Sulfat: Fällung als Bariumsulfat
Sulfat wird mit Bariumchlorid in salzsaurer Lösung als weißes Bariumsulfat gefällt, und eine nachgeschaltete Iodprobe schließt Sulfit und Dithionit aus.
Das Wichtigste in Kürze
- Der Sulfatnachweis des Arzneibuchs beruht auf der Fällung von schwerlöslichem Bariumsulfat mit Bariumchlorid in salzsaurer Lösung.
- Sulfat gibt mit \(\ce{BaCl2}\) in verdünnter Salzsäure einen weißen Niederschlag, weil \(\ce{BaSO4}\) auch im Sauren nicht löslich ist.
- Bleibt die zugesetzte Iodlösung gelb, liegt Sulfat vor; Entfärbung zeigt reduzierendes Sulfit oder Dithionit an.
- Bariumsulfit, -carbonat, -phosphat, -oxalat und -chromat lösen sich in Salzsäure, Thiosulfat und Sulfid liefern kein säurebeständiges weißes Bariumsalz.
- Bei Salzen wie Isoprenalinsulfat weist die Fällung das Sulfat-Gegenion nach, nicht den organischen Wirkstoffteil.
- Aus \(\ce{BaSO4}\) setzt der Sodaauszug (Kochen mit \(\ce{Na2CO3}\)) Sulfat frei, das nach Ansäuern wieder mit \(\ce{BaCl2}\) fällt.
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Worum es geht
Bariumsulfat ist so schwer löslich, dass es selbst in Salzsäure ausfällt. Darauf beruht die Identitätsprüfung auf Sulfat im Arzneibuch. Man braucht sie für anorganische Sulfate und für Arzneistoffe, die als Sulfatsalz vorliegen.
| Nachweis | Reagenz und Bedingungen | Beobachtung |
|---|---|---|
| Fällung als \(\ce{BaSO4}\) | verdünnte Salzsäure, dann Bariumchlorid-Lösung | weißer Niederschlag |
| Iodprobe | verdünnte Iodlösung zur Suspension | bleibt gelb bei Sulfat, Entfärbung zeigt Sulfit oder Dithionit |
| Sodaauszug | Kochen mit \(\ce{Na2CO3}\), Filtrat mit HCl ansäuern, dann \(\ce{BaCl2}\) | Gasentwicklung beim Ansäuern, dann weißer Niederschlag |
Fällung mit Bariumchlorid
Prinzip
Barium-Ionen bilden mit vielen Anionen schwerlösliche Salze. Die meisten davon sind Salze schwacher Säuren. In Salzsäure werden ihre Anionen protoniert, und der Niederschlag löst sich. Bariumsulfat ist so extrem schwer löslich, dass es auch in stark saurer Lösung bestehen bleibt. Die Säure macht den Nachweis also selektiv.
Durchführung und Beobachtung
Man löst die Substanz in Wasser, säuert mit verdünnter Salzsäure an und gibt Bariumchlorid-Lösung zu. Es fällt ein weißer Niederschlag von Bariumsulfat aus.
\[\ce{Ba^2+ + SO4^2- -> BaSO4 v}\]
Der Nachweis funktioniert also gerade im sauren Milieu und ist nicht auf neutrale Lösungen beschränkt. Er erfasst jedes Sulfat-Ion, gleich aus welchem Salz. Alaun (\(\ce{KAl(SO4)2}\)) gibt ebenso einen weißen Niederschlag wie ein Arzneistoffsulfat. Bei Isoprenalinsulfat zeigt die Fällung deshalb das Sulfat-Gegenion an, nicht das Brenzcatechin-Gerüst des Wirkstoffs.
Das Fällungsreagenz muss die Barium-Ionen liefern. Natriumsulfat-Lösung bringt nur weiteres Sulfat mit, deshalb bleibt eine Isoprenalinsulfat-Lösung damit klar.
Kontrolle mit Iodlösung
Zur Suspension gibt man nun wenig verdünnte Iodlösung. Bei reinem Sulfat bleibt die Suspension gelb. Wird sie entfärbt, liegt ein reduzierendes Schwefelanion vor, also Sulfit oder Dithionit. Iod oxidiert diese Ionen zu Sulfat und wird selbst zu farblosem Iodid reduziert:
\[\ce{SO3^2- + I2 + H2O -> SO4^2- + 2I- + 2H+}\]
\[\ce{S2O4^2- + 3I2 + 4H2O -> 2SO4^2- + 6I- + 8H+}\]
Warum braucht man diese Probe, wenn Bariumsulfit doch in Salzsäure löslich ist? Sulfite und Dithionite enthalten fast immer etwas Sulfat, weil Luftsauerstoff sie langsam oxidiert. Sie können deshalb ebenfalls eine Trübung geben. Man kann sich die Iodprobe wie eine Ausweiskontrolle vorstellen: Der Niederschlag zeigt nur, dass Sulfat da ist, die Iodprobe zeigt, ob die Substanz wirklich ein Sulfat ist. Carbonat, Cyanid und Phosphat entfärben die Iodlösung unter diesen Bedingungen nicht.
Der Sulfatnachweis gehört zum Pflichtprogramm: weißes \(\ce{BaSO4}\) aus salzsaurer Lösung, danach Iodlösung, die gelb bleiben muss. Achte darauf, dass die Entfärbung Sulfit oder Dithionit anzeigt und dass die Fällung bei Salzen das Sulfat-Gegenion nachweist.
Störungen und Abgrenzungen
In salzsaurer Lösung fallen die anderen Bariumsalze nicht aus. Bariumsulfit, Bariumcarbonat, Bariumphosphat und Bariumoxalat lösen sich in 2 M Salzsäure. Chromat geht im Sauren in Dichromat über, dessen Bariumsalz löslich ist. Sulfid bildet mit \(\ce{BaCl2}\) oder \(\ce{SrCl2}\) ohnehin keinen weißen, säurebeständigen Niederschlag. Thiosulfat zerfällt beim Ansäuern zu Schwefel und Schwefeldioxid, Bariumsulfat entsteht dabei nicht. Mehr zu diesen Ionen steht bei den reduzierenden Schwefelanionen.
Die Säure ist entscheidend, wie der direkte Vergleich mit Sulfit zeigt:
- neutral: weißer Niederschlag mit \(\ce{BaCl2}\)
- salzsauer: Niederschlag bleibt
- Iodlösung bleibt gelb
- neutral: weißer Niederschlag mit \(\ce{BaCl2}\)
- salzsauer: \(\ce{BaSO3}\) löst sich
- Iodlösung wird entfärbt
Schwerlösliche Sulfate: Sodaauszug
Liegt das Sulfat schon als Bariumsulfat vor, muss man es erst in Lösung bringen. Dazu kocht man die Substanz mit Natriumcarbonat-Lösung. Der große Carbonat-Überschuss verschiebt das Gleichgewicht und setzt genug Sulfat frei:
\[\ce{BaSO4 + CO3^2- <=> BaCO3 + SO4^2-}\]
Man filtriert und säuert das Filtrat mit verdünnter Salzsäure an. Dabei entweicht das überschüssige Carbonat als \(\ce{CO2}\). Anschließend fällt Bariumchlorid-Lösung wieder weißes Bariumsulfat. Die quantitative Auswertung dieser Fällung gehört zur Gravimetrie.
Salzsäure sortiert aus, Barium fällt, Iod kontrolliert: Nur Sulfat gibt einen säurebeständigen weißen Niederschlag, bei dem die Iodlösung gelb bleibt.
Quiz
Aussage 1
Entfärbt sich die nach der Bariumchlorid-Fällung zugesetzte Iodlösung, deutet das auf Sulfit oder Dithionit hin.
Sulfit und Dithionit reduzieren Iod zu farblosem Iodid und werden dabei zu Sulfat oxidiert. Reines Sulfat lässt die Suspension gelb.
Aussage 2
Phosphat stört den Sulfatnachweis, weil Bariumphosphat in 2 M Salzsäure als weißer Niederschlag ausfällt.
Bariumphosphat löst sich in salzsaurer Lösung, da Phosphat protoniert wird. Nur Bariumsulfat fällt unter diesen Bedingungen aus.
Aussage 3
Bei Isoprenalinsulfat weist die Fällung mit Bariumchlorid in salzsaurer Lösung das Brenzcatechin-Strukturelement nach.
Die Fällung erfasst das Sulfat-Gegenion des Salzes, nicht den organischen Wirkstoffteil.
Aussage 4
Im angesäuerten Sodaauszug einer bariumsulfathaltigen Substanz lässt sich Sulfat mit Bariumchlorid-Lösung nachweisen.
Kochen mit Natriumcarbonat setzt Sulfat aus \(\ce{BaSO4}\) frei. Nach Ansäuern mit Salzsäure fällt mit \(\ce{BaCl2}\) erneut weißes Bariumsulfat.
Aussage 5
Sulfit gibt in neutraler Lösung mit Bariumchlorid einen weißen Niederschlag, der sich in Salzsäure auflöst.
Bariumsulfit ist schwerlöslich in Wasser, löst sich aber in Salzsäure. Deshalb fällt es im sauren Sulfatnachweis nicht aus.
Aussage 6
Bariumsulfat löst sich beim Ansäuern mit verdünnter Salzsäure wieder auf.
Bariumsulfat ist so schwer löslich, dass es auch in salzsaurer Lösung als weißer Niederschlag bestehen bleibt. Gerade das macht den Nachweis selektiv.
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