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Vorlesungsversuche in der Anorganischen Chemie

Phosphatbestimmung (halbquantitativ)

Versuchsdurchführung

In das erste von fünf großen, sauberen Reagenzgläsern wird genau 1 mL einer 0,1 molL-1 Natriumdihydrogenphosphat-Lösung pipettiert. Anschließend wird mit destilliertem H2O auf ein Gesamtvolumen von 10 mL aufgefüllt und gut durchmischt. Durch Pipettieren von genau 1 mL dieser Lösung in Reagenzglas 2 und wiederholtes Auffüllen auf 10 mL entsteht im zweiten Reagenzglas eine Lösung mit genau einem Zehntel der Mischung aus Reagenzglas 1. Durch Wiederholung dieses Vorganges bis Reagenzglas 5, aus dem 1 mL abpipettiert und verworfen wird, entsteht eine Reihe von 5 Reagenzgläsern. Jedes enthält 9 mL einer Phosphatlösung, deren Konzentration sich um jeweils eine Zehnerpotenz unterscheidet.

9 mL einer Lösung mit unbekanntem Phosphatgehalt werden in ein sechstes, gleichartiges Reagenzglas gefüllt. In jedes Reagenzglas werden 15 Tropfen einer schwefelsauren Ammoniummolybdat-Lösung gegeben (gut durchmischen). Anschließend wird jedes Reagenzglas mit 5 Tropfen einer klaren, salzsauren Zinn(II)-chlorid-Lösung versetzt und ebenfalls gut durchmischt.

Alle Lösungen färben sich je nach Phosphatgehalt blau. Die Konzentration der unbekannten Phosphatlösung kann durch einen Vergleich der Farbintensitäten abgeschätzt werden.

1. Schritt

Vorbereitung

2. Schritt

Einwaage von Natriumdihydrogenphosphat...

3. Schritt

...zur Herstellung einer genau 0,1 molaren Natriumdihydrogenphosphat-Lösung.

4. Schritt

Pipettieren von genau 1 mL Natriumdihydrogenphosphat-Lösung in ein großes Reagenzglas...

5. Schritt

...und Auffüllen mit 9 mL dest. Wasser.

6. Schritt

Pipettieren von 1 mL Lösung aus dem ersten Reagenzglas in ein zweites und wieder Auffüllen mit 9 mL dest. Wasser...

7. Schritt

...bis 5 Reagenzgläser, deren Konzentration sich um jeweils eine Zehnerpotenz unterscheidet, nebeneinander stehen.

8. Schritt

Alle Reagenzgläser werden mit der gleichen Menge (5 Tropfen) Ammoniummolybdat-Lösung versetzt; ebenso die Probelösung mit unbekannter Phosphatkonzentration.

9. Schritt

Beim Versetzen der Lösungen mit salzsaurer Zinn(II)chlorid-Lösung tritt eine Blaufärbung ein, deren Intensität proportional zur Phosphatkonzentration ist.

10. Schritt

Ein Farbvergleich ermöglicht die Abschätzung der Phosphatkonzentration auf etwa eine halbe Zehnerpotenz genau.

Abb.
1. Schritt

Vorbereitung

Abb.
2. Schritt

Einwaage von Natriumdihydrogenphosphat...

Abb.
3. Schritt

...zur Herstellung einer genau 0,1 molaren Natriumdihydrogenphosphat-Lösung.

Abb.
4. Schritt

Pipettieren von genau 1 mL Natriumdihydrogenphosphat-Lösung in ein großes Reagenzglas...

Abb.
5. Schritt

...und Auffüllen mit 9 mL dest. Wasser.

Abb.
6. Schritt

Pipettieren von 1 mL Lösung aus dem ersten Reagenzglas in ein zweites und wieder Auffüllen mit 9 mL dest. Wasser...

Abb.
7. Schritt

...bis 5 Reagenzgläser, deren Konzentration sich um jeweils eine Zehnerpotenz unterscheidet, nebeneinander stehen.

Abb.
8. Schritt

Alle Reagenzgläser werden mit der gleichen Menge (5 Tropfen) Ammoniummolybdat-Lösung versetzt; ebenso die Probelösung mit unbekannter Phosphatkonzentration.

Abb.
9. Schritt

Beim Versetzen der Lösungen mit salzsaurer Zinn(II)chlorid-Lösung tritt eine Blaufärbung ein, deren Intensität proportional zur Phosphatkonzentration ist.

Abb.
10. Schritt

Ein Farbvergleich ermöglicht die Abschätzung der Phosphatkonzentration auf etwa eine halbe Zehnerpotenz genau.

Abb.1
Film zur halbquantitativen Phosphatbestimmung

Erklärung

Das Phosphat-Ion reagiert in saurer Lösung mit Molybdänsäure zu gelben Phosphor-Molybdän-Heteropolysäuren. Durch Reduktionsmittel entstehen daraus, je nach Reaktionsbedingungen, verschieden aufgebaute Molybdänblauverbindungen mit Molybdän in den Oxidationsstufen +IV und +VI. Diese Reaktion macht man sich in der quantitativen Phosphatbestimmung zu Nutze, denn die Intensität der blauen Farbe ist proportional zur Menge des anwesenden Phosphats bzw. zur Menge der daraus gebildeten Molybdatophosphorsäure. Dazu stellt man sich eine Reihe von Lösungen mit genau bekanntem Phosphatgehalt her und führt mit ihnen die Farbreaktion aus. Die Lösung mit unbekanntem Phophatgehalt lässt man unter gleichen Bedingungen reagieren und vergleicht dann die auftretende Farbintensität mit den Standardlösungen. Lösungen mit gleicher Farbintensität enthalten die gleiche Phosphatmenge. Bei einer genauen kolorimetrischen Analyse verlässt man sich nicht auf das Auge, sondern bedient sich eines Photometers.

Farbige Lösungen zeigen, bei gleicher Schichtdicke (Küvettenlänge) der durchstrahlten Flüssigkeit, häufig eine lineare Abhängigkeit der Extinktion von der Konzentration. Die dazugehörige quantitative Beziehung bezeichnet man als das Lambert-Beer'sche Gesetz. Dieses lautet:

E = ε c d E = lg I 0 I (Extinktion) I 0 = Intensität des ungeschwächten Lichts I = Intensität des durch die farbige Lösung geschwächten Lichtstrahls ε = molarer Extinktionskoeffizient c = Konzentration d = Schichtdicke
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