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Nachweis von Nitrat

Nachweis von Nitrat

Analysenvorbereitung

Da es keine direkte Nachweisreaktion für Nitrat gibt, muss es mit starken Reduktionsmitteln wie Zink oder Eisen(II) zu Nitrit NO2 - reduziert werden (Aufgabensammlung). Nitrit lässt sich dann mit "Lunges Reagenz" oder der Ringprobe nachweisen. Hinweis: Deshalb muss vor dem Nitratnachweis auf Nitrit geprüft werden.

Schwierig wird der Nitratnachweis, wenn Nitrat und Nitrit gemeinsam vorliegen. Dann wird zuerst Nitrit nachgewiesen. Für den Nachweis von Nitrat wird das störende Nitrit mit Amidoschwefelsäure oder Harnstoff quantitativ unter Bildung von Stickstoff zerstört.

NO2+ (H2N)SO3H N2+ SO42+ H++ H2O

oder

2NO2+ (H2N)2CO+ 2H+ 2N2+ CO2+ 3H2O

Bildung eines roten Azofarbstoffs mit "Lunges Reagenz"

Nitrit, erhalten durch Reduktion von Nitrat mit Zink, bildet mit "Lunges Reagenz" (Gemisch aus Sulfanilsäure und α-Naphthylamin in essigsaurer Lösung) einen roten Azofarbstoff.

1. Schritt

Vorbereitung

2. Schritt

Etwas destilliertes Wasser auf die Tüpfelplatte geben.

3. Schritt

Zugabe von 1 - 2 Tropfen Lösung A (1 proz. Sulfanilsäure in 30 proz. Essigsäure).

4. Schritt

Zugabe von 1-2 Tropfen Lösung B (konz. α-Naphthylamin in 30 proz. Essigsäure).

5. Schritt

Die Mischung aus Lösung A, B und Wasser muss farblos sein.

6. Schritt

Zugabe der Probe, wenige Kriställchen reichen aus.

7. Schritt

Farblose Lösung zeigt, dass die Probe frei von Nitrit ist.

8. Schritt

Zugabe einer Zinkgranalie.

9. Schritt

Schon nach wenigen Sekunden zeigt sich an der Zinkoberfläche eine schwache Rosafärbung.

10. Schritt

Nach 1 - 2 Minuten weist die deutliche Rotfärbung Nitrat nach.

Abb.
1. Schritt

Vorbereitung

Abb.
2. Schritt

Etwas destilliertes Wasser auf die Tüpfelplatte geben.

Abb.
3. Schritt

Zugabe von 1 - 2 Tropfen Lösung A (1 proz. Sulfanilsäure in 30 proz. Essigsäure).

Abb.
4. Schritt

Zugabe von 1-2 Tropfen Lösung B (konz. α-Naphthylamin in 30 proz. Essigsäure).

Abb.
5. Schritt

Die Mischung aus Lösung A, B und Wasser muss farblos sein.

Abb.
6. Schritt

Zugabe der Probe, wenige Kriställchen reichen aus.

Abb.
7. Schritt

Farblose Lösung zeigt, dass die Probe frei von Nitrit ist.

Abb.
8. Schritt

Zugabe einer Zinkgranalie.

Abb.
9. Schritt

Schon nach wenigen Sekunden zeigt sich an der Zinkoberfläche eine schwache Rosafärbung.

Abb.
10. Schritt

Nach 1 - 2 Minuten weist die deutliche Rotfärbung Nitrat nach.

Im ersten Schritt wird Nitrat zu Nitrit reduziert.

NO3+ Zn+ 2H+ NO2+ Zn2++ H2O

Im zweiten Schritt erfolgt die Diazotierung der Sulfanilsäure durch Nitrit, d.h., die NH2-Gruppe der Sulfanilsäure reagiert mit salpetriger Säure, HNO2, zum para-Sulfonylbenzoldiazonium-Kation.

Der letzte Schritt zur Bildung des roten Azofarbstoffs ist die Kupplung der diazotierten Sulfanilsäure mit dem α-Naphthylamin. Die Verknüpfung erfolgt immer in der para-Position zur NH2-Gruppe des α-Naphthylamins. Der entstehende Azofarbstoff ist unter diesen Bedingungen nur für einige Minuten stabil. Der Zerfall ist an einer Braunfärbung der Lösung zu erkennen.

Hinweis
Dieser Nachweis ist extrem empfindlich und kann durch kleinste Verunreinigungen gestört werden. Besonders wichtig ist, dass die eingesetzten Reagenzien (Sulfanilsäure + α-Naphthylamin) frisch in Essigsäure gelöst sind, weil Amine bei längerem Stehen an der Luft häufig unter Bildung von Nitraten zerfallen.
Es empfiehlt sich immer, parallel zum Nachweis eine Blindprobe durchzuführen.

Für die Blindprobe werden zunächst Sulfanilsäure, α-Naphthylamin und Zink mit dem verwendeten destillierten Wasser auf einer Tüpfelplatte zusammengegeben. Nur wenn sich nach ein bis zwei Minuten keine Rotfärbung einstellt, sind alle verwendeten Reagenzien frei von Nitrit und Nitrat und der Nachweis ist eindeutig.

Wenn sich nach Zugabe der Probe keine Rotfärbung einstellt, ist ein Ausschluss von Nitrit/Nitrat nur sicher, wenn sich nach Zugabe eines Kriställchens NaNO2 die Lösung rot färbt.

Ringprobe

Bei der Unterschichtung einer nitrathaltigen Eisen(II)-Salzlösung mit konzentrierter Schwefelsäure bildet sich an der Grenze der beiden Flüssigkeiten ein brauner Ring.

1. Schritt

Vorbereitung

2. Schritt

Durch Lösen von Mohr'schem Salz in 3 - 4 mL dest. Wasser und Ansäuern mit einigen Tropfen verd. H2SO4 wird eine schwefelsaure Fe(II)-Lösung bereitet. Dazu werden 3 - 5 Tropfen des mit Schwefelsäure angesäuerten Sodaauszugs gegeben.

3. Schritt

Die Lösung wird mit konz. Schwefelsäure unterschichtet, indem man sehr vorsichtig ca. 1 mL konz. Schwefelsäure das schräggestellte Reagenzglas herunterlaufen lässt.

4. Schritt

An der Grenzfläche zwischen wässriger Lösung und Schwefelsäure bildet sich bei Anwesenheit von Nitrat ein brauner Ring.

Abb.
1. Schritt

Vorbereitung

Abb.
2. Schritt

Durch Lösen von Mohr'schem Salz in 3 - 4 mL dest. Wasser und Ansäuern mit einigen Tropfen verd. H2SO4 wird eine schwefelsaure Fe(II)-Lösung bereitet. Dazu werden 3 - 5 Tropfen des mit Schwefelsäure angesäuerten Sodaauszugs gegeben.

Abb.
3. Schritt

Die Lösung wird mit konz. Schwefelsäure unterschichtet, indem man sehr vorsichtig ca. 1 mL konz. Schwefelsäure das schräggestellte Reagenzglas herunterlaufen lässt.

Abb.
4. Schritt

An der Grenzfläche zwischen wässriger Lösung und Schwefelsäure bildet sich bei Anwesenheit von Nitrat ein brauner Ring.

In schwefelsaurer Lösung wird Nitrat mit Eisen(II) zu NO reduziert, das mit überschüssigem Eisen(II) eine braunrote Komplexverbindung bildet. Da die Reduktion von Nitrat nur in stark saurer Lösung abläuft, bildet sich der Eisennitrosylkomplex nur an der Grenze zwischen der konzentrierten Schwefelsäure und der Eisen(II)-Salzlösung.

3Fe2++ NO3+ 4H+ 3Fe3++ NO+ 2H2O [Fe(H2O)6]2++ NO [Fe(H2O)5NO]2++ H2O
Hinweis
Die Ringprobe wird durch Bromid und Iodid gestört. Diese Ionen müssen vorher durch Zugabe von Ag2SO4 entfernt werden.
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