Aufschluss (Chemie)


Aufschluss (Chemie)

Ein Aufschluss ist ein Vorgang der anorganisch-chemischen Analytik, in dem schwerlösliche Stoffe, sehr häufig Oxide, Silikate oder Sulfate, unter Zuhilfenahme von Aufschlussmitteln in eine säure- oder wasserlösliche Verbindung überführt werden.

Ein chemisches Lösen kann jedoch die Substanz und die Matrix chemisch verändern. Mögliche Fehlerquellen beim Aufschluss sind:

  • Substanzverlust durch Verflüchtigung
  • Adsorption an Aufschlussgefäßen
  • Kontamination durch Aufschlussmittel

Soda-Pottasche-Aufschluss

Beim Soda-Pottasche-Aufschluss, auch alkalischer Aufschluss genannt, wird ein Gemisch aus Soda (Natriumcarbonat) und Pottasche (Kaliumcarbonat) im Verhältnis 1 : 1 hergestellt und in etwa sechsfacher Menge zusammen mit der Stoffprobe aufgeschmolzen. Der Zusatz von Kaliumcarbonat dient primär dem Herabsetzen der Schmelztemperatur des Gemenges (Eutektikum) - von über 850 °C auf ca. 712 °C.[1]

Beispiele:

  • Soda-Pottasche-Aufschluss von Aluminiumoxid
$ \mathrm {Al_2O_3 + Na_2CO_3 \longrightarrow 2 \ NaAlO_2 + CO_2 } $
  • Soda-Pottasche-Aufschluss von Bariumsulfat
$ \mathrm {BaSO_4 + Na_2CO_3 \longrightarrow BaCO_3 + Na_2SO_4 } $

Saurer Aufschluss

Zum Aufschluss basischer Metalloxide eignet sich das Aufschmelzen mit Kaliumhydrogensulfat im Verhältnis 1 : 6.

$ \mathrm { 2 \ KHSO_4 \longrightarrow SO_3 + \ K_2SO_4 + \ H_2O } $
  • Der Aufschluss erfolgt durch Schwefeltrioxid, das zu Sulfatanionen weiterreagiert.

Beispiele:

$ \mathrm {Fe_2O_3 + 6 \ KHSO_4 \longrightarrow Fe_2(SO_4)_3 + 3 \ H_2O + 3 \ K_2SO_4 } $
  • Aufschluss von Eisen(III)-oxid mit Kaliumdisulfat (Verhältnis 1 : 3)
$ \mathrm {Fe_2O_3 + 3 \ K_2S_2O_7 \longrightarrow Fe_2(SO_4)_3 + 3 \ K_2SO_4 } $

Freiberger Aufschluss

Der Freiberger Aufschluss, benannt nach der Bergakademie Freiberg, wird auch als sulfurierender Aufschluss bezeichnet. Schwerlösliche Oxide von Metallionen, die Thiosalze bilden, können zu löslichen Thioverbindungen umgesetzt werden. Dazu wird die Substanz mit der sechsfachen Menge eines Gemisches aus gleichen Teilen Schwefel und Natriumcarbonat geschmolzen.

Beispiel: Freiberger Aufschluss von Zinnstein SnO2 zu Thiostannat-Ionen SnS32−

$ \mathrm {2 \ SnO_2 + 2 \ Na_2CO_3 + 9 \ S \longrightarrow 2 \ Na_2SnS_3 + 2 \ CO_2 + 3 \ SO_2} $

Oxidationsschmelze

3 Tiegel mit Oxidationsschmelzen als Nachweisreaktionen für Mangan und Chrom: Blaugrün als Manganat, gelb als Chromat)

Säureunlösliche oxidierbare Substanzen wie Chrom(III)-oxid und Braunstein können unter Zuhilfenahme einer Oxidationsschmelze aufgeschlossen werden. Hierzu wird die Substanz mit bis zur dreifachen Menge einer Mischung aus Natriumcarbonat und Kaliumnitrat im Porzellantiegel aufgeschmolzen. Dabei wird die Substanz oxidiert und das zugesetzte Nitrat zu Nitrit reduziert.

Die Oxidationsschmelze ist gleichzeitig in der qualitativ-anorganischen Analytik eine Nachweisreaktion für Chrom- und Mangansalze in der Ammoniumsulfidgruppe im Kationentrennungsgang.

Beispiele:

  • Oxidationsschmelze von grünem Chrom(III)-oxid zu gelbem Chromat
$ \mathrm {Cr_2O_3 + 2 \ Na_2CO_3 + 3 \ KNO_3 \longrightarrow} $ $ \mathrm{2 \ Na_2CrO_4 + 2 \ CO_2 + 3 \ KNO_2 } $
  • Oxidationsschmelze von Eisen(II)-chromit (Chromit) mit Kaliumcarbonat und Natriumnitrat zu gelbem Chromat und Eisen(III)-oxid
$ \mathrm {2 \ Fe(CrO_2)_2 + 4 \ K_2CO_3 + 7 \ NaNO_3 \longrightarrow} $ $ \mathrm{ Fe_2O_3 + 4 \ K_2CrO_4 + 7 \ NaNO_2 + 4 \ CO_2} $

Weitere Verfahren

Eine weitere Methode zum Aufschluss schwerlöslicher Stoffe, speziell für Platin, Gold ist das Kochen in Königswasser (siehe auch Königswasseraufschluss) mit anschließendem "Abrauchen" (Entfernen von Säurerückständen).

Für Feststoffe wird vereinzelt auch der Natrium-Aufschluss eingesetzt, besonders zur Analyse der einfachen Anionen (z.  B. Chlorid-Ionen). Dabei wird die Probe mit elementarem Natrium im Glasröhrchen erhitzt, mit Wasser aufgenommen und filtriert.

Es gibt auch das Prinzip des Mikrowellenaufschlusses, dieser erfolgt über die direkte Energieübertragung auf Dipole (Erwärmung polarer Lösungsmittel). Durch das sich rasch ändernde elektrische Feld der Mikrowelle werden die Wassermoleküle in Rotationsbewegungen versetzt und erwärmen sich so durch die "innere Reibung". Vorteil: gleichmäßige Erwärmung der Probe und somit verkürzte Aufschlusszeit.

Daneben gibt es einen Aufschluss mit einem Gemisch aus Chlorsäure und Perchlorsäure.[2]

Literatur

  • Jander, Blasius: Lehrbuch der analytischen und präparativen anorganischen Chemie. 16. Auflage. S.Hirtzel Verlag, Stuttgart 2006, ISBN 978-3-7776-1388-8

Weblinks

Einzelnachweise

  1. Jander G, Blasius E (1983) Lehrbuch der analytischen und pr/iparativen anorganischen Chemie. Hirzel, Stuttgart, S- 131 f.
  2. Bernhard Schreiber: Spurenanalytik, in: Herbert Feltkamp, Peter Fuchs, Heinz Sucker (Herausgeber): Pharmazeutische Qualitätskontrolle, Georg Thieme Verlag, 1983, S. 353, ISBN 3-13-611501-5.