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Nachweis von Fluorid-Ionen

von Nadja Felker

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Ziel des Versuchs Der Schülerversuch zeigt den Nachweis von Fluorid-Ionen in Alltagsprodukten wie Zahncreme, Mundspülung und Speisesalz.

Vorbemerkung

Der Versuch zeigt den Nachweis von Fluorid-Ionen in verschiedenen Alltagsprodukten wie Zahncreme, Mundspülung und Speisesalz mit einer Lösung, in der Eisen(III)-Ionen und Thio- cyanat-Ionen enthalten sind. Der Nachweis ist dabei sehr anschaulich, da er auf einen Farb- umschlag beruht.

Die Auswertung des Versuchs muss didaktisch auf einen Ionenaustausch reduziert werden. Es wird nicht auf die Komplexreaktion eingegangen, da Komplexe kein Thema der 9. und 10. Jahrgangsstufe sind und auch vorher noch nicht behandelt werden.

Materialien

3 Bechergläser (50 mL), 6 Reagenzgläser, Pasteurpipetten, Pipettierhilfe, Reagenzglasständer.

Chemikalien

Eisen(III)-chloridlösung (c = 0,1 mol/L), Ammoniumthiocyanatlösung (c = 0,1 mol/L), Zahncreme mit Fluorid-Ionen (wie z. B. Elmex®, keine gefärbten wie z. B. Signal®!), Zahncreme ohne Fluorid-Ionen (wie z. B. Weleda®), fluoridhaltige Mundspülung, Speisesalzlösung, Natriumfluoridlösung (w = 1 %).

Gefahrstoffe

Gefahrstoff H-Sätze P-Sätze GHS-Piktogramme
Eisen(III)-chlorid-6-H2O H290, H302, H315, H318 P280, P305+P351+P338 GHS05 GHS07
Ammoniumthiocyanat H332, H312, H302, H412, EUH032 – GHS07
Natriumfluorid H301, H319, H315, EUH032 – GHS06

Durchführung

1 mL der Eisen(III)-chloridlösung werden mit 1 mL der Ammonium-thiocyanatlösung in einem Becherglas versetzt und mit demin. Wasser auf 20 mL aufgefüllt. Außerdem wird je 1 cm der beiden Zahncremes in ca. 5 mL dem. Wasser in zwei weitere Bechergläser aufgeschlämmt. Anschließend werden 6 Reagenzgläser etwa 1-2 cm hoch mit der Eisen(III)-thiocyanatlösung gefüllt und jeweils 5 Tropfen der Lösungen der Haushaltsprodukte hinzugegeben. Außerdem wird in ein Reagenzglas Natriumfluoridlösung, in ein weiteres dem. Wasser hinzugetropft. Das Reagenzglas mit Natriumfluoridlösung dient hier als Vergleichsprobe, das Reagenzglas mit dem. Wasser als Blindprobe.

Beobachtung

Die Farbe der Nachweisreagenzlösung verändert sich. Die Reagenzlösung ist tiefrot und ändert nach der Zugabe von Zahncreme mit Fluorid-Ionen die Farbe nach hellgelb (siehe Abb. 1, 1. Reagenzglas von links), nach Zugabe von Mundspülung wird sie gelb (siehe Abb. 1, 3. Reagenzglas von links), nach Zugabe von Speisesalz hellt sie sich etwas auf (siehe Abb. 1, 4. Reagenzglas von links). Nach Zugabe der Natriumfluoridlösung entfärbt sie sich (siehe Abb. 1, 5. Reagenzglas von links), während sie nach der Zugabe von Zahncreme ohne Fluorid-Ionen (siehe Abb. 1, 2. Reagenzglas von links) und dem. Wasser (siehe Abb. 1, 6. Reagenzglas von links) unverän- dert bleibt.

Abbildungen

  • Abb. 1: Nachweisreagenzlösung mit fluoridhaltiger Zahncreme (1. Reagenzglas von links), Zahncreme ohne Fluorid-Ionen (2. Reagenzglas), Mundspülung (3. Reagenglas), Speisesalz (4. Reagenzglas), Natriumfluoridlösung (5. Reagenzglas) und dem. Wasser (6. Reagenzglas).

Deutung

Die Eisen(III)-Ionen bilden zusammen mit den Thiocyanat-Ionen eine rote wasserlösliche Verbindung. Bei der Zugabe von fluoridhaltigen Lösungen werden die Thiocyanat-Ionen von den Fluorid-Ionen aus der Verbindung verdrängt. Dadurch entfärbt sich die Lösung, hellt sich auf oder verändert die Farbe nach gelb. Fluorid-Ionen lassen sich also mit einer Lösung aus Eisen(III)-Ionen und Thiocyanat-Ionen nachweisen.

Entsorgung

Die Entsorgung erfolgt im Schwermetall-Abfall. Restliche Natriumfluoridlösung muss verdünnt werden, mit Natriumhydrogencarbonat neutralisiert werden und anschließend mit Calciumhydroxid versetzt werden. Das entstehende Calciumfluorid wird abfiltriert und im Säure-Base-Abfall entsorgt, das Filtrat wird ins Abwasser gegeben.

Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse

Im Unterricht kann der Versuch als Erarbeitungsversuch bei der Thematisierung von Nach- weisreaktionen oder bei der Behandlung der Elementfamilie der Halogene eingesetzt wer- den.

Er kann alternativ auch mit chlorid- oder iodidhaltigen Alltagsprodukten wie z. B. Speisesalz ohne Fluorid-Ionen durchgeführt werden, um zu zeigen, dass er ausschließlich ein Nachweis von Fluorid-Ionen ist.

Literatur

D. Wiechoczek, Professor Blumes Bildungsserver für Chemie, http://www.chemieunterricht.de/dc2/haus/v096.htm, 08.02.2007 (Zuletzt abgerufen am 08.08.2015 um 10:23 Uhr).
G. Schwendt, Noch mehr Experimente mit Supermarktprodukten, WILEY-VCH, 2003, S. 200.