Aus Zink und Schwefelsäure entsteht Zink(II)-sulfat und naszierender Wasserstoff, welcher mit vorhandenen Arsenionen Arsenwasserstoff bildet. Der Arsenwasserstoff reagiert mit Silbernitrat zu Silberarsenidnitrat, welches durch Berührung mit Wasser u. a. zu Silber reduziert wird.
Heinrich Wilhelm Gutzeit (1845–1888) fand eine eigene Nachweismethode für Arsen. Die Gutzeit-Methode ähnelt dem von James Marsh (1794–1846) entwickeltem Arsennachweis. Beide Methoden benutzen Arsenwasserstoff, um Arsen aus den Proben auszutreiben.
Verwendete Chemikalien
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Gefahr
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1 Spatelspitze Arsen(III)-oxid, As2O3 – 197.84 g/mol
Arsentrioxid, Arsenik, Arsenigsäureanhydrid, Diarsentrioxid
CAS-Nr.: 1327-53-3 – EG-Nr.: 215-481-4
Acute Tox. 2 (oral), Skin Corr. 1B, Eye Dam. 1, Carc. 1A, STOT RE 1 (Atmungssystem, Herz-Kreislauf-System, Magen-Darm-Trakt), Aquatic Acute/Chronic 1, WGK 3
H300 Lebensgefahr bei Verschlucken. H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H350 Kann Krebs erzeugen. H372 Schädigt die Organe (Atmungssystem, Herz-Kreislauf-System, Magen-Darm-Trakt) bei längerer oder wiederholter Exposition. H410 Sehr giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung. P260 Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol nicht einatmen. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P303+P361+P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P304+P340+P310 BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. Sigma-Aldrich, 11099, SDB vom 03.01.2024
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100 mg Arsenum iodatum D3
1 Tablette (100 mg) enthält 16.4 μg Arsen
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Gefahr
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3 mL Schwefelsäure 95–97 %, H2SO4 – 98.08 g/mol
Schwefel(VI)-säure, Dihydrogensulfat, Monothionsäure, E 513, Vitriolöl (veraltet)
CAS-Nr.: 7664-93-9 – EG-Nr.: 231-639-5
Met. Corr. 1, Skin Corr. 1A, Eye Dam. 1, WGK 1
H290 Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. P234 Nur in Originalverpackung aufbewahren. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P303+P361+P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P304+P340+P310 BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. P363 Kontaminierte Kleidung vor erneutem Tragen waschen. Sigma-Aldrich, 258105, SDB vom 05.03.2024
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5–8 Stück Zink (gekörnt), Zn – 65.39 g/mol
CAS-Nr.: 7440-66-6 – EG-Nr.: 231-175-3
WGK 3
Sigma-Aldrich, 266353, SDB vom 29.02.2024
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Gefahr
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1 Spatelspitze Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat, CuSO4 · 5 H2O – 249.69 g/mol
Kupfermonosulfat-Pentahydrat, Kupfervitriol-Pentahydrat
CAS-Nr.: 7758-99-8 – EG-Nr.: 231-847-6
Acute Tox. 4 (oral), Eye Dam. 1, Aquatic Acute/Chronic 1, WGK 3
H302 Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. H318 Verursacht schwere Augenschäden. H410 Sehr giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung. P264 Nach Gebrauch Haut gründlich waschen. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P280 Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P301+P312 BEI VERSCHLUCKEN: Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. P391 Verschüttete Mengen aufnehmen. Sigma-Aldrich, 203165, SDB vom 29.02.2024
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Gefahr
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0.5 mL Silbernitrat-Lösung 5 %, AgNO3 – 169.87 g/mol
Silber(I)-nitrat (IUPAC), Höllenstein-Lösung
CAS-Nr.: 7761-88-8 – EG-Nr.: 231-853-9
Met. Corr. 1, Skin Corr. 1B, Eye Dam. 1, Aquatic Acute/Chronic 1, WGK 3
H290 Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H410 Sehr giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P280 Schutzhandschuhe/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P303+P361+P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen oder duschen. P305+P351+P338+P310 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. Carl Roth, N053, SDB vom 04.05.2022
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Produkt
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Gefahr
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Arsenwasserstoff, AsH3 – 77.98 g/mol
Arsin (IUPAC), Monoarsan, Arsenhydrid
CAS-Nr.: 7784-42-1 – EG-Nr.: 232-066-3
Flam. Gas 1A, Press. Gas (Liq.), Acute Tox. 1 (inhalativ), STOT RE 2, Aquatic Acute/Chronic 1, WGK 3
H220 Extrem entzündbares Gas. H280 Enthält Gas unter Druck; kann bei Erwärmung explodieren. H330 Lebensgefahr bei Einatmen. H373 Kann die Organe schädigen bei längerer oder wiederholter Exposition. H410 Sehr giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung. P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P260 Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol nicht einatmen. P271 Nur im Freien oder in gut belüfteten Räumen verwenden. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P284 Bei unzureichender Belüftung Atemschutz tragen. P304+P340+P310 BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P314 Bei Unwohlsein ärztlichen Rat einholen/ärztliche Hilfe hinzuziehen. P320 Besondere Behandlung dringend erforderlich (siehe gesonderte Erste-Hilfe-Informationen auf diesem Kennzeichnungsetikett). P377 Brand von ausströmendem Gas: Nicht löschen, bis Undichtigkeit gefahrlos beseitigt werden kann. P391 Verschüttete Mengen aufnehmen. P403+P233 An einem gut belüfteten Ort aufbewahren. Behälter dicht verschlossen halten. P405 Unter Verschluss aufbewahren. P410+P403 Vor Sonnenbestrahlung schützen. An einem gut belüfteten Ort aufbewahren. P501 Inhalt/Behälter einer Sammelstelle für gefährliche oder spezielle Abfälle, in Übereinstimmung mit lokalen, regionalen, nationalen und/oder internationalen Vorschriften zuführen. Air Liquide, 005, SDB vom 26.05.2023
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Verwendete Geräte, Versuchsaufbau
10-ml-Messzylinder, Waage, Spatel, 50-ml-Becherglas, Reagenzglas, Glaswolle, Gummistopfen, Stativ, Klammern, Muffen, Filterpapier
Versuchsdurchführung
In einem 50-ml-Becherglas werden 7 mL dest. Wasser vorgelegt und langsam 3 mL Schwefelsäure 96 % eingerührt. Eine Spatelspitze Arsen(III)-oxid oder 1 Tablette (100 mg) Arsenum iodatum D3 werden in ein Reagenzglas gegeben. Anschließend wird mit der verdünnten Schwefelsäure zur Hälfte aufgefüllt, mit einem Gummistopfen verschlossen und kräftig geschüttelt. Nun wird eine Spatelspitze Kupfer(II)-sulfat zugegeben und abermals geschüttelt. Das Reagenzglas wird nun senkrecht am Stativ befestigt. Auf ein Filterpapier werden 0.5 mL Silbernitrat-Lösung 5 % gegeben. Das Zink wird in das Reagenzglas gegeben und mit einem lockeren Glaswattebausch versehen. Halten Sie nun das mit Silbernitrat-Lösung getränkte Filterpapier auf die Reagenzglasöffnung. Nach ein paar Sekunden bildet sich ein gelber bis gelbbrauner Fleck, der aus Silberarsenidnitrat (Ag6As(NO3)3) besteht. Das Silberarsenidnitrat ist sehr wasserempfindlich. Lässt man das Filterpapier stehen oder gibt ein paar Tropfen Wasser auf den Fleck, so färbt sich dieser schwarz. Es bildet sich Arsen(III)-säure (»arsenige Säure« H3AsO3), Salpetersäure und elementares Silber, das für die schwarze Färbung verantwortlich ist.
Der entstehende Arsenwasserstoff bzw. Silberarsenidnitrat und die Arsen(III)-säure sind sehr giftig! Nur im Abzug oder im Freien durchführen!
Der Nachweis ist nicht stoffspezifisch! Auch Phosphorwasserstoff (PH3) und Antimonwasserstoff (SbH3) ergeben einen »gelben Fleck«.
Reaktionsgleichung
Zink und Schwefelsäure reagieren zu Zink(II)-sulfat und naszierenden Wasserstoff:
3 Zn + 3 H2SO4 → 3 ZnSO4 + 6 Hnasz.
Vorhandene Arsenionen, die Oxidationsstufe spielt keine Rolle, bilden mit dem naszierenden Wasserstoff Arsenwasserstoff:
2 As3+ + 6 Hnasz. → 2 AsH3↑
Der entstandene Arsenwasserstoff reagiert mit Silbernitrat zu Silberarsenidnitrat und Salpetersäure:
AsH3 + 6 AgNO3 → Ag6As(NO3)3 + 3 HNO3
Durch Behandlung des Silberarsenidnitrats mit Wasser entstehen Arsen(III)-säure, Salpetersäure und elementares Silber:
Ag6As(NO3)3 + 3 H2O → 6 Ag↓ + H3AsO3 + 3 HNO3
Quellenangaben
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K. Waselowsky. Die Arsenprobe nach Gutzeit. In: 225 × Chemie – Ein Experimentierbuch, Franckh'sche Verlagshandlung: Stuttgart, 1982, 91–92.
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