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Berthelot-Reaktion

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Die Berthelot-Reaktion benannt nach dem französischen Chemiker Marcelin Berthelot (1827–1907) ist die Reaktion von Ammoniak zum blaugefärbten Indophenol-Ion. Die Reaktion wird beim quantitativen Nachweis von Ammoniak bzw. Ammonium in wässriger Lösung verwendet.

Reagenzien

Für die Reaktion werden folgende Reagenzien benötigt:<ref name=nh4c>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:B. Känel, K. Mez|B. Känel, K. Mez: }}{{#if:|{{#if:Ammonium mit Berthelots Reaktion|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Ammonium mit Berthelots Reaktion}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.microeco.ethz.ch/tools/pdf/nh4c.pdf%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Ammonium mit Berthelots Reaktion}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.microeco.ethz.ch/tools/pdf/nh4c.pdf}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Ammonium mit Berthelots Reaktion}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:Microbial Ecology Group der Universität Zürich{{#if: 2023-04-01 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}} 

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  • Base:
    Die Reaktion findet im alkalischen Medium statt. Deswegen muss vorher die Ammoniaklösung auf einen pH-Wert von ca. 13 gebracht werden
  • Chlorierungsmittel:
    Hier hat sich Hypochlorit (OCl−) als brauchbar herausgestellt. Nach DIN ist allerdings Dichlorisocyanursäure zu verwenden.
  • Phenol:
    Für den Mechanismus ist es egal, welche Phenolverbindung verwendet wird. In der Praxis hat sich Thymol (2-Isopropyl-5-methylphenol) wegen seiner höheren Stabilität und Geschwindigkeit bewährt. Hier verlangt die DIN Natriumsalicylat.
  • Katalysator:
    Zur Katalyse der Reaktion wird meistens der Komplex Nitroprussid verwendet. Es ist möglich, Mn(II)-Ionen als weniger giftige Alternative einzusetzen, allerdings liegt das Temperaturoptimum dann bei ca. 80 °C, was mit vielen Standardmessgeräten nicht realisierbar ist.<ref name=AmmoniaMn>Tsuboi, T.; Hirano, Y.; Shibata, Y.; Motomizu, S.: Sensitivity Improvement of Ammonia Determination Based on Flow-Injection Indophenol Spectrophotometry with Manganese(II) Ion as a Catalyst and Analysis of Exhaust Gas auf Thermal Power Plant. In: Analytical Sciences, October 2002, Vol. 18, S. 1141–1144.{{#invoke:Vorlage:Handle|f|scheme=doi|class=plainlinks|parProblem=Problem|errCat=Wikipedia:Vorlagenfehler/Parameter:DOI|errClasses=error editoronly|errHide=1|errNS=0 4 10 100}}</ref>

Mechanismus

Da die Reaktion im alkalischen Medium (pH = 13) stattfindet, liegt sämtliches Ammoniak als NH3 vor, weil sich das Gleichgewicht der Reaktion nach dem Prinzip von Le Chatelier stark auf die Seite von Ammoniak verlagert:

<math>\mathrm{NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-}</math>

Ammoniak reagiert im zweiten Schritt mit Hypochlorit zu Monochloramin:

<math>\mathrm{NH_3 + OCl^- \longrightarrow NH_2Cl + OH^-}</math>

Im dritten Schritt reagiert das Monochloramin mit Thymol zu N-Chlor-2-isopropyl-5-methylchinon-monoimin. (Diese Reaktion wird vom Nitroprussid katalysiert.)

Datei:Thymol+monochloramin.svg

Im vierten Schritt reagiert N-Chlor-2-isopropyl-5-methylchinon-monoimin mit einem weiteren Thymolmolekül zum entsprechenden Indophenol. Im alkalischen Medium liegt das entstandene Indophenolmolekül in seiner blauen Basenform vor:

Datei:Thymol+monoimin-indophenol.svg

Konzentrationsbestimmung

Die Konzentration kann photometrisch bestimmt werden. Die Bestimmungsgrenzen für dieses Verfahren liegen bei ca. 0,01 mg/l und bei ca. 3,5 mg/l Ammonium/Ammoniak.

Einzelnachweise

<references />

Abgerufen von „https://wiki-de.moshellshocker.dns64.de/index.php?title=Berthelot-Reaktion&oldid=530247“