Anorganische Bestandteile

Natrium und Lithium: Fällungsnachweise

Natrium und Lithium bilden nur wenige schwerlösliche Salze; diese Einheit zeigt, welche Fällungen sie trotzdem sicher nachweisen und welche Reagenzien versagen.

Prüfungsrelevanz: gut zu wissen ✓ gelesen
Das Wichtigste in Kürze5 Punkte
  • Natrium und Lithium weist man nach der Flammenfärbung über ihre wenigen schwerlöslichen Salze nach.
  • Natrium bildet mit Kaliumhexahydroxoantimonat(V) einen weißen, kristallinen Niederschlag von \(\ce{Na[Sb(OH)6]}\); ein zweiter Nachweis ist Natriummagnesiumuranylacetat.
  • Antimonat- und Methoxyphenylessigsäure-Fällung erfassen nur das Kation und sind keine Phosphat-Identität.
  • Lithium fällt mit Dinatriumhydrogenphosphat im Alkalischen als \(\ce{Li3PO4}\) und mit Natriumcarbonat beim Erhitzen als \(\ce{Li2CO3}\).
  • \(\ce{LiCl}\) löst sich in Ethanol und Pentan-1-ol besser als \(\ce{NaCl}\); Tetraphenylborat, Hexanitritocobaltat und Natronlauge fällen Lithium nicht.

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Worum es geht

Natrium- und Lithium-Ionen sind farblos, und fast alle ihre Salze lösen sich gut. Nach der Flammenfärbung als Vorprobe sichern wenige gezielte Fällungen den Befund ab, etwa bei Identitätsprüfungen von Natriumsalzen oder Lithiumcarbonat.

Nachweis Reagenz und Bedingungen Beobachtung
Natrium als Antimonat \(\ce{K[Sb(OH)6]}\), neutral bis alkalisch weißer, kristalliner Niederschlag
Natrium als Tripelacetat Magnesiumuranylacetat, essigsauer gelber, kristalliner Niederschlag
Natrium mit Methoxyphenylessigsäure Reagenz, Eiskühlung weißer, in Ammoniak löslicher Niederschlag
Lithium als Phosphat \(\ce{Na2HPO4}\) und \(\ce{NaOH}\), Erwärmen weiße Trübung
Lithium als Carbonat \(\ce{Na2CO3}\), Erhitzen weißer Niederschlag

Natrium

Weil Natrium kaum schwerlösliche Salze bildet, braucht man Reagenzien, deren Natriumsalz ausnahmsweise ausfällt.

Hexahydroxoantimonat-Fällung

Man versetzt die neutrale oder schwach alkalische Probelösung mit Kaliumhexahydroxoantimonat(V). Es entsteht ein weißer, kristalliner Niederschlag von Natriumhexahydroxoantimonat.

\[\ce{Na+ + [Sb(OH)6]- -> Na[Sb(OH)6] v}\]

Natriummagnesiumuranylacetat

Der zweite klassische Weg nutzt ein Tripelacetat. Mit Magnesiumuranylacetat fällt Natrium als Natriummagnesiumuranylacetat \(\ce{NaMg(UO2)3(CH3COO)9 . 9 H2O}\) in gelben Kristallen aus.

Abgrenzung von Phosphat-Identitätsprüfungen

Bei Natriumphosphaten erfassen die Antimonatfällung und die Fällung mit Methoxyphenylessigsäure-Reagenz nur das Kation. Beide sind daher keine Identitätsreaktion auf Phosphat. Sie unterscheiden auch \(\ce{NaH2PO4}\) nicht von \(\ce{Na2HPO4}\). Das Anion weist man über eigene Reaktionen nach, siehe Phosphat.

Angesäuerte Iodid-Stärke- oder Zinkiodid-Stärke-Lösung zeigt Oxidationsmittel an. \(\ce{Na+}\) oxidiert Iodid nicht und bleibt damit unsichtbar. Eine Natriumverunreinigung lässt sich so nicht ausschließen.

Lithium

\(\ce{Li+}\) ist klein und stark polarisierend. Darin ähnelt es dem Magnesium und bildet wie dieses ein schwerlösliches Phosphat und Carbonat.

Phosphat- und Carbonatfällung

Dinatriumhydrogenphosphat fällt im Alkalischen Lithiumphosphat. Die Natronlauge deprotoniert dabei das Hydrogenphosphat.

\[\ce{3 Li+ + HPO4^2- + OH- -> Li3PO4 v + H2O}\]

Lithiumcarbonat ist in Wasser schwer löslich, anders als die übrigen Alkalicarbonate. Mit Natriumcarbonat fällt es beim Erhitzen aus.

\[\ce{2 Li+ + CO3^2- -> Li2CO3 v}\]

Löslichkeit der Chloride in organischen Lösungsmitteln

Lithiumchlorid löst sich gut in Alkoholen wie Ethanol und Pentan-1-ol. Natriumchlorid ist in Pentanol deutlich schwerer löslich. So trennt man Lithium vom Natrium ab. Schüttelt man die Pentanollösung mit Dinatriumhydrogenphosphat und Natronlauge und erwärmt, trübt Lithiumphosphat die wässrige Phase.

Zweiphasiges Reagenzglas, oben klare Pentanolphase, unten getrübte wässrige Phase mit Lithiumphosphat.

Lithiumnachweis nach Abtrennung über Pentan-1-ol: Lithiumphosphat trübt die wässrige Phase.

Ungeeignete Fällungsreagenzien

Die typischen Kaliumreagenzien versagen. Hexanitritocobaltat(III), Tartrat in Essigsäure und Tetraphenylborat fällen nur große Kationen wie \(\ce{K+}\) (Kalium). Auch mit Kaliumsulfat entsteht kein schwerlösliches Doppelsulfat.

Lithiumhydroxid ist gut löslich, Natronlauge fällt Lithium also nicht. Ammoniumoxalat, das Reagenz auf Calcium, lässt die Lösung ebenfalls klar.

Quiz

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Aussage 1

Lithiumchlorid lässt sich mit Pentan-1-ol von Natriumchlorid abtrennen, weil es sich darin besser löst.

\(\ce{LiCl}\) ist in Pentanol gut löslich, \(\ce{NaCl}\) deutlich schwerer. Danach fällt Lithiumphosphat in der wässrigen Phase.

Aussage 2

Natriumtetraphenylborat eignet sich als Fällungsreagenz für Lithium-Ionen.

Tetraphenylborat fällt große Kationen wie \(\ce{K+}\). Lithium weist man über Phosphat oder Carbonat nach.

Aussage 3

Natrium-Ionen ergeben mit Kaliumhexahydroxoantimonat(V) einen gelben, flockigen Niederschlag.

Der Niederschlag von \(\ce{Na[Sb(OH)6]}\) ist weiß und kristallin. Gelb ist das Natriummagnesiumuranylacetat.

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