 Elektrochemische Abscheidung. 105
1.9.3.1 Faraday'sche Gesetze. 105
1.9.3.2 Einfluss der Redoxpotenziale. 106
Inhaltsverzeichnis XIII
1.10 Stöchiometrie und Wertigkeitsbegriff. 107
1.10.1 Stöchiometrisches Rechnen. 107
1.10.1.1 Chemische Reaktionsgleichungen. 107
1.10.1.2 Bestimmung von chemischen Bruttoformeln. 108
1.10.2 Der Wertigkeitsbegriff. 110
1.10.3 Beständigkeit der Oxidationsstufen. 111
1.10.3.1 Maximal mögliche Oxidationsstufen. 111
1.10.3.2 Beständigkeit der maximalen Oxidationsstufe. 112
1.10.3.3 Intervall der Oxidationsstufen. 112
1.10.3.4 Minimal mögliche Oxidationsstufen. 112
1.10.3.5 Oxidationsstufe und Magnetismus. 112
1.11 Komplexchemie.
1.11.1 Eigenschaften von Komplexen. 113
.11.2 Aufbau der Komplexe. 115
11.2.1 Zentralatom. 115
11.2.2 Liganden. 116
11.2.3 Koordinationszahl und Struktur. 121
. 11.2.4 Komplexisomerie. 122
11.3 Bildung und Stabilität der Komplexe. 123
11.3.1 Komplexbildungskonstante. 123
11.3.2 Stufenweise Dissoziation. 124
11.3.3 Löslichkeitsprodukt und Komplexbildungskonstante. 124
.11.3.4 Kinetische Stabilität. 126
11.3.5 Der Chelateffekt. 127
1.11.4 Chemische Bindung in Komplexen. 127
1.11.4.1 Modell der elektrostatischen Bindung. 128
1.11.4.2 Modell der koordinativen Bindung. 128
1.12 Kolloidchemie und Chemie an Grenzflächen . 131
1.12.1 Größe und Oberfläche der Teilchen. 131
1.12.2 Bildung und Herstellung von Kolloidlösungen. 132
1.12.3 Stabilität kolloiddisperser Systeme. 133
1.12.3.1 Hydrophobe Kolloide. 133
1.12.3.2 Hydrophile Kolloide. 134
XIV Inhaltsverzeichnis
1.12.4 Koagulation und Peptisation. 134
1.12.4.1 Koagulation geladener Teilchen. 134
1.12.4.2 Koagulation ungeladener Teilchen. 135
1.12.4.3 Schutzkolloide. 135
1.12.4.4 Peptisation. 136
1.12.5 Alterung. 136
1.12.6 Verunreinigung der Niederschläge durch Mitfällung . 136
1.12.6.1 Adsorption. 137
1.12.6.2 Okklusion, Mischkristalle und feste Lösungen. 138
1.12.6.3 Definierte chemische Verbindungen. 139
1.12.6.4 Nachfällung. 139
1.12.7 Praktische Folgerungen. 139
1.12.7.1 Größe der Oberfläche . 139
1.12.7.2 Umfällung zur Entfernung von Adsorptivionen. 140
1.12.7.3 Einfluss des pH-Werts. 140
1.12.7.4 Rückhalteträger. 141
1.12.7.5 Rockung und Verhinderung der Peptisation. 141
1.12.7.6 Verhinderung der Nachfällung. 141
2 Giftgefahren
2.1 Das Chemikaliengesetz. 142
2.1.1 Gefährliche Stoffe und gefährliche Zubereitungen (§ 3a ChemG) 143
2.2 Die Gefahrstoffverordnung. 144
2.2.1 Begriffsbestimmungen (§ 13 GefStoffV). 144
2.2.1.1 Umgang mit Gefahrstoffen im Hochschulbereich (TRGS 451) . 145
2.2.1.2 Grenzwerte (TRGS 900). 145
2.2.2 Die Betriebsanweisung (§20 GefStoffV) . 147
2.2.2.1 Betriebsanweisung und Unterweisung nach §20 GefStoffV
(TRGS 555) . 148
2.2.2.2 Beispiel einer Betriebsanweisung. 150
_Inhaltsverzeichnis
2.2.3 Verpackung und Kennzeichnung bei der Verwendung
von Chemikalien (§23 GefStoffV). 152
2.2.4 Aufbewahrung und Lagerung von Chemikalien (§ 24 GefStoffV) 152
2.2.5 Anhang
2.2.5.1 Gefahrensymbole und Gefahrbezeichnung. 153
2.3 Allgemeine Arbeitsregeln im Labor. 154
2.4 Entsorgung von Laborabfallen . 157
2.4.1 Hinweise auf besondere Entsorgungsmaßnahmen . 157
3
3.1 Geräte und Arbeitstechnik. 160
3.1.1 Glasgeräte. 160
3.1.1.1 Reinigen von Glasgeräten. 161
3.1.1.2 Glasbearbeitung. 162
3.1.1.3 Durchbohren von Gummistopfen . 164
3.1.2 Platingeräte . 164
3.1.3 Arbeitstechnik. 165
3.1.3.1 Erhitzen und Kühlen. 165
3.1.3.2 Trocknen und Trockenmittel. 167
3.1.3.3 Trennung durch Kristallisation oder Niederschlagsbildung . 168
3.1.3.4 Destillieren, Sublimieren, Extrahieren und Eindampfen. 170
3.1.3.5 Schmelzpunktbestimmung . 172
3.1.4 Arbeiten mit Ionenaustauschersäulen . 173
3.2 Synthese Vorschriften. 176
3.2.1 Gase. 176
3.2.2 Alkali- und Erdalkalimetalle. 183
XVI Inhaltsverzeichnis_
3.2.3 Darstellung von Metallen aus ihren Oxiden. 185
3.2.3.1 Aluminothermische Verfahren - Darstellung von Chrom,
Mangan,
3.2.3.2 Zinn. 187
3.2.4 Darstellung von Metallen aus ihren Sulfiden - Blei, Antimon 187
3.2.5 Aufarbeitung von Rückständen. 189
3.2.6 Oxide, Peroxoverbindungen, Sulfide, Nitride und verwandte
Verbindungen . 192
3.2.7 Säuren und Basen. 196
3.2.8 Salze . 201
3.2.9 Kovalente Verbindungen. 212
3.2.9.1 Halogenide der Elemente der 6. Hauptgruppe des
3.2.9.2 Halogenide der Elemente der 5. Hauptgruppe des
3.2.9.3 Halogenide der Elemente der 4. Hauptgruppe des
3.2.9.4 Halogenide der Elemente der 3. Hauptgruppe des
3.2.9.5 Halogenide der Elemente der Nebengruppen des
3.2.10 Ester, Alkohole,
3.2.11 Komplexverbindungen . 228
3.2.12 Kolloide. 235
Chemie.
4.1 Grundsätzliches. 238
4.1.1 Geräte und Arbeitstechniken der Halbmikroanalyse . 238
4.1.1.1 Geräte. 238
4.1.1.2 Mikroskopieren. 246
4.1.1.3 Tüpfelreaktionen. 247
4.1.2 Papierchromatographie. 248
4.1.2.1 Arbeitstechnik und Geräte . 248
4.1.2.2 Grundlagen. 250
4.1.2.3 Beispiele. 252
4.1.3 Grenzkonzentration und Erfassungsgrenze. 253
Inhaltsverzeichnis XVE
4.2 Nichtmetalle und ihre Verbindungen. 255
4.2.1 Wasserstoff. 255
4.2.2 Elemente der 7. Hauptgruppe. 258
4.2.2.1 Fluor. 258
4.2.2.2 Chlor. 263
4.2.2.3 Brom. 277
4.2.2.4 Iod. 280
4.2.3 Elemente der 6. Hauptgruppe. 287
4.2.3.1 Sauerstoff. 287
4.2.3.2 Schwefel. 292
4.2.3.3 Selen. 312
4.2.3.4 Tellur. 315
4.2.4 Elemente der 5. Hauptgruppe. 317
4.2.4.1 Stickstoff. 317
4.2.4.2 Phosphor. 330
4.2.5 Elemente der 4. Hauptgruppe. 340
4.2.5.1 Kohlenstoff. 340
4.2.5.2
4.2.6 Elemente der 3. Hauptgruppe. 366
4.2.6.1 Bor. 366
4.3 Metalle und ihre Verbindungen. 370
4.3.
4.3.
4.3.
4.3.
4.3.
Lösliche Gruppe, 1. Hauptgruppe des
.1 Natrium . 372
.2 Kalium. 374
.3 Ammoniumion . 378
1.4 Rubidium und
4.3.1.5 Lithium. 383
4.3.1.6 Magnesium. 385
4.3.2 Ammoniumcarbonatgruppe, 2. Hauptgruppe des
4.3.2.1
4.3.2.2 Strontium. 391
4.3.2.3 Barium. 393
4.3.3 Ammoniumsulfid-Urotropin-Gruppe. 396
4.3.3.1 Nickel. 396
4.3.3.2
4.3.3.3 Mangan. 402
4.3.3.4 Zink. 408
4.3.3.5 Eisen. 411
4.3.3.6 Aluminium. 419
XVIII Inhaltsverzeichnis
4.3.3.7 Beryllium. 423
4.3.3.8 Chrom. 425
4.3.3.9 Gallium und Indium. 431
4.3.3.10
4.3.3.11 Actinoide. 440
4.3.3.12 Titan. 446
4.3.3.13
4.3.3.14 Vanadium. 451
4.3.3.15
4.3.3.16 Molybdän. 457
4.3.3.17 Wolfram. 460
4.3.4 Schwefelwasserstoffgruppe . 463
4.3.4.1 Quecksilber. 464
4.3.4.2 Blei . 470
4.3.4.3 Bismut. 473
4.3.4.4 Kupfer. 477
4.3.4.5
4.3.4.6 Thallium. 484
4.3.4.7 Arsen. 487
4.3.4.8 Antimon. 493
4.3.4.9 Zinn. 498
4.3.4.10 Germanium. 501
4.3.5 Reduktionsgruppe. 503
4.3.5.1 Gold. 504
4.3.5.2 Platin. 506
4.3.5.3 Palladium. 509
4.3.6 Salzsäuregruppe. 511
4.3.6.1 Silber. 512
5 Systematischer Gang der Analyse.
TMENNÜNGSGÄNGE.
5.1 Vorproben. 516
5.1.1 Spektralanalyse bzw. Flammenfärbung. 517
5.1.2 Lötrohrreaktion . 519
Inhaltsverzeichnis XIX
5.1.3 Phosphorsalz- und Boraxperle. 520
5.1.4 Weitere Vorproben. 522
5.2 Lösen und Aufschließen. 525
5.3 Aufschlussverfahren. 527
5.3.1 Soda-Pottasche-Aufschluss. 527
5.3.2 Saurer Aufschluss. 528
5.3.3 Oxidationsschmelze. 529
5.3.4 Freiberger Aufschluss. 529
5.4 Allgemeiner Kationentrennungsgang. 530
5.4.1 Die Säureschwerlösliche und die Salzsäure-Gruppe. Trennung
und Nachweis von Ag, Pb, Hg(I),
5.4.1.1 Allgemeines . 530
5.4.1.2 Die Säureschwerlösliche Gruppe. 531
5.4.1.3 Die Salzsäure-Gruppe . 531
5.4.2 Die Reduktionsgruppe: Trennung und Nachweis
der Elemente Pd, (Pt),
5.4.3 Behandlung von Spuren Gold, Silber und Platin in einem Erz
oder einem unedlen Metall nach dem Kuppellationsverfahren 535
5.4.4 Die H2S-Gruppe. 536
5.4.4.1 Allgemeines . 536
5.4.4.2 TRENNUNGSGANG
Bi, Cu, Cd, As, Sb und Sn. 538
5.4.4.3 TRENNUNGSGANG
der H2S-Gruppe unter Berücksichtigung von Ge,
und
5.4.4.4 TRENNUNGSGANG
Hg,
Durchführung der H2S-Trennung im Halbmikromaßstab . 545
5.4.5 Trennungsgänge der Ammonsulfid-Urotropingruppe . 553
5.4.5.1 TRENNUNGSGANG
5.4.5.2 TRENNUNGSGANG
Berücksichtigung der „selteneren" Elemente Ga, In, La,
Th, U,
XX
5.4.5.3 TRENNUNGSGANG
Urotropintrennung im HM-Maßstab bei Anwesenheit der
Elemente Fe, AI, Cr, U,
5.4.6
5.4.6.1 Allgemeines . 575
5.4.6.2 Ausführung der (NH4)2S-Gruppenfällung. 577
5.4.7 Die (NH4)2CO3-Gruppe. 578
5.4.7.1 TRENNUNGSGANG
Sr2+, Ca2+. 578
5.4.7.2 TRENNUNGSGANG
Halbmikromaßstab. 579
5.4.8 Die Lösliche Gruppe. 582
5.4.8.1 Trennung und Nachweis von Na+, K+, NHj, Li+, Mg2+,
Rb+, Cs+. 582
5.5 Nachweis der Anionen. 584
5.5.1 Die häufigsten Anionen und ihr Nachweis. 584
5.5.2 Nachweis aller Anionen. 585
5.5.2.1 Trennungsgang der Anionen . 587
6 Organische Spezialreagenzien
und ihre Anwendung
in der qualitativen Analyse 599
6.1 Übersicht der organischen Spezialreagenzien:
Liste der gefährlichen Stoffe. 602
6.2 Aufbau und Wirkungsweise der
organischen Reagenzien. 604
6.2.1 Bildung von Komplexverbindungen. 604
Inhaltsverzeichnis XXI
6.2.1.1 Komplexe. 604
6.2.1.2 Farblacke. 611
6.2.2 Bildung von
6.2.3 Sonstige Veränderungen der organischen Verbindungen . . 613
6.2.4 Bildung normaler schwerlöslicher Salze. 614
6.3 Nachweisreaktionen für Kationen. 616
6.3.1 HCl-Gruppe: Ag(I), Pb(II). 616
6.3.2
6.3.2.1 Kupfergrappe:
6.3.2.2 Arsen-Zinn-Gruppe: Sb
6.3.3 Urotropingruppe: AI
V(V)undU(VI). 625
6.3.4 (NH4)2S-Gruppe: Mn(II), Ni(II), Co(II), Zn(II). 632
6.3.5 (NH4)2CO3- und lösliche Gruppe: Ca2+, Sr2+, Ba2+, Mg2+, K+ 634
6.4 Nachweisreaktionen für Anionen . 639
7 Anhang.645
7.1 Nomenklatur anorganischer Verbindungen . 645
7.2 Tabellen. 653
7.3 Verzeichnis der Zeichen und Abkürzungen . 663
7.4 Literaturverzeichnis. 666
7.4.1 Allgemeine und anorganische Chemie. 666
7.4.2
7.4.3 Qualitative anorganische Analyse. 667
7.4.4 Quantitative anorganische Analyse. 667
7.4.5 Sicherheit, Gifte und Gefahrstoffe. 667
ХХП
Namenregister. 668
Sachregister. 670
9
ausgewählter Ionen. 69?
Die praktischen Arbeiten auf dem Gebiet der anorganisch-analy¬
tischen Chemie verfolgen didaktisch einen mehrfachen Zweck:
• Sie vermitteln dem Studierenden die benötigten Stoffkenntnisse
• Sie geben eine Einführung in die analytischen und präparativen
Methoden, auch wenn die moderne Analytik heute durch
physikalisch-chemische Methoden beherrscht wird
• Sie lehren die wichtigsten Grundprinzipien sauberen und
sicheren Arbeitens und der Wiederaufarbeitung oder Entsor¬
gung der anfallenden Chemikalienreste.
Dazu gibt dieses Standardwerk eine Übersicht über die wichtig¬
sten Grundgesetze der Allgemeinen, Anorganischen und
Analytischen Chemie. Der Teil „Giftgefahren und Arbeitsschutz"
ist zwingende Pflichtlektüre, bevor der Studierende mit der
praktischen Arbeit beginnt. Ein weiterer Teil
von Laboratoriumspräparaten.
Im Hauptteil „Analytische Chemie" findet der Studierende
Eigenschaften der Elemente, wichtige Reaktionen und die
Nachweismöglichkeiten der Nichtmetalle und Metalle, während
der Abschnitt „Trennungsgang" den systematischen Weg
der Analysen beschreibt. Ein Kapitel über Organische
reagenzien rundet das Werk ab. |
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IX
Inhaltsverzeichnis
Zur Geschichte dieses Lehrbuchs . .
Verwwt.
Einleitung. .
1 Allgemeiner Teil
Theoretische Grundlagen
1.1 Chemische Grundgesetze -
Historischer Rückblick . .
1.2 Aufbau der Atome
1.2.1 Atommodell nach Rutherford
1.2.2 Aufbau der Elektronenhülle der Atome. 5
1.2.2.1 Das Bohr'sehe Modell des Wasserstoffatoms. 5
1.2.2.2 Das Orbitalmodell. 9
1.2.2.3 Aufbau der Mehrelektronensysteme. 10
1.3 Das Periodensystem der Elemente. 14
1.3.1 Allgemeine Zusammenhänge. 14
1.3.2 Periodizität der Eigenschaften. 15
1.3.2.1 Atom-und Ionenradien. 15
X
1.3.2.2 Ionisierungsenergie. 16
1.3.2.3 Metallcharakter. 17
1.3.2.4 Elektronenaffinität. 17
1.3.2.5 Elektronegativität. 17
1.3.2.6 Ionenpotenzial. 18
1.4 Chemische Bindung. 19
1.4.1 Ionenbindung. 19
1.4.1.1 Ionentypen und ihre Beständigkeit. 21
1.4.2 Atombindung oder kovalente Bindung. 22
1.4.2.1 Oktett-Regel und Valenzstrichformeln. 23
1.4.2.2 Molekülorbitale. 25
1.4.2.3 Struktur der Moleküle und Hybridisierung. 28
1.4.2.4 Mehrfachbindungen und die Doppelbindungsregel. 31
1.4.2.5 Koordinative Bindung und die 18-Elektronen-Regel. 32
1.4.3 Die Metallbindung. 33
1.4.4 Übergänge zwischen den Bindungstypen. 34
1.4.4.1 Elektronegativität. 36
1.4.5 Van der Waals-Bindungen. 37
1.5 Chemie der wässrigen Lösungen und Ionenlehre . 39
1.5.1 Struktur des Wassers. 39
1.5.2 Dielektrizitätskonstante. 40
1.5.3 Wasser als Lösemittel: Elektrolytische Dissoziation. 40
1.5.3.1 Der Auflösevorgang bei Salzen. 40
1.5.3.2 Der Auflösevorgang bei Molekülverbindungen. 41
1.5.4 Elektrolytlösungen - Ionenreaktionen. 41
1.5.5 Ionenwanderung im elektrischen Feld. 42
1.5.6 Konzentration von Lösungen - Stoffmengenkonzentration,
Äquivalentkonzentration und Molalität 42
1.5.7 Gefrierpunktserniedrigung und Siedepunktserhöhung. 43
1.5.8 Löslichkeit und Kristallwachstum. 44
1.5.8.1 Teilchengröße und übersättigte Lösungen. 45
1.5.8.2 Keimbildung und Kristallwachstum. 46
1.5.8.3 Folgerungen. 47
1.5.8.4 Kristallsysteme. 48
_Inhaltsverzeichnis
1.5.9 Löslichkeit und chemische Bindung. 49
1.5.9.1 Löslichkeit und Stellung im
1.5.9.2 Löslichkeit aufgrund der Hydratisierung. 50
1.5.9.3 Einfluss der Polarisierung der Elektronenhülle auf die Löslichkeit . 50
1.5.10 Allgemeine Regeln zur Löslichkeit von Salzen. 51
1.6 Chemisches Gleichgewicht - Massenwirkungsgesetz 52
1.6.1 Massenwirkungsgesetz. 52
1.6.2 Veränderung der Gleichgewichtslage:
Das Prinzip von
1.6.3 Heterogene Gleichgewichte. 55
1.6.3.1 Gleichgewichte: fest - gasförmig. 55
1.6.3.2 Gleichgewichte: Lösung - feste Phase. 56
1.6.4 Katalyse. 56
1.6.5 Massenwirkungsgesetz und Ionenlehre. 57
1.6.5.1 Schwache
Dissoziationsgrad. 58
1.6.5.2 Starke
1.6.6 Nernst'sches Verteilungsgesetz. 62
1.7 Säuren und Basen. 64
1.7.1 Definition von Säuren und Basen nach Br0nsted. 64
1.7.2 Definition von Säuren und Basen nach Lewis. 65
1.7.2.1 HSAB-Konzept nach
1.7.3 Schwache Säuren und Basen: Säurekonstante, Basenkonstante 66
1.7.3.1 Schwache einwertige Säuren und Basen. 66
1.7.3.2 Mehrwertige Säuren. 67
1.7.4 Wasserstoffionenkonzentration und pH-Wert. 67
1.7.4.1 Dissoziation des Wassers. 67
1.7.4.2 Ionenprodukt des Wassers . 68
1.7.4.3 Definition des pH-Werts. 68
1.7.5 pK-Wert von Säuren und Basen. 69
1.7.5.1 Beziehung zwischen Ks und KB. 69
1.7.5.2 Starke Säuren und Basen. 70
1.7.5.3 Schwache Säuren und schwache Basen. 70
1.7.6 pH-Indikatoren. 71
1.7.7 Hydrolyse . 73
1.7.7.1 Einflüsse auf die Hydrolyse. 74
XII Inhaltsverzeichnis
1.7.8 Pufferlösungen. 76
1.7.8.1 Pufferkapazität. 77
1.7.9 Ausgewählte Säuren und Basen. 78
1.7.9.1 Verhalten höher geladener Kationen in wässriger Lösung. 78
1.7.9.2 Hydroxide und Sauerstoffsäuren der Elemente . 79
1.7.9.3 Säuretypen und Nomenklatur. 81
1.7.9.4 Element-Wasserstoff-Verbindungen. 82
1.8 Löslichkeitsprodukt und Löslichkeit
schwer löslicher
1.8.1 Das Löslichkeitsprodukt. 84
1.8.2 Molare Löslichkeit. 85
1.8.3 Fällung schwer löslicher
1.8.3.1 Fällungen ohne pH-Änderung. 87
1.8.3.2 Fällungen mit pH-Änderung. 88
1.8.4 Löslichkeit in Abhängigkeit von Fremdionen. 94
1.8.4.1 Bildung von Komplexionen. 94
1.8.4.2 Erniedrigung der Aktivitätskoeffizienten. 94
1.8.5 Auflösung schwer löslicher
1.9
1.9.1
1.9.1.1 Definition von
1.9.1.2 Die Oxidationsstufe. 97
1.9.1.3 Redox-Gleichungen. 98
1.9.2 Redoxpotenziale und Spannungsreihe. 100
1.9.2.1 Standardpotenziale und die Spannungsreihe. 101
1.9.2.2 Konzentrationsabhängigkeit der Redoxpotenziale:
Nernst'sches Gesetz. 103
1.9.2.3 Redoxpotenziale an indifferenten Elektroden. 103
1.9.3 Elektrochemische Abscheidung. 105
1.9.3.1 Faraday'sche Gesetze. 105
1.9.3.2 Einfluss der Redoxpotenziale. 106
Inhaltsverzeichnis XIII
1.10 Stöchiometrie und Wertigkeitsbegriff. 107
1.10.1 Stöchiometrisches Rechnen. 107
1.10.1.1 Chemische Reaktionsgleichungen. 107
1.10.1.2 Bestimmung von chemischen Bruttoformeln. 108
1.10.2 Der Wertigkeitsbegriff. 110
1.10.3 Beständigkeit der Oxidationsstufen. 111
1.10.3.1 Maximal mögliche Oxidationsstufen. 111
1.10.3.2 Beständigkeit der maximalen Oxidationsstufe. 112
1.10.3.3 Intervall der Oxidationsstufen. 112
1.10.3.4 Minimal mögliche Oxidationsstufen. 112
1.10.3.5 Oxidationsstufe und Magnetismus. 112
1.11 Komplexchemie.
1.11.1 Eigenschaften von Komplexen. 113
.11.2 Aufbau der Komplexe. 115
11.2.1 Zentralatom. 115
11.2.2 Liganden. 116
11.2.3 Koordinationszahl und Struktur. 121
. 11.2.4 Komplexisomerie. 122
11.3 Bildung und Stabilität der Komplexe. 123
11.3.1 Komplexbildungskonstante. 123
11.3.2 Stufenweise Dissoziation. 124
11.3.3 Löslichkeitsprodukt und Komplexbildungskonstante. 124
.11.3.4 Kinetische Stabilität. 126
11.3.5 Der Chelateffekt. 127
1.11.4 Chemische Bindung in Komplexen. 127
1.11.4.1 Modell der elektrostatischen Bindung. 128
1.11.4.2 Modell der koordinativen Bindung. 128
1.12 Kolloidchemie und Chemie an Grenzflächen . 131
1.12.1 Größe und Oberfläche der Teilchen. 131
1.12.2 Bildung und Herstellung von Kolloidlösungen. 132
1.12.3 Stabilität kolloiddisperser Systeme. 133
1.12.3.1 Hydrophobe Kolloide. 133
1.12.3.2 Hydrophile Kolloide. 134
XIV Inhaltsverzeichnis
1.12.4 Koagulation und Peptisation. 134
1.12.4.1 Koagulation geladener Teilchen. 134
1.12.4.2 Koagulation ungeladener Teilchen. 135
1.12.4.3 Schutzkolloide. 135
1.12.4.4 Peptisation. 136
1.12.5 Alterung. 136
1.12.6 Verunreinigung der Niederschläge durch Mitfällung . 136
1.12.6.1 Adsorption. 137
1.12.6.2 Okklusion, Mischkristalle und feste Lösungen. 138
1.12.6.3 Definierte chemische Verbindungen. 139
1.12.6.4 Nachfällung. 139
1.12.7 Praktische Folgerungen. 139
1.12.7.1 Größe der Oberfläche . 139
1.12.7.2 Umfällung zur Entfernung von Adsorptivionen. 140
1.12.7.3 Einfluss des pH-Werts. 140
1.12.7.4 Rückhalteträger. 141
1.12.7.5 Rockung und Verhinderung der Peptisation. 141
1.12.7.6 Verhinderung der Nachfällung. 141
2 Giftgefahren
2.1 Das Chemikaliengesetz. 142
2.1.1 Gefährliche Stoffe und gefährliche Zubereitungen (§ 3a ChemG) 143
2.2 Die Gefahrstoffverordnung. 144
2.2.1 Begriffsbestimmungen (§ 13 GefStoffV). 144
2.2.1.1 Umgang mit Gefahrstoffen im Hochschulbereich (TRGS 451) . 145
2.2.1.2 Grenzwerte (TRGS 900). 145
2.2.2 Die Betriebsanweisung (§20 GefStoffV) . 147
2.2.2.1 Betriebsanweisung und Unterweisung nach §20 GefStoffV
(TRGS 555) . 148
2.2.2.2 Beispiel einer Betriebsanweisung. 150
_Inhaltsverzeichnis
2.2.3 Verpackung und Kennzeichnung bei der Verwendung
von Chemikalien (§23 GefStoffV). 152
2.2.4 Aufbewahrung und Lagerung von Chemikalien (§ 24 GefStoffV) 152
2.2.5 Anhang
2.2.5.1 Gefahrensymbole und Gefahrbezeichnung. 153
2.3 Allgemeine Arbeitsregeln im Labor. 154
2.4 Entsorgung von Laborabfallen . 157
2.4.1 Hinweise auf besondere Entsorgungsmaßnahmen . 157
3
3.1 Geräte und Arbeitstechnik. 160
3.1.1 Glasgeräte. 160
3.1.1.1 Reinigen von Glasgeräten. 161
3.1.1.2 Glasbearbeitung. 162
3.1.1.3 Durchbohren von Gummistopfen . 164
3.1.2 Platingeräte . 164
3.1.3 Arbeitstechnik. 165
3.1.3.1 Erhitzen und Kühlen. 165
3.1.3.2 Trocknen und Trockenmittel. 167
3.1.3.3 Trennung durch Kristallisation oder Niederschlagsbildung . 168
3.1.3.4 Destillieren, Sublimieren, Extrahieren und Eindampfen. 170
3.1.3.5 Schmelzpunktbestimmung . 172
3.1.4 Arbeiten mit Ionenaustauschersäulen . 173
3.2 Synthese Vorschriften. 176
3.2.1 Gase. 176
3.2.2 Alkali- und Erdalkalimetalle. 183
XVI Inhaltsverzeichnis_
3.2.3 Darstellung von Metallen aus ihren Oxiden. 185
3.2.3.1 Aluminothermische Verfahren - Darstellung von Chrom,
Mangan,
3.2.3.2 Zinn. 187
3.2.4 Darstellung von Metallen aus ihren Sulfiden - Blei, Antimon 187
3.2.5 Aufarbeitung von Rückständen. 189
3.2.6 Oxide, Peroxoverbindungen, Sulfide, Nitride und verwandte
Verbindungen . 192
3.2.7 Säuren und Basen. 196
3.2.8 Salze . 201
3.2.9 Kovalente Verbindungen. 212
3.2.9.1 Halogenide der Elemente der 6. Hauptgruppe des
3.2.9.2 Halogenide der Elemente der 5. Hauptgruppe des
3.2.9.3 Halogenide der Elemente der 4. Hauptgruppe des
3.2.9.4 Halogenide der Elemente der 3. Hauptgruppe des
3.2.9.5 Halogenide der Elemente der Nebengruppen des
3.2.10 Ester, Alkohole,
3.2.11 Komplexverbindungen . 228
3.2.12 Kolloide. 235
Chemie.
4.1 Grundsätzliches. 238
4.1.1 Geräte und Arbeitstechniken der Halbmikroanalyse . 238
4.1.1.1 Geräte. 238
4.1.1.2 Mikroskopieren. 246
4.1.1.3 Tüpfelreaktionen. 247
4.1.2 Papierchromatographie. 248
4.1.2.1 Arbeitstechnik und Geräte . 248
4.1.2.2 Grundlagen. 250
4.1.2.3 Beispiele. 252
4.1.3 Grenzkonzentration und Erfassungsgrenze. 253
Inhaltsverzeichnis XVE
4.2 Nichtmetalle und ihre Verbindungen. 255
4.2.1 Wasserstoff. 255
4.2.2 Elemente der 7. Hauptgruppe. 258
4.2.2.1 Fluor. 258
4.2.2.2 Chlor. 263
4.2.2.3 Brom. 277
4.2.2.4 Iod. 280
4.2.3 Elemente der 6. Hauptgruppe. 287
4.2.3.1 Sauerstoff. 287
4.2.3.2 Schwefel. 292
4.2.3.3 Selen. 312
4.2.3.4 Tellur. 315
4.2.4 Elemente der 5. Hauptgruppe. 317
4.2.4.1 Stickstoff. 317
4.2.4.2 Phosphor. 330
4.2.5 Elemente der 4. Hauptgruppe. 340
4.2.5.1 Kohlenstoff. 340
4.2.5.2
4.2.6 Elemente der 3. Hauptgruppe. 366
4.2.6.1 Bor. 366
4.3 Metalle und ihre Verbindungen. 370
4.3.
4.3.
4.3.
4.3.
4.3.
Lösliche Gruppe, 1. Hauptgruppe des
.1 Natrium . 372
.2 Kalium. 374
.3 Ammoniumion . 378
1.4 Rubidium und
4.3.1.5 Lithium. 383
4.3.1.6 Magnesium. 385
4.3.2 Ammoniumcarbonatgruppe, 2. Hauptgruppe des
4.3.2.1
4.3.2.2 Strontium. 391
4.3.2.3 Barium. 393
4.3.3 Ammoniumsulfid-Urotropin-Gruppe. 396
4.3.3.1 Nickel. 396
4.3.3.2
4.3.3.3 Mangan. 402
4.3.3.4 Zink. 408
4.3.3.5 Eisen. 411
4.3.3.6 Aluminium. 419
XVIII Inhaltsverzeichnis
4.3.3.7 Beryllium. 423
4.3.3.8 Chrom. 425
4.3.3.9 Gallium und Indium. 431
4.3.3.10
4.3.3.11 Actinoide. 440
4.3.3.12 Titan. 446
4.3.3.13
4.3.3.14 Vanadium. 451
4.3.3.15
4.3.3.16 Molybdän. 457
4.3.3.17 Wolfram. 460
4.3.4 Schwefelwasserstoffgruppe . 463
4.3.4.1 Quecksilber. 464
4.3.4.2 Blei . 470
4.3.4.3 Bismut. 473
4.3.4.4 Kupfer. 477
4.3.4.5
4.3.4.6 Thallium. 484
4.3.4.7 Arsen. 487
4.3.4.8 Antimon. 493
4.3.4.9 Zinn. 498
4.3.4.10 Germanium. 501
4.3.5 Reduktionsgruppe. 503
4.3.5.1 Gold. 504
4.3.5.2 Platin. 506
4.3.5.3 Palladium. 509
4.3.6 Salzsäuregruppe. 511
4.3.6.1 Silber. 512
5 Systematischer Gang der Analyse.
TMENNÜNGSGÄNGE.
5.1 Vorproben. 516
5.1.1 Spektralanalyse bzw. Flammenfärbung. 517
5.1.2 Lötrohrreaktion . 519
Inhaltsverzeichnis XIX
5.1.3 Phosphorsalz- und Boraxperle. 520
5.1.4 Weitere Vorproben. 522
5.2 Lösen und Aufschließen. 525
5.3 Aufschlussverfahren. 527
5.3.1 Soda-Pottasche-Aufschluss. 527
5.3.2 Saurer Aufschluss. 528
5.3.3 Oxidationsschmelze. 529
5.3.4 Freiberger Aufschluss. 529
5.4 Allgemeiner Kationentrennungsgang. 530
5.4.1 Die Säureschwerlösliche und die Salzsäure-Gruppe. Trennung
und Nachweis von Ag, Pb, Hg(I),
5.4.1.1 Allgemeines . 530
5.4.1.2 Die Säureschwerlösliche Gruppe. 531
5.4.1.3 Die Salzsäure-Gruppe . 531
5.4.2 Die Reduktionsgruppe: Trennung und Nachweis
der Elemente Pd, (Pt),
5.4.3 Behandlung von Spuren Gold, Silber und Platin in einem Erz
oder einem unedlen Metall nach dem Kuppellationsverfahren 535
5.4.4 Die H2S-Gruppe. 536
5.4.4.1 Allgemeines . 536
5.4.4.2 TRENNUNGSGANG
Bi, Cu, Cd, As, Sb und Sn. 538
5.4.4.3 TRENNUNGSGANG
der H2S-Gruppe unter Berücksichtigung von Ge,
und
5.4.4.4 TRENNUNGSGANG
Hg,
Durchführung der H2S-Trennung im Halbmikromaßstab . 545
5.4.5 Trennungsgänge der Ammonsulfid-Urotropingruppe . 553
5.4.5.1 TRENNUNGSGANG
5.4.5.2 TRENNUNGSGANG
Berücksichtigung der „selteneren" Elemente Ga, In, La,
Th, U,
XX
5.4.5.3 TRENNUNGSGANG
Urotropintrennung im HM-Maßstab bei Anwesenheit der
Elemente Fe, AI, Cr, U,
5.4.6
5.4.6.1 Allgemeines . 575
5.4.6.2 Ausführung der (NH4)2S-Gruppenfällung. 577
5.4.7 Die (NH4)2CO3-Gruppe. 578
5.4.7.1 TRENNUNGSGANG
Sr2+, Ca2+. 578
5.4.7.2 TRENNUNGSGANG
Halbmikromaßstab. 579
5.4.8 Die Lösliche Gruppe. 582
5.4.8.1 Trennung und Nachweis von Na+, K+, NHj, Li+, Mg2+,
Rb+, Cs+. 582
5.5 Nachweis der Anionen. 584
5.5.1 Die häufigsten Anionen und ihr Nachweis. 584
5.5.2 Nachweis aller Anionen. 585
5.5.2.1 Trennungsgang der Anionen . 587
6 Organische Spezialreagenzien
und ihre Anwendung
in der qualitativen Analyse 599
6.1 Übersicht der organischen Spezialreagenzien:
Liste der gefährlichen Stoffe. 602
6.2 Aufbau und Wirkungsweise der
organischen Reagenzien. 604
6.2.1 Bildung von Komplexverbindungen. 604
Inhaltsverzeichnis XXI
6.2.1.1 Komplexe. 604
6.2.1.2 Farblacke. 611
6.2.2 Bildung von
6.2.3 Sonstige Veränderungen der organischen Verbindungen . . 613
6.2.4 Bildung normaler schwerlöslicher Salze. 614
6.3 Nachweisreaktionen für Kationen. 616
6.3.1 HCl-Gruppe: Ag(I), Pb(II). 616
6.3.2
6.3.2.1 Kupfergrappe:
6.3.2.2 Arsen-Zinn-Gruppe: Sb
6.3.3 Urotropingruppe: AI
V(V)undU(VI). 625
6.3.4 (NH4)2S-Gruppe: Mn(II), Ni(II), Co(II), Zn(II). 632
6.3.5 (NH4)2CO3- und lösliche Gruppe: Ca2+, Sr2+, Ba2+, Mg2+, K+ 634
6.4 Nachweisreaktionen für Anionen . 639
7 Anhang.645
7.1 Nomenklatur anorganischer Verbindungen . 645
7.2 Tabellen. 653
7.3 Verzeichnis der Zeichen und Abkürzungen . 663
7.4 Literaturverzeichnis. 666
7.4.1 Allgemeine und anorganische Chemie. 666
7.4.2
7.4.3 Qualitative anorganische Analyse. 667
7.4.4 Quantitative anorganische Analyse. 667
7.4.5 Sicherheit, Gifte und Gefahrstoffe. 667
ХХП
Namenregister. 668
Sachregister. 670
9
ausgewählter Ionen. 69?
Die praktischen Arbeiten auf dem Gebiet der anorganisch-analy¬
tischen Chemie verfolgen didaktisch einen mehrfachen Zweck:
• Sie vermitteln dem Studierenden die benötigten Stoffkenntnisse
• Sie geben eine Einführung in die analytischen und präparativen
Methoden, auch wenn die moderne Analytik heute durch
physikalisch-chemische Methoden beherrscht wird
• Sie lehren die wichtigsten Grundprinzipien sauberen und
sicheren Arbeitens und der Wiederaufarbeitung oder Entsor¬
gung der anfallenden Chemikalienreste.
Dazu gibt dieses Standardwerk eine Übersicht über die wichtig¬
sten Grundgesetze der Allgemeinen, Anorganischen und
Analytischen Chemie. Der Teil „Giftgefahren und Arbeitsschutz"
ist zwingende Pflichtlektüre, bevor der Studierende mit der
praktischen Arbeit beginnt. Ein weiterer Teil
von Laboratoriumspräparaten.
Im Hauptteil „Analytische Chemie" findet der Studierende
Eigenschaften der Elemente, wichtige Reaktionen und die
Nachweismöglichkeiten der Nichtmetalle und Metalle, während
der Abschnitt „Trennungsgang" den systematischen Weg
der Analysen beschreibt. Ein Kapitel über Organische
reagenzien rundet das Werk ab. |
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Inhaltsverzeichnis