Berthelot-Reaktion


Berthelot-Reaktion

Die Berthelot-Reaktion benannt nach dem französischen Chemiker Marcelin Berthelot ist die Reaktion von Ammoniak zum blaugefärbten Indophenol-Ion. Die Reaktion wird beim quantitativen Nachweis von Ammoniak bzw. Ammonium in wässriger Lösung verwendet.

Reagenzien

Für die Reaktion werden folgende Reagenzien benötigt:[1]

  • Base:
    Die Reaktion findet im alkalischen Medium statt. Deswegen muss vorher die Ammoniaklösung auf einen pH-Wert von ca 13 gebracht werden
  • Chlorierungsmittel:
    Hier hat sich Hypochlorit (OCl) als brauchbar herausgestellt. Nach DIN ist allerdings Dichlorisocyanursäure zu verwenden.
  • Phenol:
    Für den Mechanismus ist es egal, welche Phenolverbindung verwendet wird. In der Praxis hat sich Thymol (2-Isopropyl-5-methylphenol) wegen seiner höheren Stabilität und Geschwindigkeit bewährt. Hier verlangt die DIN Natriumsalicylat.
  • Katalysator:
    Zur Katalyse der Reaktion wird meistens der Komplex Nitroprussid verwendet. Es ist möglich, Mn(II)-Ionen als weniger giftige Alternative einzusetzen.[2]

Mechanismus

Da die Reaktion im alkalischen Medium (pH = 13) stattfindet, liegt sämtliches Ammoniak als NH3 vor, weil sich das Gleichgewicht der Reaktion nach dem Prinzip von Le Chatelier stark auf die Seite von Ammoniak verlagert:

$ \mathrm{NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-} $

Ammoniak reagiert im zweiten Schritt mit Hypochlorit zu Monochloramin:

$ \mathrm{NH_3 + OCl^- \longrightarrow NH_2Cl + OH^-} $

Im dritten Schritt reagiert das Monochloramin mit Thymol zu N-Chlor-2-isopropyl-5-methylchinon-monoimin. (Diese Reaktion wird vom Nitroprussid katalysiert.)

Thymol+monochloramin.svg

Im vierten Schritt reagiert N-Chlor-2-isopropyl-5-methylchinon-monoimin mit einem weiteren Thymolmolekül zum entsprechenden Indophenol. Im alkalischen Medium liegt das entstandene Indophenolmolekül in seiner blauen Basenform vor:

Thymol+monoimin-indophenol.svg

Konzentrationsbestimmung

Die Konzentration kann photometrisch bestimmt werden. Die Bestimmungsgrenzen für dieses Verfahren liegen bei ca. 0,01 mg/l und bei ca. 3,5 mg/l Ammonium/Ammoniak

Einzelnachweise

  1. B. Känel, K. Mez, Microbial Ecology Group der Universität Zürich, Laboratory Methods, Ammonia colorimetric
  2. Tsuboi, T.; Hirano, Y.; Shibata, Y.; Motomizu, S.: Sensitivity Improvement of Ammonia Determination Based on Flow-Injection Indophenol Spectrophotometry with Manganese(II) Ion as a Catalyst and Analysis of Exhaust Gas auf Thermal Power Plant, Analytical Sciences, October 2002, Vol. 18, S. 1141/4.