Nachweise von Acetat- und Carbonat-Ionen

Guten Tag und herzlich willkommen! In diesem Video geht es um den Nachweis von Acetat- und Carbonat-Ionen. Der Film gehört zur Reihe Ionennachweise I. An minimalen Vorkenntnissen solltest du über Basen, Säuren, Salze und den pH-Wert gut informiert sein. Im Video möchte ich dir eine kurze Übersicht über verschiedene gängige Nachweismethoden für das Acetat- und das Carbonat-Ion geben. Den Film habe ich in 5 Abschnitte untergliedert: 1. Salze schwacher Säuren, 2. Prinzipielles Herangehen, 3. Acetat-Ionen, 4. Carbonat-Ionen und 5. Zusammenfassung. 1. Salze schwacher Säuren  1 Molekül CH3COOH, Essigsäure, liefert bei der Dissoziation in wässriger Lösung 1 Ion CH3COO-, ein Acetat-Ion. Außerdem bildet sich ein Proton, H+. Der pKs-Wert für Essigsäure ist 4,76. Damit dissoziiert die Säure schwach. Betrachten wir ein Salz der Essigsäure - Natriumacetat. Es dissoziiert viel stärker als die Säure selbst. Natriumacetat dissoziiert praktisch vollständig. Gibt man zu den Acetat-Ionen Wasserstoff-Ionen, H+, so bildet sich Essigsäure. Das ist möglich, weil Essigsäure eine schwache Säure ist. Wir merken uns: Aus gelösten Acetat-Ionen entsteht durch Säurezugabe Essigsäure. Betrachten wir nun H2CO3, Kohlensäure. Auch diese Säure dissoziiert schwach. Es bilden sich Carbonat-Ionen. Die Säure ist ebenfalls schwach. Ihr pKs-Wert beträgt 3,88. Wir merken uns: Kohlensäure dissoziiert nur schwach. Anders hingegen Na2CO3, Natriumcarbonat, ein Salz der Kohlensäure. Hier liegt das Gleichgewicht wieder auf der rechten Seite. Natriumcarbonat dissoziiert praktisch vollständig. Wenn wir zu den Carbonat-Ionen Säure geben, so bildet sich wieder die Kohlensäure. Das ist möglich, weil Kohlensäure eine schwache Säure ist. Wir merken uns: Gelöste Carbonat-Ionen liefern bei Säurezugabe Kohlensäure. 2. Prinzipielles Herangehen Angenommen, wir haben festes Natriumacetat und festes Natriumcarbonat. Einen Ionennachweis kann man hier schnell und sofort durch Säure erzielen. Man gibt eine starke Säure, wie Salzsäure, hinzu und erhält Essigsäure oder Kohlensäure. Kohlensäure ist nicht stabil und zerfällt augenblicklich in Wasser und Kohlenstoffdioxid. Das Vorteilhafte bei beiden Reaktionen ist: beide Säuren sind leicht zu erkennen. Essigsäure erkennt man leicht am Geruch. Die Kohlensäure erkennt man am Reaktionsbild. Bei Zugabe einer starken Säure zum Carbonat sprudelt es. Es kommt zu einer Gasentwicklung. Das ist Kohlenstoffdioxid. Man kann sich darauf beschränken, aber mitunter werden die Folgeprodukte nachgewiesen. Für Essigsäure gibt es Nachweise durch eine Farbreaktion und die Veresterung. Kohlenstoffdioxid kann man durch die Glimmspanprobe nachweisen, oder aber man kann es in ein unlösliches Salz überführen. 3. Acetat-Ionen 1.) Säurezugabe: Diese Nachweismethode haben wir praktisch schon besprochen. Ein Acetat reagiert mit einer starken Säure, wie Salzsäure, und es bildet sich Essigsäure. Essigsäure ist an ihrem typischen Geruch erkennbar. 2.) Veresterung: Man kann die gewonnene Essigsäure auch mit Ethanol verestern. Dabei wird 1 Wassermolekül abgespalten. Als Katalysator benötigt man konzentrierte Schwefelsäure. Es entsteht Essigsäureethylester. Der Ester hat einen typischen Geruch, er riecht nach Nagellackentferner. 3.) Komplexbildung: Komplexbildung erfolgt bei der Reaktion von Essigsäure mit Eisen(III)-chlorid. Es entsteht ein komplizierter Eisenkomplex, den ich kurz als Eisenacetat bezeichnen möchte. Dieser Komplex weist eine typische tiefrote Farbe auf. 4.) Übelriechende Verbindung: Ja, auch das ist möglich. Hier wird das sehr giftige Arsenik, AS2O3, eingesetzt. 1 Molekül Arsenik reagiert mit 4 Molekülen Natriumacetat. Es entsteht eine Verbindung, die auf den wohlklingenden Namen Kakodyloxid hört. Diese Verbindung ist übelriechend. Außerdem entstehen 2 Moleküle Kohlenstoffdioxid und 2 Moleküle Natriumcarbonat. 4. Carbonat-Ionen 1.) Thermische Zersetzung: Man kann zum Beispiel NaHCO3 erwärmen. Dabei handelt es sich um Natriumhydrogencarbonat. Oberhalb 50° Celsius zersetzt sich das Salz. Es entstehen Natriumcarbonat, Wasser und Kohlenstoffdioxid, CO2. Auch CaCO3 kann man zersetzen. Es handelt sich hier um Calciumcarbonat - Kalkstein. Hier benötigt man allerdings mehr als 700 °Celsius. Die Produkte sind Calciumoxid, CaO und Kohlenstoffdioxid, CO2. Im 1. Fall ist die Reaktion im Labor leicht durchzuführen. Die 2. Reaktion ist im Labor in der Regel nicht praktikabel. An die thermische Zersetzung schließt sich mitunter die Glimmspanprobe an. In ein Gefäß mit Kohlenstoffdioxid führt man einen glimmenden Span ein. Er erlöscht und zeigt damit Kohlenstoffdioxid an. 2.) Unlösliches Carbonat: Hierfür benötigt man ein Becherglas mit Kalkwasser. Über ein gewinkeltes Rohr wird das gebildete Kohlenstoffdioxid eingeleitet. Mit dem Kalkwasser fällt es ein unlösliches Salz aus - Calciumcarbonat. Und das ist die Formelgleichung: CO2+Ca(OH)2?CaCO3+H2O. Statt Calciumhydroxid, Ca(OH)2, kann man auch Bariumhydroxid, Ba(OH)2, verwenden. Man spricht dann von Barytwasser und es bildet sich Bariumcarbonat. 3.) Entfärben von Phenolphtalein: Man bereitet eine Lösung aus destilliertem Wasser und Natriumcarbonat zu. Man gibt Phenolphtalein hinzu und sieht, dass ein schwach basisches Verhalten angezeigt wird. Leitet man nun Kohlenstoffdioxid in diese Lösung, so kommt es zur Entfärbung. Warum ist das so? Kohlenstoffdioxid bildet mit Wasser Kohlensäure. Als Säure liefert diese Wasserstoff-Ionen, H+. Diese reagieren mit den Hydroxid-Ionen der Lösung. Die Neutralisation führt zu einem pH-Wert um 7. Daher wird die Lösung entfärbt. 5. Zusammenfassung Wir haben in diesem Film Nachweise für das Acetat-Ion und das Carbonat-Ion besprochen. Beide Ionen kann man durch die Zugabe einer starken Säure nachweisen. Acetat erkennt man am spezifischen Geruch der Essigsäure. Man kann aber auch einen Ester synthetisieren und diesen am Geruch erkennen. Auch die Entstehung eines Farbkomplexes ist möglich. Man kann Kakodyloxid herstellen. Das ist übelriechend. Carbonat weist man durch thermische Zersetzung nach. Man kann aber auch Kohlenstoffdioxid in unlösliches Carbonat überführen oder mit seiner Hilfe eine Phenolphtaleinlösung entfärben. Kohlenstoffdioxid kann man mit der Glimmspanprobe nachweisen. Ich danke für eure Aufmerksamkeit.Ich wünsche euch alles Gute - auf Wiedersehen!