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Vorlesungsversuche in der Anorganischen Chemie

Chromat-Dichromat-Gleichgewicht

Versuchsdurchführung

Säuert man eine wässrige, verdünnte Chromat (CrO42) -Lösung mit verdünnter Schwefelsäure an, schlägt die gelbe Farbe der Lösung nach orange um. Die orangene Färbung wird von Dichromat (Cr2O72) -Anionen hervorgerufen. Eine Zugabe von verdünnter Natronlauge bewirkt einen erneuten Farbumschlag von orange nach gelb, dieser Vorgang ist beliebig oft wiederholbar (reversibel). Chromat- und Dichromat-Ionen stehen in einem pH-abhängigen Gleichgewicht zueinander.

1. Schritt

Vorbereitung

2. Schritt

Die Lösung von Natriumchromat in Wasser ist gelb.

3. Schritt

Nach Zugabe von Schwefelsäure färbt sich die Lösung orange. Bildung von Dichromat.

4. Schritt

Nach Zugabe von Natronlauge färbt sich die Lösung wieder gelb. Die Reaktion ist reversibel.

Abb.
1. Schritt

Vorbereitung

Abb.
2. Schritt

Die Lösung von Natriumchromat in Wasser ist gelb.

Abb.
3. Schritt

Nach Zugabe von Schwefelsäure färbt sich die Lösung orange. Bildung von Dichromat.

Abb.
4. Schritt

Nach Zugabe von Natronlauge färbt sich die Lösung wieder gelb. Die Reaktion ist reversibel.

Abb.1
Film zum Chromat-Dichromat-Gleichgewicht

Erklärung

Chromat reagiert mit H+ im Sinne einer Kondensationsreaktion unter Abspaltung von Wasser zu Dichromat. Im alkalischen Bereich zerfällt Dichromat in zwei Chromat-Anionen (Rückreaktion).

2CrO42+ 2H+ Cr2O72+ H2O

In stärker sauren Lösungen findet eine weitere Kondensation über das Trichromat bzw. Tetrachromat zu höherkondensierten Polychromaten statt. Mit der Kondensation zu höheren Chromaten geht eine Intensivierung der Farbe bis zu roten Lösungen einher.

Cr2O72+ CrO42+ 2H+ Cr3O102+ H2O 2Cr2O72+ 2H+ Cr4O132+ H2O

Versetzt man eine konzentrierte Chromatlösung mit konzentrierter Schwefelsäure, entsteht rotes, polymeres Chrom(VI)-oxid bzw. Chromsäureanhydrid, (CrO3) n . Chrom(VI)-oxid ist äußerst giftig und auch cancerogen. In Folge der großen Tendenz zur Sauerstoffabgabe ist es ein sehr starkes Oxidationsmittel.

Die Chromate sind die Salze der Chromsäure, H2CrO4, die nur in verdünnter, wässriger Lösung bekannt ist. Sie ist eine zweibasige Säure, deren erste Stufe stark und deren zweite Stufe schwach dissoziiert ist. Die Salze der ersten Dissoziationsstufe (formal: Hydogenchromate) sind als reine Stoffe nicht bekannt, wohl aber das Hydrogenchromat-Anion in Lösung.

H 2 CrO 4 H + + HCrO 4 ( p K S 1 = 0,61 ) HCrO 4 H + + CrO 4 2 ( p K S 2 = 6,49 )

Daher reagieren Alkalichromate in wässriger Lösung alkalisch und kondensieren nicht ohne Säurezugabe. Bei pH-Werten von 2-6 erfolgt eine Kondensationsreaktion, bei der die Hydrogenchromat-Anionen mit Dichromat-Anionen im Gleichgewicht stehen. Diese kondensierten Säuren werden als Isopolysäuren bezeichnet. Die Dichromsäure, H2Cr2O7, ist ebenfalls eine starke, zweibasige Säure, deren erste Dissoziationsstufe etwas und deren zweite Dissoziationsstufe deutlich stärker ist als die der Chromsäure.

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