redoks titracije

Download Redoks titracije

Post on 13-Apr-2016

29 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

pdf

TRANSCRIPT

  • Redoks titracije

  • Oks1 + ne- Red1 Red2 Oks2 + ne- __________________ Oks1 + Red2 Red1 + Oks2

    Oksidacijsko-redukcijske reakcije

    reducens (e- donor)

    oksidans (e- akceptor)

    Redoks par: sustav koji sadri jednu oksidacijsku i jednu redukcijsku

    vrstu sustav se karakterizira brojem izmjenjenih e- i vrijednou

    standardnog potencijala (Eo) redoks reakcija ukljuuje prijenos e- izmeu vrsta dva

    razliita redoks para

  • Ce4+ + Fe2+ Fe3+ + Ce3+

    Ce4+ + e- Ce3+ (redukcija Ce4+ ) Fe2+ Fe3+ + e- (oksidacija Fe2+ )

    Redoks par - donor elektrona: Fe2+/Fe3+ Redoks par - akceptor elektrona: Ce4+/Ce3+

    REDOKS REAKCIJE

    Kemijske redoks reakcije - izmjena elektrona (e-), u otopini izmeu oksidansa Ce4+ (Oks1 ) i reducensa Fe2+ (Red2 )

  • Ag+ + e- Ag(s)

    Cu(s) Cu2+ + 2e- ________________________ 2Ag+ + Cu(s) Cu2+ + 2Ag(s)

    Redoks kemijska reakcija:

  • Elektrokemijske redoks reakcije (elektrokemijski lanak): Galvanski lanak - kada reakcija tee spontano

    izmeu dvije elektrode uzrokovana protokom e- izmeu A i K, koristi se voltmetar

    Elektrolitiki lanak koritenjem vanjskog izvora

    elektrine energije mijenja se smjer protoka

    Oks1 + ne- Red1 Katoda -redukcija Red2 Oks2 + e- Anoda oksidacija __________________________________ Oks1 + Red2 Red1 + Oks2

  • (anoda) Cd Cd2+ + 2e- (katoda) Cu2+ + 2e- Cu ____________________ Cd(s) + Cu2+ (aq) Cd2+(aq) + Cu(s)

    Cd2+ + 2e- Cd (katoda) Cu Cu2+ + 2e- (anoda)

  • Elektrodni potencijal-redoks potencijal

    Elektrodni potencijal (E) - mjera oksidacijsko-redukcijskog svojstva redoks para:

    Oks + ne- Red

    E redoks para (Oks/Red) - mjeri se u odnosu na standardnu vodikovu elektrodu kao referentnu.

    Eo standardni elektrodni potencijal elektrodni potencijal u uvjetima kada svi reaktanti i produkti koji sudjeluju u polureakciji imaju aktivitet jednak jedinici.

  • Pravila :

    Po dogovorenom pravilu, sve polureakcije se piu kao reakcije redukcije neovisno o tome to se dogaa u stvarnom sustavu

    Znak (+/-) potencijala ukazuje na smjer

    odvijanja reakcije

    + polureakcija se odvija udesno - polureakcija se odvija u lijevo

  • Oksidirajui reagens Reducirajui reagens

  • Potencijal redoks sustava

    Nernstova jednadba za redoks (pri 25 C, c=1, a=c)

    ! = !! + !2,303!"!" !"# !"#!"#

    ! = !! + 0,059! !"# !"#!"#

    Ravnotene koncentracije

    Standardni potencijal polureakcije (konst) T = 25 C, c=1, a=c

  • Utjecaj pH na E ako jedna ili obadvije komponente redoks para sadre kisik, protoni su ukljueni u polureakciju

    p umjesto c ako je jedna od komponenti redoks para u

    plinovitom stanju

    Dogovorno c = 1 ako je c komponente redoks para u vrstom stanju

    Npr.: Ag + + e- Ag(s)

    Utjecaj stvaranja kompleksa na E

    !! = !!"!/!"! + 0,0591 !"# !"!1

  • Utjecaj kiselosti otopine na elektrodni

    potencijal utjecaj pH

    Oks + ze- + nH+ Red + n/2H2O

    ! = !! + 0,059! !"# !"# !! !!"#

    Npr.: MnO4- + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4H2O

    (jako kiseli medij, E0 = 1,51 V)

    !!"#!!/!"!! = !!"#!!/!"!!! + 0,0595 !"# !"#!! !! !!"!!

  • Konstante ravnotee za redoks reakcije

    z2Oks1 + z1Red2 z2Red1 + z1Oks2

    Oks1 + z1e- Red1 Oks2 + z2e- Red2 z2Oks1 + z1z2e- z2Red1 z1Oks1 + z1z2e- z1Red1

    (broj primljenih i otputenih elektrona z1z2)

    E

    !!"#$%& = !"#! !! !"#! !!!"#! !! !"#! !!

  • Nernst-ovi izrazi za izjednaene polureakcije izjednaen broj elektrona

    Oks1 + Red2 Red1 + Oks2 !! = !!! + 0,059!!!! !"# !"#!!"#! !! = !!! + 0,059!!!! !"# !"#!!"#!

    U ravnotei E1 = E2 !!! + 0,059!! !"# !"#!!"#! = !!! + 0,059!! !"# !"#!!"#!

    n1

    n2

    Standardni elektrodni potencijal OKSIDANSA

    Standardni elektrodni potencijal REDUCENSA

  • n1 = n2 = n

    !!! !!! = 0,059! !"# !"#!!"#! !"# !"#!!"#!

    !!! !!! = 0,059! !"# !"#! !"#!!"#! !"#! = 0,059! !"#!

    log! = ! !!! !!!0,059

    E KRedoks

  • 1. Izvedite izraz za konstantu ravnotee za danu redoks reakciju i izraunajte njenu vrijednost:

    Primjer:

    2Fe3+ + Sn2+ 2Fe2+ + Sn4+

    VE FeFe 77,00

    / 23=++

    VE SnSn 15,00

    / 24=++

    [ ][ ]+

    +

    += ++ 2

    40

    /2 log20591,0

    24SnSnEE SnSn

    !!"#$%& = !"!! ! !"!!!"!! ! !"!! !! = !!"!!/!"!!! + 0,05912 !"# !"!! !!"!! !

  • u ravnotei E1 = E2

    [ ][ ]22

    230

    /log

    20591,0

    23+

    +

    +++FeFeE FeFe =

    [ ][ ]+

    +

    +++ 2

    40

    / log20591,0

    24SnSnE SnSn

    [ ] [ ][ ] [ ]232

    224

    log20591,0

    ++

    ++

    FeSnFeSn

    KRedoks

    = ++++ 00 2423 SnSnFeFe EE //

    [ ][ ]

    [ ][ ]22

    23

    2

    400

    205910

    205910

    2423+

    +

    +

    += ++++

    FeFe

    SnSnEE SnSnFeFe log

    ,log,//

    2 !!"!!/!"!!! !!"!!/!"!!! = 0,0591 !"#$

  • Izraunata vrijednost za KRedoks iznosi:

    KRedoks = 1 1021

    !"#$ = 2 !!"!!/!"!!! !!"!!/!"!!!0,0591

    !"#$ = 2 0,77!! 0,15!!0,0591 = 21

    !"#$ = !!!! !!! !!!0,0591

  • 2. Izvedite izraz za konstantu ravnotee za danu redoks reakciju i izraunajte njenu vrijednost:

    5Fe2+ + MnO4- +8H+ 5Fe3+ +Mn2+ +4H2O

  • Kvantitativnost redoks reakcija

    Reakcija je kvantitativna 99,9% !!! !!! = 0,2 0,4!!

    logK > 6

    z1 = z2= 1 (minimalna razlika potencijala)

    !"#$ = !!! !!!0,059 !!!! !!! !!! = 0,059 !"#$! = 0,059 6 = 0,354!!

    ! 0,999!! 0,999!!0,001!! 0,001!! 10!

  • Titracijske krivulje

    Oksidacijsko-redukcijske titracije su osnova za kvantitativnu primjenu redoks ravnotea

    Klasine metode za odreivanje velikog broja anorganskih i organskih supstanci:

    Odreivanje oksidansa standardnom otopinom reducensa reduktimetrija (Sn2+, S2O32-)

    Odreivanje reducensa standardnom otopinom oksidansa oksidimetrija (MnO4-, Cr2O72-, Ce4+, IO3-, I2)

  • [ ][ ]

    =

    dOxfERe

    log

    Vtitranta, cm3

    Izraunavanje elektrodnog potencijalam tijekom titracije

    U TE elektrodni potencijal je funkcija oba redoks para

    Nakon TE

    Prije TE

    Prije i nakon TE, E se izraunava preko Nernst-ovog izraza redoks para koji je u suviku

    Elek

    trod

    ni p

    oten

    cija

    l, V

  • Oksidimetrija Metoda: Cerimetrija

    Fe2+ + Ce4+ Fe3+ + Ce3+

    Do TE redoks par u suviku Fe3+/Fe2+

    Titrant Ce4+

    Ce3+ Fe3+/Fe2+

    Nakon TE redoks par u suviku Ce4+/Ce3+

    Fe3+ Ce4+/Ce3+

  • a) redoks reakcija uz izmjenu istog broja elektrona

    Oks1 + Red2 Red1 + Oks2

    +

    + + 34 CeeCe

    +

    + + 23 FeeFe

    (1) E1

    (2) E2

    Potencijal u TE kod:

    Fe2+ + Ce4+ Fe3+ + Ce3+

  • [ ][ ]+

    +

    += ++ 3

    40

    /1 log10591,0

    34 CeCeEE CeCe

    [ ][ ]+

    +

    += ++ 2

    30

    /2 log10591,0

    23 FeFeEE FeFe

    (1)

    (2)

    2! = !!"!!! + !!"!!! + 0,0591 !"# !"!! !"!!!"!! !"!!

    1

  • !"!! = !"!! !"!! = !"!! 2! = !!"!!!"!!! + !!"!!!"!!! !!" = !!"!!/!"!!! + !!"!!/!"!!!2

    U TE :

    2! = !!"!!/!"!!! + !!"!!/!"!!!

    ETE = f (Eo) oba redoks para

  • b) redoks reakcija uz izmjenu razliitog broja elektrona

    z2Oks1 +z1Red2 z2Red1+z1Oks2

    2Fe3+ + Sn2+ 2Fe2+ + Sn4+

    1) Fe3+ + 1e- Fe2+

    2) Sn4+ + 2e- Sn2+

  • (1)

    (2)

    Mnoenjem jednadbe (2) s 2

    ! = !!"!!/!"!!! + 0,0591 !"# !"!!!"!!

    ! = !!"!!/!"!!! + 0,0591 !"# !"!!!"!!

    2! = 2!!"!!/!"!!! + 0,059 !"# !"!!!"!!

    222

  • U TE :

    3! = !!"!!/!"!!! + 2!!"!!/!"!!! + 0,059! !"# !"!! !"!!!"!! !"!!

    zbrajanjem s jednadbom (1)

    !"!! = 2 !"!! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !"!! = 2 !"!!

  • ETE

    Ukupan broj elektrona

    !!" = !!"!!/!"!!!! + 2!!"!!/!"!!!3 !!" = !!!!! + !!!!!!! + !!

    Ovisi samo od standardnih potencijala sustava i broja izmjenjenih elektrona

  • c) redoks reakcija uz izmjenu razliitog broja elektrona, a postoji i utjecaj pH

    !!" = !!!!! + !!!!!!! + !! + 0,059!! + !! !"# !! !

    5Fe2+ + MnO4- +8H+ 5Fe3+ +Mn2+ +4H2O

    z2Oks1 + z1Red2 + nH+ z2Red1 + z1Oks2 + n/2H2O

  • Standardna otopina, [Ce(SO4)3] 2- koncentracije 0,1 mol dm-3, c H2SO4 = 1 mol dm-3 Titrira se 100,00 cm3 otopine Fe2+ iona, c Fe2+ = 0,1 mol dm-3 Ce4+ + e- Ce3+ E10 Ce4+/Ce3+ = +1,44 V Fe3+ + e- Fe2+ E20 Fe3+/Fe 2+ = + 0,77 V Ce4+ + Fe2+ Ce3+ + Fe3+

    !"#$ = 1,44!! 0,77!!0,059 = 11,3

    K = 1,99 1011

    Titracijska redoks krivulja simetrina:

  • 1. Prije poetka titracije poetni elektrodni potencijal

    Fe3+ = 0 Ce4+ = 0 2. Elektrodni potencijal do TE ! = !!"!!/!"!!! + 0,0591 !"# !"!!!"!!

    ako je dodano 10,00 cm3 otopine Ce4+ iona, 0,1 mol dm-3, E= ?

    !"!! = 10,00!"! 0,1!!"#!"!!110,00!"! !"!! = 100,00! 0,1 10,00! 0,1110,00

  • ! = 0,77!! + 0,05911 !"# 10,00 0,1/110,00100,00 0,1 10,00 0,1/110,00

    ako je dodano 50,00 cm3 otopine Ce4+ iona, 0,1 mol dm-3, E= ?

    E = E0 U toki polovine tit