redoks titracije
Post on 13-Apr-2016
29 views
Embed Size (px)
DESCRIPTION
pdfTRANSCRIPT
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