Berthelot-Reaktion

Die Berthelot-Reaktion benannt nach dem französischen Chemiker Marcelin Berthelot ist die Reaktion von Ammoniak zum blaugefärbten Indophenol-ion. Die Reaktion wird beim quantitativen Nachweis von Ammoniak bzw. Ammonium in Wässriger Lösung verwendet.

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Reagenzien

Für die Reaktion werden folgende Reagenzien benötigt:

• Base:
  Die Reaktion findet im alkalische Medium statt. Deswegen muss vorher die Ammoniak Lösung auf einen pH-Wert von ca 13 gebracht werden
• Chlorierungsmittel:
  Hier hat sich Hypochlorit (OCl⁻) als sehr gut 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 wieder verlangt die DIN Natriumsalicylat.
• Katalysator:
  Zur Katalyse der Reaktion wird meistens der Komplex Dinatrium-pentacyanonitrosylferrat(III) verwendet.

Mechanismus

Da die Reaktion im alkalischen Medium (pH = 13) stattfindet liegen alle Ammonium-ionen als Ammoniak vor und kein Ammoniak als Ammonium-ion, da sich das Gleichgewicht der Reaktion, nach dem Prinzip von Le Chatelier, stark auf die Seite von Ammoniak verlagert:

NH₃ + H₂O NH₄⁺ + OH⁻

Ammoniak reagiert im zweiten Schritt mit Hypochlorit zu Monochloramin:

NH₃ + OCl⁻ → NH₂Cl + OH⁻

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

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

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