Ko­or­di­na­ti­ve Bin­dung am Bei­spiel der Bil­dung von Kom­plex­ver­bin­dun­gen beim Nach­weis von Na­tur­stof­fen (SV)

Bil­dungs­plan­be­zug In­halts­be­zo­ge­ne

Kom­pe­ten­zen

3.4.4 Na­tur­stof­fe

(17) die ko­or­di­na­ti­ve Bin­dung am Bei­spiel von Nach­weis­re­ak­tio­nen in der Na­tur­stoff­che­mie als Wech­sel­wir­kung zwi­schen Me­tall-Kat­io­nen und Teil­chen mit frei­en Elek­tro­nen­paa­ren be­schrei­ben (TOL­LENS-Probe oder BE­NE­DICT-Probe, Bi­uret-Re­ak­ti­on)

Pro­zess­be­zo­ge­ne Kom­pe­ten­zen

2.1 Er­kennt­nis­ge­win­nung

(1) che­mi­sche Phä­no­me­ne er­ken­nen, be­ob­ach­ten und be­schrei­ben

(10) Mo­del­le und Si­mu­la­tio­nen nut­zen, um sich na­tur­wis­sen­schaft­li­che Sach­ver­hal­te zu er­schlie­ßen

2.2 Kom­mu­ni­ka­ti­on

(4) che­mi­sche Sach­ver­hal­te unter Ver­wen­dung der Fach­spra­che und ge­ge­be­nen­falls mit­hil­fe von Mo­del­len und Dar­stel­lun­gen be­schrei­ben, ver­an­schau­li­chen oder er­klä­ren

Pro­blem­stel­lung und Leit­fra­ge

Pro­blem­stel­lung und Leit­fra­ge Bei Nach­weis­re­ak­tio­nen auf re­du­zie­ren­de Ei­gen­schaf­ten wer­den Me­tall-Ionen re­du­ziert:

Tol­lens-Probe: Ag⁺ + e^- → Ag

Fehling- oder Be­ne­dict-Probe: Cu²⁺ + e^- → Cu⁺ (in Cu₂O)

Die Nach­weis­re­ak­tio­nen fin­den in al­ka­li­scher Lö­sung statt. So­wohl Sil­ber­hy­droxid als auch Kup­fer(II)-hy­droxid sind je­doch schwer lös­lich.

Leit­fra­ge: Wie ge­lingt es, dass Sil­ber-Ionen bzw. Kup­fer(II)-Ionen in Lö­sung blei­ben und kei­nen Sil­ber­hy­droxid- bzw. Kup­fer(II)-hy­droxid-Nie­der­schlag bil­den?

Ma­te­ria­li­en

• 4 Re­agenz­glä­ser
• 4 Be­cher­glä­ser 100 mL
• Mess­zy­lin­der 50 mL
• 4 Kunst­stoff­pi­pet­ten

Che­mi­ka­li­en

• Na­tron­lau­ge c = 0,1 mol/L
• Sil­ber­ni­trat-Lö­sung c = 0,1 mol/L
• Am­mo­ni­ak-Lö­sung w = 10%
• Fehling I und Fehling II Re­agenz
• Kup­fer(II)-sul­fat-Lö­sung (3,5g CuSO₄·5 H₂O   ge­löst in 50 mL Was­ser)
• Ka­li­um­na­tri­um­tar­trat-Lö­sung (15g NaKC₄H₄O₆ · 4 H₂O ge­löst in 50 mL  Was­ser)

Durch­füh­rung

Schutz­bril­le!

Ver­such 1: Das Tol­lens-Re­agens

Das Tol­lens-Re­agens Fül­len Sie etwa 1 cm hoch Na­tron­lau­ge (c = 0,1 mol/L) in ein Re­agenz­glas und fügen Sie 3 Trop­fen Sil­ber­ni­trat-Lö­sung (c = 0,1 mol/L) hinzu.

Trop­fen Sie an­schlie­ßend so lange Am­mo­niak­lö­sung (w = 10%) hinzu, bis sich der Nie­der­schlag auf­löst. (Abzug)

Ver­such 2: Fehling-Probe – ge­nau­er be­trach­tet

Vor­ver­such:

Fül­len Sie etwa 1 cm hoch Fehling I - Lö­sung in ein Re­agenz­glas. Trop­fen Sie mit einer Pi­pet­te lang­sam etwa die glei­che Menge Fehling II – Lö­sung zu und be­ob­ach­ten Sie.

Schüt­teln Sie das Re­agenz­glas vor­sich­tig und be­ob­ach­ten Sie er­neut.

Ver­such:

Fül­len Sie etwa 1 cm hoch Na­tron­lau­ge (c = 0,1 mol/L) in ein Re­agenz­glas und fügen Sie 5 Trop­fen der Kup­fer­sul­fat-Lö­sung hinzu.

Trop­fen Sie an­schlie­ßend so lange Ka­li­um­na­tri­um­tar­trat-Lö­sung hinzu, bis sich der Nie­der­schlag auf­löst.

Aus­wer­tung

A1 Ver­glei­chen Sie Ihre Be­ob­ach­tun­gen von V1 vor und nach Zu­ga­be der Am­mo­niak­lö­sung und von V2 vor und nach Zu­ga­be der Ka­li­um­na­tri­um­tar­trat­lö­sung. Er­klä­ren Sie die Ver­än­de­run­gen.

A2 Er­klä­ren Sie die Zu­sam­men­set­zung des Diamm­in­sil­ber(I)-Kom­ple­xi­ons an­hand der Ta­bel­le mit Hilfe fol­gen­der Fach­be­grif­fe: Zen­tral­teil­chen, Li­gand, Ko­or­di­na­ti­ons­zahl, ko­or­di­na­ti­ve Bin­dung.

A3 Er­gän­zen Sie die An­ga­ben zum Te­traaqua­kup­fer(II)-Kom­ple­xi­on in der Ta­bel­le.

A4 Tar­trat-Ionen sind die zwei­fach ne­ga­tiv ge­la­de­nen Säu­re­rest-Anio­nen der Wein­säu­re (2,3-Di­hy­droxy­butan­di­säu­re). Tar­trat-Ionen sind die Li­gan­den beim Fehling-Re­agenz. Bei der Be­ne­dict-Probe wer­den Ci­trat-Ionen als Li­gan­den ge­nutzt. Ci­trat-Ionen sind die drei­fach ne­ga­tiv ge­la­de­nen Säu­re­rest-Anio­nen der Ci­tro­nen­säu­re (2-Hy­droxy­pro­pan-1,2.3-tri­c­ar­bon­säu­re). Zeich­nen Sie die Struk­tur­for­meln der bei­den Ionen und be­grün­den Sie die Eig­nung als Li­gand.