Indirekter Nachweis von Titandioxid

von Isabel Großhennig

Protokoll als PDF zum Ausdrucken DOCX herunterladen zum Bearbeiten

Ziel des Versuchs Mit Hilfe dieses Versuchs werden, die zuvor aus der Sonnencreme gewonnenen Titandioxid-Nanopartikel indirekt nachgewiesen.

Vorbemerkung

Mit Hilfe dieses Versuchs werden die zuvor aus Sonnencreme gewonnenen Titandioxid-Nanopartikel indirekt nachgewiesen.

Materialien

Porzellantiegel, Spatel, Dreifuß, Tondreieck, Gasbrenner, Peleusball, Pipette, Pasteurpipette

Chemikalien

weißes Pulver aus dem Versuch "Gewinnung Titandioxid aus Sonnencreme", Kaliumhydrogensulfat, verdünnte Schwefelsäure, Wasserstoffperoxid

Gefahrstoffe

Gefahrstoff	H-Sätze	P-Sätze	GHS-Piktogramme
Titan(IV)-oxid	–	–	–
Kaliumhydrogensulfat	H314, H335	–
Schwefelsäure 10%	H319, H315	P280, P302+P352, P305+P351+P338
Wasserstoffperoxid 30%	H302, H318	P280, P305+P351+P338

Durchführung

Bei diesem Versuch muss im Abzug gearbeitet werden, da SO₃-Dämpfe aufsteigen!

Eine Spatelspitze des weißen Pulvers aus dem Kalzinierungsprozess von Sonnencreme wird mit fünf Spatelspitzen Kaliumhydrogensulfat in einem Porzellantiegel gemischt und erhitzt, bis eine klare Schmelze entsteht und weißer SO₃-Rauch aufsteigt. Nach dem Erkalten der Schmelze wird etwa dieselbe Menge an verdünnter Schwefelsäure hinzugegeben und kurz aufgekocht. Anschließend werden wenige Tropfen Wasserstoffperoxid-Lösung hinzugegeben.

Beobachtung

Nach dem Mischen der Probe mit Kaliumhydrogensulfat und anschließendem Erhitzen steigen Dämpfe auf, nach Zugabe von verdünnter Schwefelsäure bildet sich eine farblose Lösung. Beim Zutropfen von Wasserstoffperoxid-Lösung entsteht eine intensive orange Färbung.

Abbildungen

Abb. 1: links - Blindprobe, rechts - indirekter Nachweis von Titandioxid nach Zugabe von Wasserstoffperoxid-Lösung

Deutung

Mit Hilfe von Kaliumhydrogensulfat wird Titandioxid in eine wasserlösliche Verbindung überführt:

TiO_{2 (s)} + 2 KHSO_{4 (s)} → TiO(SO)_{4 (aq)} + K₂SO_{4 (aq)} + H₂O_(l)

Bei der Zugabe der Wasserstoffperoxid-Lösung entsteht ein gelb-oranger Titanperoxokomplex, wodurch Titan(II)-Ionen nachgewiesen werden können:

TiO(SO)_{4 (aq)} + H₂O_{2 (aq)} → [Ti(O₂)]²⁺_(aq) + SO₄^2-_(aq) + H₂O_(l)

Entsorgung

Die Entsorgung erfolgt im Säure-Base-Abfall.

Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse

Dieser Nachweis ist ein indirekter Nachweis für Titandioxid-Nanopartikel, da lediglich die Titan-Ionen nachgewiesen werden können, nicht jedoch die Größe der Partikel.

Literatur

[1] vgl. T. Wilke, T. Waitz, Nanomaterialien im Alltag – Experimente mit TiO2 Musterlösung, 2013, S. 1 & 2.

[2] vgl. J. Dege, T. Waitz, T. Wilke, Praxis der Naturwissenschaften Chemie in der Schule – Nanotechnologie, Von der Sonnencreme zu Solarzelle, 2015, S. 32-36.