Qualitative Analyse und Nachweismethoden

Um herauszufinden, welche Elemente sich in einer organischen Verbindung befinden, wird eine qualitative Analyse durchgeführt. Dabei wird die Probe durch spezielle Reaktionen in gasförmige oder in salzartige Stoffe umgewandelt. Die Produkte dieser Reaktionen werden dann mit der Hilfe von spezifischen Nachweisreaktionen identifiziert. Bei einer qualitativen Analyse wird nicht das Verhältnis der Elemente bestimmt, also wie viel von jedem Element in der Verbindung enthalten ist. Es wird nur bestimmt, welche Elemente nachweisbar sind. In der folgenden Tabelle sind die nachweisbaren Elemente mit der zugehörigen Nachweismethode aufgelistet.

ELEMENT	NACHWEIS	BEOBACHTUNG	REAKTIONSPRODUKT MIT REAKTIONSGLEICHUNG
Kohlenstoff (C)	Organischer Stoff wird mit Kupfer(II)-oxid erhitzt, entweichendes Gas (CO₂) wird in Bariumhydroxidlösung (Ba(OH)₂) eingeleitet	weisser Niederschlag	Kohlenstoffdioxid $CO_2 + Ba^{2+}+ 2OH^- \rightarrow BaCO_3\downarrow + H_2O$
Wasserstoff (H)	Organischer Stoff wird mit Kupfer(II)-oxid erhitzt, Kondensat wird mit weissem Kupfer(II)-sulfat oder Watesmopapier geprüft	Farbwechsel von weiss nach blau	Wasser $5 H_2O+CuSO_4\rightarrow CuSO_4 \cdot 5H_2O$
Sauerstoff (O)	Iod wird in flüssiger organischer Verbindung gelöst	Farbwechsel von violett zu gelb-braun	Iod-Komplex
Stickstoff (N)	Zusatz von Natriumhydroxidlösung, Prüfung des entweichenden Gases mit feuchtem Indikatorpapier	Blaufärbung des Indikatorpapiers (alkalischer pH)	Ammoniak $NH_3+H_2O\rightarrow NH_4^+ +OH^-$ $H_3+H_2O\rightarrow NH_4^+ +OH^$
Schwefel (S)	1. Organischer Stoff wird mit Kaliumnitrat geschmolzen, die gelöste Schmelze wird in eine Bariumchloridlösung gegeben	1. weisser Niederschlag	1. Sulfat-Ion $Ba^2+ SO_4^{2-}\rightarrow BaSO_4 \downarrow$
Schwefel (S)	2. Organischer Stoff wird erhitzt und das entstehende Gas wird mit Blei(II)-acetatpapier geprüft	2. Schwarzfärbung	2. Sulfid-Ion $Pb^{2+}+ S^{2-} \rightarrow PbS$
Halogene	Organischer Stoff wird auf einem Kupferdraht erhitzt (Bleisteinprobe)	Grünfärbung der Brennerflamme	Kupfer(II)-halogene

Flammenfärbung

Die Flammenfärbung wird oft als Vorprobe bei einer qualitativen Analyse genutzt. Dabei wird die zu untersuchende Probe fein gemörsert und mit einigen Tropfen Salzsäure versetzt. Die Säure sorgt für eine Bildung von Chloriden, die besonders leicht verdampfen (z.B. Natriumchlorid). Dann wird die Probe auf einem vorher ausgeglühten Magnesiumstäbchen in die rauschende Brennerflamme gehalten. Hierbei wird die blau, rauschende Flamme des Bunsenbrenners genutzt. Die hohe Temperatur sorgt dafür, dass die Elektronen auf eine höhere Schale angehoben werden, der angeregte Zustand. Die Elektronen fallen nach kurzer Zeit in ihren Grundzustand zurück, dabei wird Energie frei. Diese Energie wird in Form von Photonen, also Licht, frei. Je nach Wellenlänge des Lichts siehst Du die unterschiedlichen Farben der Elemente.

Gewisse Alkali- und Erdalkalimetalle führen zu einer Färbung der Flamme. Natrium sorgt beispielsweise für eine gelbe Färbung der Flamme, Lithium hingegen führt zu einer Rotfärbung. In der Tabelle findest Du die Flammenfärbungen einiger Alkalimetalle.

Alkalimetalle	Flammenfärbung
Natrium (Na)	gelb
Lithium (Li)	rot
Kalium (K)	violett
Rubidium (Rb)	dunkelrot
Caesium (Cs)	blau-violett

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Die Färbungen der Erdalkalimetalle findest Du in der nachfolgenden Tabelle.

Erdalkalimetalle	Flammenfärbung
Calcium (Ca)	orange-rot
Strontium (Sr)	rot
Barium (Ba)	grün