Nachweis und Trennung Hydrogensulfat/Sulfat

Anorganische Chemie.

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Kermit
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Nachweis und Trennung Hydrogensulfat/Sulfat

Beitrag von Kermit »

Ich komme nicht weiter.
Ich wollte Ammoniumsulfat aus Ammoniumhydrogensulfat darstellen und durch Umkristallisieren reinigen.
Wie kann ich nachweisen das kein Hydrogensulfat im Sulfat mehr vorhanden ist?
Genauso umgekehrt, das kein Sulfat im Hydrogensulfat vorhanden ist?
Das Internet ist in dieser Hinsicht unbrauchbar. Auch meine Literatur hilft nicht weiter.
Sehr verwundert hat mich auch, das die physikalischen Daten zu den Stoffen je nach Quelle sehr differieren.
Löslichkeit von NH4HSO4 in Wasser bei 20°C wird zwischen 115g/L bis 1000g/L angegeben.
Zersetzungstemperatur von NH4HSO4 120°C bis 147°C.
Zersetzungstemperatur von (NH4)2SO4 100°C bis 280°C.
Ich wollte eigentlich fraktioniert Umkristallisieren aber in Ermangelung von konkreten Daten schwierig.
Beim Zufügen von Ammoniaklösung zu NH4HSO4-Lösung ist bei PH4,5 die Lösung von klar auf gelb umgeschlagen.
Was ist da passiert?
Beim Auskristallisieren war das Salz auch leicht bräunlich. Nach Einengen und weiterem Kristallisieren schneeweiß.
IMG_Klar.jpg
IMG_Gelb.jpg
Ich hoffe diese Fragen sind nicht zu banal.
Ich bitte um Welpenschutz :)

Glaskocher
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Re: Nachweis und Trennung Hydrogensulfat/Sulfat

Beitrag von Glaskocher »

Beschreibe bitte mal Dein bisheriges Vorgehen, oder gib uns die Rezepturen, mit denen Du arbeitest. Das hilft enorm bei der Lösungsfindung.


Dein Ansatz, über den pH-Wert zu gehen ist schon mal gut. Beim Ammoniumsulfat, (NH4)2SO4, kannst Du ruhig einen kleinen Überschuß an Ammoniak in der Lösung haben, um das Hydrogensulfat sicher zu unterdrücken. Beim Trocknen verdunstet der Überschuß Ammoniak und stört nicht mehr. Beim Ammoniumhydrogensulfat müßtest Du einen geringen Überschuß an Schwefelsäure in der Lösung haben. Ich habe im Moment nicht die vollständigen Vorschriften zu beiden Verbindungen vorliegen, glaube aber, daß man sie mit Ethanol waschen könnte, um Reste Mutterlauge zu entfernen.

Als Analytik empfehle ich das Sulfat (auch Hydrogensulfat) mit überschüssigem Bariumchlorid zu fällen und entweder gravimetrisch den Niederschlag oder den Überschuß komplexometrisch zu bestimmen.

Das Ammonium ist etwas mehr Aufwand, da man es nach Kjeldahl zuerst mit überschüssiger Natronlauge freisetzt und dann per Wasserdampfdestillation austreibt, um es in der Vorlage acidimetrisch zu bestimmen.


Du brauchst vermutlich Daten zur Löslichkeit beider Verbindungen.
Löslichkeitstabelle Wikipedia
loslichkeit-anorganischer-verbindungen
Grob kannst Du annehmen, daß die Kaliumverbindungen sich ähnlich den Ammoniumverbindungen verhalten, wenn Du keine exakten Treffer findest. Im zweiten Link sind oft mehrere Temperaturen je Salz mit Werten versehen.

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mgritsch
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Re: Nachweis und Trennung Hydrogensulfat/Sulfat

Beitrag von mgritsch »

Sulfat und Hydrogensulfat sind nur Dissoziationsstufen derselben Säure und was vorliegt ist ausschließlich vom pH abhängig. „Nachweisen“ kann man das also im engeren Sinne nicht, so wie man evtl die Anwesenheit oder Abwesenheit von Fremdionen nachweisen könnte. Wie glaskocher schreibt, ggfs einen kleinen Überschuss NH3 rein und du bist sicher quantitativ. Reines Ammoniumsulfat ist immer noch schwach sauer (Salz einer schwachen Base mit starker Säure). Wenn du es mit pH kontrollieren willst würde ich so ca pH 6 erwarten, aus dem Bauch...

Gelbe Farbe kann nur von Verunreinigungen stammen.
Die bleiben beim kristallisieren wohl eh in der Mutterlauge zurück :)

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lemmi
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Re: Nachweis und Trennung Hydrogensulfat/Sulfat

Beitrag von lemmi »

Als Analytik empfehle ich das Sulfat (auch Hydrogensulfat) mit überschüssigem Bariumchlorid zu fällen und entweder gravimetrisch den Niederschlag oder den Überschuß komplexometrisch zu bestimmen.

Das Ammonium ist etwas mehr Aufwand, da man es nach Kjeldahl zuerst mit überschüssiger Natronlauge freisetzt und dann per Wasserdampfdestillation austreibt, um es in der Vorlage acidimetrisch zu bestimmen.
Für beides haben wir Anleitungen: Sulfatbestimmung, Ammoniakbestimmung.

Wo hast du denn Ammoniumhydrogensulfat her? Das ist mir noch nie begegnet (was allerdings nichts heißen muss 8) ). Ammoniumsulfat ist doch einfach zu bekommen. Und wieso ist es bräunlich? Das sind die Salze nicht, es sei denn, sie sind sehr unrein (Düngerqualität oder so).
"Alles sollte so einfach wie möglich gemacht werden. Aber nicht einfacher."(A. Einstein 1871-1955)

"Wer nur Chemie versteht, versteht auch die nicht recht!" (G.C. Lichtenberg, 1742 - 1799)

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Kermit
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Re: Nachweis und Trennung Hydrogensulfat/Sulfat

Beitrag von Kermit »

Wow,
danke für die schnellen Antworten.
@mgritsch darauf hat sich meine Fragestellung bezogen.
Ich suchte nach einem Nachweis um in (NH4)2SO4 Lösung HSO4- Ionen nachweisen zu können, beziehungsweise ob so etwas relativ einfach möglich ist.
Da ich ja bis PH 7 Ammoniaklösung zugefügt habe sollte alles NH4HSO4 sicher umgesetzt sein.
Ich vermute auch das die gelbe Färbung an Verunreinigungen der Schwefelsäure aus dem vorhergehenden Versuch lag, nur das diese Färbung anschliessend beim Einleiten von Ammoniaklösung erst bei PH 4-5 auftrat wunderte mich. Bei PH 1 war die Lösung kristallklar.
Die ziemlich alte Säure war schon sehr dunkel. Hat aber dennoch alles erfolgreich geklappt.
Nur die erste Fraktion beim Umkristallisieren des Ammoniumsulfates ist gelb/orange. Nach Einengen sind alle weiteren schneeweiß.

@lemmi, mir geht es um den Weg dorthin. Ich habe seit vielen Jahren in der Chemie nichts mehr gemacht und taste mich langsam vor.
Macht aber dennoch viel Freude. :D

Glaskocher
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Re: Nachweis und Trennung Hydrogensulfat/Sulfat

Beitrag von Glaskocher »

Welche Elemente waren im vorherigen Versuch beteiligt, beziehungsweise was wurde da gemacht? Ich tippe mal auf Eisen(III)-Verbindungen. Wenn das Eisen beim Anheben des pH-Wertes als Hydroxid fällt, dann kann das zuerst ockergelbe Trübungen erzeugen und bei steigendem pH-Wert zu orangebraunen Flocken zusammenballen.

Was passiert mit der Farbe, wenn Du dir farbige Kristallfraktion in Wasser löst und die Lösung stehen läßt? Ich vermute, daß sich die Farbe dann am Boden absetzt und Du die überstehende Lösung abdekantieren kannst.

Falls die Farbe aus anderer Quelle stammt, dann brauchen wir eventuell eine andere Strategie (heiß mit A-Kohle behandeln...) überlegen.


Um da bessere Tipps geben zu können sind Konzentrationen, pH-Werte und Temperaturen bei der Synthese und später bei Beginn und Ende der Kristallisation hilfreich. Daran kann man mit Hilfe von Löslichkeitsdaten ablesen, wie hoch die Übersättigung war und ob eventuell der pH-Wert irgendwie daneben gelegen hatte, um Sortenreine Kristalle zu ernten.

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mgritsch
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Re: Nachweis und Trennung Hydrogensulfat/Sulfat

Beitrag von mgritsch »

Mal kurz gerechnet:
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Die orange Linie ist der Anteil Hydrogensulfat. Ab pH 5 praktisch nicht mehr vorhanden.

Was deine Bilder betrifft - ich hoffe du hast das pH-Meter nicht sehr lange (stundenlang) in der Lösung gehabt... so konzentrierte Ammoniumsalz-Lösung, das diffundiert durch das Diaphragma in die Referenzelektrode und stört dort wegen Komplexbildung mit Silber den Bezugswert empfindlich.

Ob es für das Produkt wirklich eine extra Reinigung mit Aktivkohle braucht... bisschen Overkill. Was sich filtrieren lässt weg, den Rest macht die Kristallisation. Es sei denn du willst bis zur Trockene eindampfen.

Kermit
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Re: Nachweis und Trennung Hydrogensulfat/Sulfat

Beitrag von Kermit »

Ich denke auch das es keinen Sinn macht den letzten Rest noch heraus zu quetschen.
Es ging nur um den Vorgang.
Ich bin gerade nochmals bei der Umkristallisierung. Die Verunreinigungen habe ich schon weitgehend abgetrennt. Die werden entsorgt.
Die Sonde war nur für wenige Minuten in der Lösung bis die Neutralisation erreicht war.
Der Wert der Pufferlösungen (ph4 + ph7) war aber auch anschließend noch fast identisch.
Also bei dem Ammoniumsulfat bin ich mir nach deinem Diagramm sicher, das da kaum noch Spuren von Hydrogensulfat vorhanden sind.
Ob bei der NH4HSO4 Lösung der ph-Wert deinen Tabellenwert erreicht hat kann ich nicht sagen. Unter ph1 war er.
@Glaskocher, ich werde künftig präziser sein,... :oops:

Jedenfalls: es macht Freude!! Das Forum als auch das Laborieren!

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