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Aluminium

Nachweis

Al3+-Ionen lassen sich im Rahmen der qualitativen anorganischen Analyse durch Fällung als Hydroxid oder Phosphat, als Thénards Blau sowie mit Hilfe verschiedener organischer Spezialreagenzien, wie Morin, Alizarin S oder Chinalizarin, nachweisen:

Nachweis als Aluminium(III)-hydroxid

Bei tropfenweiser Zugabe von Alkalihydroxid, NaOH oder KOH zu einer Aluminium(III)salz-Lösung entsteht ein weißer Niederschlag von Aluminium(III)-hydroxid, Al(OH)3, der wegen seines amphoteren Charakters sowohl in Säuren als auch in überschüssiger Lauge löslich ist. In stark alkalischer Lösung liegt das Aluminium(III) dann als Tetrahydroxoaluminat, [Al(OH)4], vor.

[Al(H2O)6]3++ 3OH Al(OH)3+ 6H2O Al(OH)3+ 3H3O+ [Al(H2O)6]3+ Al(OH)3+ OH [Al(OH)4]

Bei Zugabe von Ammoniak zu einer Al3+-Lösung erfolgt gleichfalls die Fällung von Al(OH)3, das im NH3-Überschuss jedoch nicht oder nur geringfügig gelöst wird.

Auch beim Versetzen einer Al3+-Lösung mit (NH4)2S bildet sich anstelle eines Sulfids Aluminiumhydroxid:

2[Al(H2O)6]3++ 3S2 2Al(OH)3+ 3H2S+ 6H2O

Nachweis als Aluminium(III)-phosphat

Bei Zugabe von Alkaliphosphat zu einer Aluminium(III)salz-Lösung entsteht ein weißer, voluminöser Niederschlag von Aluminium(III)-phosphat, AlPO4, der in Essigsäure und Ammoniak schwerlöslich, in Mineralsäuren dagegen löslich ist.

[Al(H2O)6]3++ PO43 AlPO4+ 6H2O

Nachweis als Thénards Blau

Aluminiumoxid, Al2O3, und Cobalt(II)-oxid, CoO, vereinigen sich durch Reaktion im festen Zustand zu Cobalt(II)-aluminat, CoAl2O4 (Thénards Blau).

Praktisch lässt sich der Nachweis auf einer Magnesia-Rinne durchführen, auf der getrocknetes Al(OH)3 oder Al2O3 mit einem Tropfen einer stark verdünnten Co(NO3)2-Lösung versetzt und anschließend geglüht wird. Die intensive Blaufärbung des CoAl2O4 zeigt Aluminium an:

2Al2O3+ 2Co(NO3)2 2CoAl2O4+ 4NO2+ O2

Der Nachweis ist sehr empfindlich, bei einem Überschuss an Co(NO3)2 bildet sich jedoch schwarzes Co3O4, das die blaue Farbe überdecken kann.

Thénards Blau, CoAl2O4, ist ein Aluminat mit Spinell-Struktur.

Nachweis als fluoreszierender Morin-Komplex

Al3+-Ionen bilden mit Morin eine gelblich-grüne Verbindung, die unter UV-Licht stark fluoresziert. Der Aluminium-Nachweis ist relativ sicher, wenn die Fluoreszenz in Eisessig beständig ist und bei starkem Ansäuern mit halbkonzentrierter Salzsäure verschwindet.

1. Schritt

Vorbereitung

2. Schritt

Die Fluoreszenz kann nur im Vergleich zu einer aluminiumfreien Lösung (Blindprobe) sicher beurteilt werden. Dazu wird die essigsaure Probelösung (links) und eine Mischung der verwendeten Nachweisreagenzien (Essigsäure ohne Probe, rechts) vorbereitet.

3. Schritt

Einige Tropfen der essigsauren Probelösung (links) und einer Blindprobe (rechts) werden auf eine Tüpfelplatte gegeben.

4. Schritt

Das gleiche Volumen einer gesättigten Lösung von Morin in Methanol wird zu der Probe und der Blindprobe getropft.

5. Schritt

Bei Tageslicht intensiviert sich die Farbe der aluminiumhaltigen Probe.

6. Schritt

Unter Bestrahlung mit UV-Licht ist eine intensive Fluoreszenz der aluminiumhaltigen Probe zu erkennen, die Blindprobe darf nicht fluoreszieren.

7. Schritt

Bei Zugabe einiger Tropfen halbkonz. Salzsäure verschwindet die Fluoreszenz.

Abb.
1. Schritt

Vorbereitung

Abb.
2. Schritt

Die Fluoreszenz kann nur im Vergleich zu einer aluminiumfreien Lösung (Blindprobe) sicher beurteilt werden. Dazu wird die essigsaure Probelösung (links) und eine Mischung der verwendeten Nachweisreagenzien (Essigsäure ohne Probe, rechts) vorbereitet.

Abb.
3. Schritt

Einige Tropfen der essigsauren Probelösung (links) und einer Blindprobe (rechts) werden auf eine Tüpfelplatte gegeben.

Abb.
4. Schritt

Das gleiche Volumen einer gesättigten Lösung von Morin in Methanol wird zu der Probe und der Blindprobe getropft.

Abb.
5. Schritt

Bei Tageslicht intensiviert sich die Farbe der aluminiumhaltigen Probe.

Abb.
6. Schritt

Unter Bestrahlung mit UV-Licht ist eine intensive Fluoreszenz der aluminiumhaltigen Probe zu erkennen, die Blindprobe darf nicht fluoreszieren.

Abb.
7. Schritt

Bei Zugabe einiger Tropfen halbkonz. Salzsäure verschwindet die Fluoreszenz.

Die Aluminium-Ionen bilden in essigsaurer Lösung mit Morin unter Deprotonierung einen Chelat-Komplex.

Abb.1

Durch Zugabe von halbkonzentrierter Salzsäure steigt die Säurestärke, der Ligand wird protoniert, was im Sinne einer Rückreaktion zur Zerstörung des fluoreszierenden Aluminium-Komplexes führt.

Natrium-Ionen zeigen mit Morin ebenfalls eine Fluoreszenz. Wird Aluminium mit starken Laugen als Tetrahydroxoaluminat, [Al(OH)4], gelöst, muss deshalb immer KOH - niemals NaOH - verwendet werden. Eine Blindprobe mit der verwendeten KOH ist bei diesem Nachweis grundsätzlich durchzuführen.

Hinweis
Ga3+, In3+ sowie weitere Metall-Ionen geben, ähnlich wie Al3+, mit Morin fluoreszierende Farblacke, deren Bildung und Beständigkeit stark pH-abhängig sind.

Nachweis als Alizarin-S-Farblack

Al3+-Ionen bilden mit dem Farbstoff Alizarin S einen roten Farblack, der in verdünnter Essigsäure schwer löslich, in verdünnter HCl aber löslich ist. Die rotviolette Färbung der Alizarin-Lösung schlägt beim Ansäuern in Gelb um (Blindprobe). Der rote Niederschlag wird häufig erst nach einiger Zeit sichtbar. Die Aluminium-Ionen sind, wie im Morin-Komplex, chelatartig mit Alizarin S verknüpft:

Abb.2
Hinweis
Ga3+ und In3+ ergeben, ähnlich wie Al3+, mit dem Farbstoff Alizarin S hellrote Farblacke, die in verdünnten Säuren löslich sind. Andere Metallionen liefern gleichfalls farbige Niederschläge mit dem Nachweisreagenz.

Nachweis als Chinalizarin-Farblack

Mit Chinalizarin bilden Aluminium(III)-Ionen in ammoniakalischer Lösung einen rotvioletten bis roten Farblack, der gegen Essigsäure stabil ist.

Abb.3
Hinweis
Ga3+ und In3+ ergeben mit Chinalizarin in ammoniakalischem Milieu einen blauvioletten Niederschlag.
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