Magnesium: Identitätsprüfung
Wie man Magnesium über die Hydroxidfällung, deren Auflösung in Ammoniumchlorid und die Fällung als Magnesiumammoniumphosphat sicher identifiziert.
Das Wichtigste in Kürze
- Die Magnesium-Identitätsprüfung kombiniert die Fällung von \(\ce{Mg(OH)2}\) mit Ammoniak, dessen Auflösung in \(\ce{NH4Cl}\) und die Fällung als Magnesiumammoniumphosphat.
- Mit verdünntem Ammoniak oder im stark alkalischen Milieu fällt weißes \(\ce{Mg(OH)2}\).
- Ammoniumchlorid löst \(\ce{Mg(OH)2}\), weil \(\ce{NH4+}\) die \(\ce{OH-}\)-Konzentration so begrenzt, dass das Löslichkeitsprodukt nicht erreicht wird; ein Amminkomplex ist nicht beteiligt.
- Mit Hydrogenphosphat fällt in ammoniakalisch-ammoniumchloridhaltiger Lösung weißes, kristallines \(\ce{MgNH4PO4*6H2O}\), nicht \(\ce{Mg3(PO4)2}\).
- \(\ce{MgSO4}\) ist gut löslich, und Hydrogentartrat fällt Magnesium nicht.
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Worum es geht
Die Identitätsprüfung auf Magnesium verbindet zwei Fällungen, eine mit Ammoniak und eine mit Hydrogenphosphat. Man braucht sie für Magnesiumsalze in Arzneimitteln, etwa Magnesiumsulfat oder Magnesiumcitrat.
| Nachweis | Reagenz und Bedingungen | Beobachtung |
|---|---|---|
| Phosphatfällung | \(\ce{Na2HPO4}\) in ammoniakalisch-ammoniumchloridhaltiger Lösung | weißer, kristalliner Niederschlag von \(\ce{MgNH4PO4*6H2O}\) |
| Hydroxidfällung | verdünnte Ammoniak-Lösung oder stark alkalisches Milieu | weißer Niederschlag von \(\ce{Mg(OH)2}\) |
| Auflösung des Hydroxids | Zusatz von \(\ce{NH4Cl}\) | Niederschlag löst sich, Lösung wird klar |
Hydroxid- und Phosphatfällung
Die Prüfung läuft in drei Schritten ab. Zuerst fällt das Hydroxid, dann löst es sich in Ammoniumchlorid wieder auf. In dieser gepufferten Lösung bestätigt schließlich die Phosphatfällung das Magnesium.
Hydroxidfällung und Ammoniumchlorid
Versetzt man eine Magnesiumsalzlösung mit verdünnter Ammoniak-Lösung, fällt weißes \(\ce{Mg(OH)2}\). Im stark alkalischen Milieu, etwa mit Natronlauge, fällt es ebenfalls. Dort wird das Löslichkeitsprodukt sicher überschritten.
\[\ce{Mg^2+ + 2 NH3 + 2 H2O -> Mg(OH)2 v + 2 NH4+}\]
Gibt man Ammoniumchlorid zu, löst sich der Niederschlag wieder. Ammonium-Ionen fangen Hydroxid-Ionen ab und bilden mit Ammoniak einen Puffer. Die \(\ce{OH-}\)-Konzentration bleibt dadurch so niedrig, dass das Löslichkeitsprodukt von \(\ce{Mg(OH)2}\) nicht erreicht wird. Man kann sich \(\ce{NH4+}\) wie eine Bremse für die Basizität vorstellen.
\[\ce{Mg(OH)2 + 2 NH4+ -> Mg^2+ + 2 NH3 + 2 H2O}\]
Die Auflösung beruht allein auf dieser Begrenzung der Hydroxidkonzentration. Anders als Kupfer bildet Magnesium in wässriger Lösung keinen stabilen Amminkomplex, und auch Chlorid komplexiert es nicht.
Fällung als Magnesiumammoniumphosphat
In der klaren, ammoniakalisch-ammoniumchloridhaltigen Lösung fällt mit Natriummonohydrogenphosphat oder Diammoniumhydrogenphosphat ein weißer, kristalliner Niederschlag. Er besteht aus Magnesiumammoniumphosphat-Hexahydrat. Der Puffer hält dabei das Hydroxid in Lösung und liefert zugleich das eingebaute Ammonium.
\[\ce{Mg^2+ + NH3 + HPO4^2- + 6 H2O -> MgNH4PO4*6H2O v}\]
Die Magnesium-Identitätsprüfung wird im Examen gerne gefragt. Achte auf das Produkt: Es fällt weißes, kristallines \(\ce{MgNH4PO4*6H2O}\), das Ammonium enthält, nicht Magnesiumphosphat \(\ce{Mg3(PO4)2}\).
Abgrenzung falscher Produkte
Magnesiumoxid entsteht bei keinem Schritt, denn alles läuft in wässriger Lösung ohne Glühen ab. Sulfat taugt nicht als Fällungsreagenz, weil \(\ce{MgSO4}\) gut löslich ist. Natriumhydrogentartrat fällt Magnesium ebenfalls nicht, es dient dem Nachweis von Kalium. Die Grenzprüfung auf Magnesium mit Oxin gehört zum Aluminium.
Quiz
Aussage 1
Die Auflösung von \(\ce{Mg(OH)2}\) in ammoniakalischer Ammoniumchlorid-Lösung beruht auf der Bildung des Komplexes \(\ce{[Mg(NH3)4]^2+}\).
Magnesium bildet in wässriger Lösung keinen stabilen Amminkomplex. Ursache ist allein die durch \(\ce{NH4+}\) begrenzte \(\ce{OH-}\)-Konzentration.
Aussage 2
Der weiße, kristalline Niederschlag, der mit Natriummonohydrogenphosphat in ammoniakalisch-ammoniumchloridhaltiger Lösung entsteht, ist Magnesiumphosphat \(\ce{Mg3(PO4)2}\).
Es fällt Magnesiumammoniumphosphat-Hexahydrat \(\ce{MgNH4PO4*6H2O}\), das Ammonium im Gitter enthält.
Aussage 3
Frisch gefälltes \(\ce{Mg(OH)2}\) löst sich in Ammoniumchlorid-Lösung, weil \(\ce{NH4+}\) die Hydroxidkonzentration unter den für das Löslichkeitsprodukt nötigen Wert drückt.
Ammonium bildet mit Ammoniak einen Puffer und fängt \(\ce{OH-}\) ab, sodass das Löslichkeitsprodukt von \(\ce{Mg(OH)2}\) nicht erreicht wird.
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