Nachweis von Vanadium

Geräte:

Reagenzgläser, Spatel und Tropfpipetten

Chemikalien:

Salpetersäure (C, O)


Ammoniakwasser (C, N)


Wasserstoffperoxid (C)


Ammoniumpolysulfid (C, F)


Oxalsäure (Xn)


Zink (F, N)


Wasser
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Probe:
Natriumvanadat (N, T)



Hinweis:

Vorsicht, entstehender Schwefelwasserstoff ist sehr giftig!

Durchführung:

Der Nachweis besteht aus drei einzelnen Proben. Als Probelösung wird eine mit Salpetersäure angesäuerte, verdünnte Natriumvanadatlösung verwendet.
1) Man gibt zu 10mL Probelösung 5 Tropfen 3%iges Wasserstoffperoxid. Eine Rotfärbung zeigt Vanadium an, Molybdän stört diesen Nachweis.
2) Man gibt zu 5mL Probelösung 0,3g Oxalsäure, schwenkt leicht, gibt eine Spatelspitze Zinkpulver hinzu und schüttelt. Eine Blaufärbung zeigt Vanadium an.
3) Zu 10mL ammoniakalischer Probelösung werden 7 Tropfen Ammoniumpolysulfidlösung gegeben. Dann wird mit Salpetersäure angesäuert, wobei braunes Vanadiumsulfid ausfällt. Nach Absetzen des Sulfides ist ein blauer Überstand sichtbar.

Entsorgung:

Ammoniakwasser und Oxalsäure werden neutralisiert und in das Abwasser gegeben. Geringe Mengen Wasserstoffperoxidlösung können ebenfalls in das Abwasser gegeben werden. Überschüssiges Sulfid wird mit Kupfersulfat versetzt und zusammen mit den restlichen Chemikalien zu den Schwermetallabfällen gegeben.

Erklärung:

1) In saurer Lösung reagiert das größtenteils vorliegende VO₂⁺-Kation mit Wasserstoffperoxid unter Bildung eines Peroxovanadium(V)-Komplex:
VO₂⁺ + H₂O₂ + 2 H⁺ ----> [V(O₂)]³⁺ + 2 H₂O

2) Das Zink reduziert mit der Oxalsäure das Vanadium:
2 VO₂⁺ + C₂H₂O₄ + Zn ---> 2 VO²⁺ + ZnO + 2 CO₂ + H₂O
Das Vanadylion ist blau gefärbt.

3) Zuerst bildet sich Thiovanadat:
VO₄^3- + 4 HS^- ---> VS₄^3- + 4 OH^-
Dieses Thiovanadat zerfällt dann bei Säurezusatz zu braunem Vanadium(V)-sulfid:
2 VS₄^3- + 6 H⁺ -----> V₂S₅ + 3 H₂S
Der Schwefelwasserstoff reduziert dann ähnlich Gleichung 2) einen Teil des Vanadium(V), wodurch ein blauer Überstand zu sehen ist.

Bilder:


Peroxovanadium(V)-Komplex


Vanadium(IV)


Braunes Vanadiumsulfid