Fluorid mit der Kriechprobe

Fluorid sollte man im eigenen Interesse vor allen anderen Ionen nachweisen. Denn fällt der Nachweis positiv aus, muss man für den Rest der Analyse entsprechende Sicherheitsmaßnahmen ergreifen. Somit ist dieser Nachweis einer der wenigen, bei denen man lieber ein negatives Ergebnis herbeiwünscht…

Benötigte Materialien

  • konzentrierte Schwefelsäure (\(\ce{H2SO4}\), etwa \(\SI{95}{\%}\)ig)
  • Reagenzglas & Reagenzglasklammer
  • Bunsen-/Teclu-Brenner
  • optional: Weinsäure \((\ce{C4H6O6})\)
  • Calciumchlorid \((\ce{CaCl2})\) & technische Natronlauge \((\ce{NaOH}) \) zur Entsorgung des Fluorid-Mülls

Durchführung

Ihr gebt in ein Reagenzglas zu einer ordentlichen Menge eurer Analysensubstanz (der Nachweis klappt nur gut mit größeren Mengen Fluorid) ein wenig konzentrierte Schwefelsäure und erhitzt das Ganze kurz mit dem Brenner. Befindet sich tatsächlich Fluorid in der Analyse, reagiert die entstehende Flusssäure \((\ce{HF})\) mit dem Siliciumdioxid \((\ce{SiO2})\) in den Reagenzglaswänden zu Siliciumtetrafluorid \((\ce{SiF4})\):

$$ \ce{SiO2 + 4HF -> SiF4(^) + H2O} $$

Dadurch wird die innere Oberfläche des Reagenzglases angeätzt. Neigt man nun das Reagenzglas ein wenig und lässt die Schwefelsäure vorsichtig wieder die Wände herunterlaufen, so zeigt sie ein verändertes Fließverhalten: Sie läuft nicht mehr glatt runter, sondern scheint die Wände entlang zu kriechen. Außerdem erscheint der Rand der Flüssigkeit gekräuselt, wenn man das Reagenzglas schräg hält (einen Vergleich mit einer Leerprobe findet ihr im Video).
Ein solches Reagenzglas muss vor weiterer Verwendung unbedingt markiert werden (z. B. wie im Video mit \(\ce{F-}\))! Führt ihr nämlich einen weiteren Fluoridnachweis damit durch, fiele dieser natürlich in jedem Fall positiv aus.
Ein guter Tipp für den Anfänger: Zu Analysensubstanz und Schwefelsäure wird noch eine Spatelspitze Weinsäure gegeben und mit erhitzt. Da Schwefelsäure in der Lage ist, organische Stoffe wie die Weinsäure zu verkohlen (d.h. sie entzieht ihnen Wasser, Hydroxygruppen und Wasserstoffatome, so dass elementarer Kohlenstoff zurück bleibt), wird die Mischung schwarz gefärbt. Das veränderte Fließverhalten ist so noch besser erkennbar.

Störungen

Größere Mengen an Borsäure oder Kieselsäure können den Nachweis stören. Die Flusssäure reagiert mit ihnen unter Bildung von \(\ce{BF3}\) bzw. \(\ce{SiF4}\), anstatt die Reagenzglaswände anzuätzen. Umgehen kann man dieses Problem, indem man das Fluorid mit \(\ce{CaCl2}\) ausfällt und die Kriechprobe mit dem entstandenen \(\ce{CaF2}\)-Niederschlag durchführt.

Wie gut ist der Nachweis?

Glücklicherweise ist dieser Nachweis recht eindeutig erkennbar, vor allem, wenn man die verbesserte Variante mit der Weinsäure durchführt.

gruen

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