Indirekter Nachweis von Titandioxid

von Isabel Großhennig

Thema: Nano in Alltagsprodukten Tags: Titandioxid, Nachweis Klassenstufen: 9-10 Versuchsart: SV

Ziel des Versuchs: Mit Hilfe dieses Versuchs werden, die zuvor aus der 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

Gefahrstoff H-Sätze P-Sätze GHS
Titan(IV)-oxid ----
Kaliumhydrogensulfat H314-H335--
Schwefelsäure 10% H319-H315P280-P302+P352-P305+P351+P338
Wasserstoffperoxid 30% H302-H318P280-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.

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:

TiO2 (s) + 2 KHSO4 (s) → TiO(SO)4 (aq) + K2SO4 (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) + H2O2 (aq) → [Ti(O2)]2+(aq) + SO42-(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.


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