Kleine Seminararbeit zum "Tag der Laborarbeit"

Fragen zur allgemeinen Chemie; alles, was in keine andere Kategorie passt.

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Seaborg
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Kleine Seminararbeit zum "Tag der Laborarbeit"

Beitrag von Seaborg »

.
Die Aufgabe soll darin bestehen, die Kationen des sehr seltenen Minerals Hlousekit, (Ni0.75Co0.25)Cu4(AsO4)2(AsO3OH)2•9H2O
VIEWmax.jpg
VIEWmax.jpg (12.3 KiB) 2418 mal betrachtet
Photo von Pavel Skacha, Czechmin in "Mineralienatlas"

das nur in der "Grube Clara" im Schwarzwälder Ortenaukreis und in der "Werner-Mine" im Joachimstal (heute Tschechien) zu finden ist, grob quantitativ zu trennen. Es geht also nicht um eine exakte Quantitative Analyse, aber auch nicht um den bloßen Nachweis der Kationen, sondern eben um eine Trennung.
Eine detaillierte theoretische Abhandlung genügt natürlich!
Der Reiz der Aufgabe soll darin bestehen, dies mit möglichst wenigen Schritten zu bewerkstelligen.
Erlaubt sind nur "naßchemische" Schritte, also keine Elektrolyse, Zementation oder Säulentrennung.
Der erste Schritt wäre dann das Lösen in einem geeigneten Medium bis hin zur Darstellung des letzten Teilnehmers.
Die Reihenfolge ist beliebig. Evtl. Waschen wird nicht gezählt, ebensowenig die pH-Testung und Erhitzen bzw. Verkochen.
Organische Fällungsmittel sind ausdrücklich erlaubt!
Gezählt werden soll also die Zahl der eingesetzten Chemikalien oder deren feste Kombinationen (ggf. auch mehrfach) unter Beschreibung der Reihenfolge!
Hilfschemikalien, zum Beispiel zur Veränderung des pH-Wertes werden mitgezählt!
Ich lege mal 6 Schritte vor.
Wer das unterbietet, bekommt den "Dean, Analytical Chemistry Handbook" von 1995 von mir.
Das Forum entscheidet bis kommenden Mittwoch, ob der vorgeschlagene Weg praktikabel ist.

Viel Spaß
Seaborg
aliquis
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Re: Kleine Seminararbeit für den morgigen "Tag der Laborarbeit"

Beitrag von aliquis »

Da ich angeblich ja nur ein Irrlicht bin, überlasse ich dieses Feld den wahren Illuminaten... :roll:

P.S.: Gehört solch ein Thread in die Artikelschmiede?
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mgritsch
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Re: Kleine Seminararbeit für den morgigen "Tag der Laborarbeit"

Beitrag von mgritsch »

Tag der Laborarbeit? Wurde der von der englischen Labor-Partei eingeführt? :yeah:

Also wir haben Ni, Co, Cu und As - somit 4 Nachweise + 1 Schritt für das Lösen = das theoretische Minimum ist somit 5 Schritte wenn man für jedes einen selektiven Nachweis hat (es sei denn es gibt irgend einen mikrochemischen wo alle jeweils charakteristische Kristalle nebeneinander bilden?)

Auflösen in HCl kann mal nicht falsch sein, Cu würde ich schon zementieren aber aus irgend einem Grund hast du das verboten… :?
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Seaborg
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Re: Kleine Seminararbeit für den morgigen "Tag der Laborarbeit"

Beitrag von Seaborg »

Das As habe ich als Anion gewertet und bleibt (zunächst) unbeachtet.
Außerdem soll das Mikro außen vor bleiben. Es geht nur um nasschemische Trennung. Die Identifizierung der einzelnen Abtrennungen ist dann eine andere Geschichte.
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mgritsch
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Re: Kleine Seminararbeit für den morgigen "Tag der Laborarbeit"

Beitrag von mgritsch »

okay, das macht es etwas einfacher.
Aber warum in aller Welt willst du nicht das ich zementiere? Das wäre bei Cu sehr naheliegend mit etwas Mg Blech zB, eigentlich auch genauso "nass" wie jede andere Fällung und auch gleichzeitig ein charakteristischer Nachweis. Dann bleibt nur noch Ni (Dimethylglyoxim) und Co (Nitrosonaphthol) nachzuweisen, das sollte spezifisch gehen.
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Seaborg
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Re: Kleine Seminararbeit für den morgigen "Tag der Laborarbeit"

Beitrag von Seaborg »

Ich denke, mit Magnesium-Blech hättest du auch viel Cobalt mit zementiert und dafür größere Mengen Mg-Salze in die Lösung gebracht, die möglicherweise dann stören.
Also Zementation soll jedenfalls nicht sein.
Man müsste auch sehen, ob sich die Fällungen mit Nitrosonaphtol und DAD "vertragen". Es soll ja keine Aufteilung der Probe erfolgen, wie bei einem evtl. Nachweis, sondern alles kontinuierlich, wie in einer Wiederaufarbeitungsanlage. :angel:
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mgritsch
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Re: Kleine Seminararbeit für den morgigen "Tag der Laborarbeit"

Beitrag von mgritsch »

Also das sind schon recht viele Vorgaben. „Nicht aufteilen“ auch noch.
Anscheinend hast du einen sehr konkreten Weg im Kopf den es zu erraten gilt?
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Seaborg
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Re: Kleine Seminararbeit für den morgigen "Tag der Laborarbeit"

Beitrag von Seaborg »

Den habe ich natürlich, wie immer, bevor ich mich an so eine Mineralanalyse begebe.
Die Vorgabe, nicht aufzuteilen, kann bei sehr kleinen Mengen sinnvoll sein, ist aber hier auch sportlicher Ehrgeiz.
Dennoch könnte ich mir mehrere Wege vorstellen. :out:
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Seaborg
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Re: Kleine Seminararbeit für den morgigen "Tag der Laborarbeit"

Beitrag von Seaborg »

.
Vielleicht ist die Fragestellung für ein Rätsel zu komplex. Machen wir es anders:
Ich stelle vor, was ich mir ausgedacht (und ausprobiert) habe, und wenn jemand Verbesserungsvorschläge oder einen
eleganteren Weg hat, möge er (sie) ihn vorstellen.
Nochmal die Vorgaben: sukzessive Trennung, nicht Nachweis!

1. Schritt: Lösen in (mögl. wenig) 1 M HCl und Verdünnen. (wenn As anwesend ist)
2. Schritt: Zugabe eines Überschusses an TAA (Thioacetamid), kurz aufkochen: Cu fällt; abzentrifugieren
3. Schritt: Überstand mit 2 M NH4OH ammoniakal. machen (etwa pH 8), kurz aufkochen; Co und Ni fallen; abzentrifugieren
4. Schritt: Nd. mit Essigsäure/H2O2 lösen (Hitze), H2O2 verkochen
5. Schritt: KNO2 zugeben; erhitzen; Co fällt; abzentrifugieren
6. Schritt: DAD zugeben; Ni fällt.

Der Vorteil dieses Verfahrens liegt m.E. darin, daß man mit einem Reagenz (TAA), durch Änderung des pH, Kationen zweier Gruppen (H2S- und (NH4)2S-Gruppe fällen kann.
Das Fällungsmittel selbst verschwindet aus dem Ansatz, da in Schritt 4 nur noch der Niederschlag weiterverarbeitet wird; d.h.: Cu und TAA sind praktisch "spurlos" aus der Analyse verschwunden.
Ein weiterer erheblicher Vorteil: Nach dem Verkochen von H2O2 in Schritt 4 liegt das Gemisch bereits in einem Substrat (Essigsäure) vor, daß sowohl für Schritt 5, wie auch 6 zur Fällung notwendig wird. Dadurch kann nun unmittelbar (festes) KNO2 zugegeben werden und, nach Abzentrifugation des K.-hexanitritocobaltates, auch direkt DAD.
Und: es funktioniert! Es ist ja nicht selbstverständlich, daß in der noch erheblich KNO2-haltigen Brühe der Ni-DAD-Komplex (weitgehend) quantitativ ausfällt.

Andere Wege hätten sein können:
Fällung des Cu als CuSCN; NH4SCN und Na-bisulfit im schwach Sauren. Problem: Farbreaktion ds Co mit SCN- und "Verschmutzung" der Probe mit den beiden Reaktanden und deren unbekannte Störungen im weiteren Verlauf.
Fällung des Co mit 1-Nitroso-2-naphtol (NN); findet im Mineral-Sauren statt; für die anschl. Fällung mit DAD müßte das Filtrat wieder essigsauer und/oder ammoniak. gestellt werden. Außerdem müßte untersucht werden, ob der Überschuß NN die DAD-Fällung nicht stark stört oder sogar verhindert. Das gleiche gilt für die umgekehrte Reihenfolge bzgl. Co und Ni.

Und: eigentlich wollte ich noch das Ion Arsen mit einbeziehen. Meine Idee: TAA zuerst im stark Sauren (pH 1) zugeben. Dann fällt zunächst nur As! Erst dann pH-Erhöhung auf pH 3-4 (s.o.)
Dann könnte man alle 4 Ionen in 6 sauberen Schritten trennen; aber das habe ich noch nicht genügend ausgetestet.

Schönen Tag der (Labor-) Arbeit!
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mgritsch
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Re: Kleine Seminararbeit für den morgigen "Tag der Laborarbeit"

Beitrag von mgritsch »

Seaborg hat geschrieben: Montag 1. Mai 2023, 11:31wenn jemand Verbesserungsvorschläge oder einen eleganteren Weg hat, möge er (sie) ihn vorstellen.
Ich folge solchen Artikeln durchaus interessiert, aber den diesbezüglichen Ehrgeiz habe ich nach erfolgreicher Absolvierung des Ionenlottos weitgehend abgelegt, nicht ganz mein Spezialgebiet :)
Nochmal die Vorgaben: sukzessive Trennung, nicht Nachweis!
Und da hakt es bei mir ein wenig - cui bono? Wenn es darum geht eine unbekannte Substanz zu analysieren, ggfs mit ein paar Einschränkungen was sie (nicht) enthält - Trenngang. Wenn die Substanz schon bekannt ist - okay, kann man bestätigen, dann möglichst spezifische Nachweise um rasch „am Punkt“ zu sein, ggfs mit Tüpfelmethoden oder unterm Mikroskop wenn nur wenig Substanz zur Verfügung steht. Aber warum unbedingt trennen? Muss dein persönliches Gehirnjogging-Ziel sein :D
Schönen Tag der (Labor-) Arbeit!
Ebenso :) Ich persönlich verabschiede mich jetzt aber in die Natur und erforsche die solare UV Strahlung... Vielleicht finde ich ja auch zufällig ein analysenwürdiges Mineral? :angel:
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Seaborg
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Re: Kleine Seminararbeit für den morgigen "Tag der Laborarbeit"

Beitrag von Seaborg »

mgritsch hat geschrieben: Montag 1. Mai 2023, 13:13 Aber warum unbedingt trennen? Muss dein persönliches Gehirnjogging-Ziel sein :D
Ja, durchaus!
Der Weg (mit möglichst hohem "Eleganzfaktor") ist das Ziel.
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lemmi
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Re: Kleine Seminararbeit zum "Tag der Laborarbeit"

Beitrag von lemmi »

Na das ist doch ein sehr klassischer Trennungsgang. Hast du ihn auch praktisch erprobt? Fällt im ersten Schritt nicht auch das Arsen mit aus, ggf neben Schwefel??
Und reicht Essigsäure zum Lösen von CoS/NiS aus? Und wozu wird Wasserstoffperoxid zugesetzt?

[OT] muss ich bei der Gelegnehti mal loswerden: mich schaudet es immer, wenn die Indizes in Formeln nicht tiefgestellt werden! Wenn man schon H2O2 statt "Wassserstoffperoxid" schreibt, dann bitte H2O2 ! Wozu haben wir denn die Funktion (sub)(/sub)!? :roll:
[/OT]
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Re: Kleine Seminararbeit zum "Tag der Laborarbeit"

Beitrag von Seaborg »

lemmi hat geschrieben: Dienstag 2. Mai 2023, 22:16 Na das ist doch ein sehr klassischer Trennungsgang. Hast du ihn auch praktisch erprobt?
Das habe ich natürlich. Man kann ja nicht grundsätzlich davon ausgehen, daß sich Nickel in der KNO2-haltigen "Brühe" noch fällen läßt.
lemmi hat geschrieben: Dienstag 2. Mai 2023, 22:16 Fällt im ersten Schritt nicht auch das Arsen mit aus, ggf neben Schwefel??
siehe oben: ....Das As habe ich als Anion gewertet und bleibt (zunächst) unbeachtet. ...
Der Vorabtest wurde zunächst mit einem Gemisch aus den vier o.g. Kationen durchgeführt. Wenn As mit dabei ist, fällt es natürlich auch im ersten Schritt mit aus. Ich werde in einem zweiten Testlauf prüfen, ob es gelingt, As als allererstes mit TAA und einem pH von etwa 1 zu fällen, ohne das Cu mitfällt. Das wird wohl gehen.
lemmi hat geschrieben: Dienstag 2. Mai 2023, 22:16 Und reicht Essigsäure zum Lösen von CoS/NiS aus? Und wozu wird Wasserstoffperoxid zugesetzt?
CoS und NiS lösen sich in einem Gemisch aus Essigsäure und H2O2 bei leichtem Erhitzen.
lemmi hat geschrieben: Dienstag 2. Mai 2023, 22:16 [OT] muss ich bei der Gelegnehti mal loswerden: mich schaudet es immer, wenn die Indizes in Formeln nicht tiefgestellt werden! Wenn man schon H...
Das sollte ja kein Artikel sein, der in die Analytik aufgenommen werden will, sondern ein einfaches OT-Rätsel.
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lemmi
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Re: Kleine Seminararbeit zum "Tag der Laborarbeit"

Beitrag von lemmi »

siehe oben: ....Das As habe ich als Anion gewertet und bleibt (zunächst) unbeachtet. ...
Hatte ich schon gelesen, aber so verstanden, dass du es nicht mit abtrennen wolltest. Aber wenn es im ersten Schritt mit ausfällt, ist die Trennung nicht sauber. Hast du die CuS-Fällung auf Schwefel und As geprüft? Ich vermute, dass As(V) das H2S zu elementaren Schwefel oxidiert. Digerieren mit Schwefelkohlenstoff könnte das aufdecken.
[CoS und NiS lösen sich in einem Gemisch aus Essigsäure und H2O2 bei leichtem Erhitzen
Mag ja sein. Aber wieso braucht man dazu H2O2? Wieso nicht Essigsäure alleine?
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Re: Kleine Seminararbeit zum "Tag der Laborarbeit"

Beitrag von aliquis »

@lemmi:
Wasserstoffperoxid unterstützt den Prozess, indem es das Sulfid zu löslichem Sulfat oxidiert. So wird auch kaum übel riechendes, giftiges und bei manchen Folgereaktionen störendes Schwefelwasserstoffgas freigesetzt bzw. es wird dann umgehend zu Schwefelsäure oxidiert.
"Es lebe die Freiheit!" (Hans Scholl)
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