praĆenje toka redoks titracija - analitička hemija...
TRANSCRIPT
PRAĆENJE TOKA REDOKS TITRACIJA
Postupak određivanja krive titracije, kod redoks titracija, biće analiziran na primeru titracije 25,00 cm3 rastvora FeCl2, koncentracije 0,100 mol/dm3, rastvorom KMnO4 koncentracije 0,0200 mol/dm3. Koncentracija vodonik-jona je regulisana i iznosi 1,00 mol/dm3 (pH=0,0)
Eθ (Fe3+ /Fe2+ )= +0,77 V
Eθ(MnO4-+8H+ /Mn2+ +4H2O)= +1,51 V
5 10 15 20 25 300.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
E, V
VKMnO
4
, cm3
5Fe2+(aq) + MnO4-(aq) + 8H+(aq) = 5Fe3+(aq) + Mn2+(aq) + 4H2O
log K = 059,0
)( redox21θθ − EEnn
log K =
059,0)77,051,1(15 −⋅ = 62,7
K= 5,0⋅1062b
E = Eθ - 0,059 log ]Fe[]Fe[
3
2
+
+
Fe3+ + e ⇌ Fe2+
MnO4- + 5e + 8H+ ⇌Mn2+ + 4H2O
E = Eθ - 84
2
]H][MnO[]Mn[log
5059,0
+−
+
Karakteristične tačke (oblasti) titracije:
• I PRE POČETKA TITRACIJE
• II TOK TITRACIJE
• III EKVIVALENTNA TAČKA
• IV POSLE EKVIVALENTNE TAČKE
E = Eθ ++ 23 Fe/Fe - 0,059 log][][
+
+
3
2
FeFe .
E = EθOH4/MnH8MnO 2
24 ++ ++− -
84
2
]H][MnO[]Mn[log
5059,0
+−
+
5Fe2+(aq) + MnO4-(aq) + 8H+(aq) = 5Fe3+(aq) + Mn2+(aq) + 4H2O
• I PRE POČETKA TITRACIJE
Pre dodatka KMnO4 u rastvoru se nalaze samo Fe2+ -joni.
Potencijal je nedefinisan !!!
5Fe2+(aq) + MnO4-(aq) + 8H+(aq) = 5Fe3+(aq) + Mn2+(aq) + 4H2O
E = Eθ++ 23 Fe/Fe - 0,059 log ]Fe[
]Fe[3
2
+
+
• II TOK TITRACIJE
Eθ (Fe3+ /Fe2+ )= +0,77 V
n(Fe3+) = 5 n(KMnO4)
5 10 15 20 25 300.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
E, V
VKMnO
4
, cm3
V(KMnO4 ) E(V)
0,00 -
5,00 0,73
12,50 0,77
24,90 0,91
II. Titracija. Od početka do ekvivalentne tačke U rastvoru je prisutan par jona: Fe2+/Fe3+ kao i Mn2+-joni. Za izračunavanje potencijala elektrohemijske reakcije može se koristiti jedino jednačina:
E = Eθ ++ 23 Fe/Fe - 0,059 log][][
+
+
3
2
FeFe .
Po dodatku na primer: 5,00 cm3 rastvora KMnO4
[Fe2+] = ukupno
KMnOKMnOFeFe 4422 5
VcVcV −++
[Fe2+] =00,30
0200,000,55100,000,25 ⋅⋅−⋅=
00,30100,000,20 ⋅
mol/dm3
[Fe3+] = ukupno
KMnOKMnO 445
V
cV=
00,300200,000,55 ⋅⋅
mol/dm3.
Potencijal je:
E = Eθ ++ 23 Fe/Fe - 0.059 log][][
+
+
3
2
FeFe = 0,77 – 0,059 log
05020
,, = 0,73 V.
Polovina titracije: Po dodatku 12.5 cm3 rastvora KMnO4 koncentracije 0,0200 mol/dm3 koncentracije Fe2+ i Fe3+-jona u rastvorusu jednake. Potencijal je jednak standardnom potencijalu:
E = Eθ ++ 23 Fe/Fe - 0,059 log][][
+
+
3
2
FeFe = 0,77 – 0,059 log 1,0 = 0,77 V.
Neposredno pre ekvivalentne tačke, kada je dodato 24,9 cm3 rastvora KMnO4 koncentracije 0,0200 mol/dm3
potencijal je:
E = Eθ ++ 23 Fe/Fe - 0,059 log][][
+
+
3
2
FeFe = 0,77 – 0,059 log
92410,, = 0,91 V.
Polovina titracije: Potencijal je jednak standardnom potencijalu:
E = Eθ++ 23 /FeFe - 0,059 log
][Fe][Fe
3
2
+
+
= 0,77 V.
E1/2 = Eθ
EE.T.= 21
2211nn
EnEn++ θθ
III. E.T.
Potencijal u ekvivalentnoj tački
III. Ekvivalentna tačka:
V39,10,06
52,1577,0
]Hlog[6059,0
65 8OH4Mn/H8MnOFe/Fe 2
24
32
=+⋅+
=
++
= +++θθ ++−++
E
EEE
5 10 15 20 25 300.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
E, V
VKMnO
4
, cm3
III. Ekvivalentna tačka: Po dodatku 25,0 cm3 rastvora KMnO4 koncentracije 0,0200 mol/dm3 dostignuta je ekvivalentna tačka. Elektrodni potencijali reagujućih vrsta su jednaki:
E = E ++ 23 Fe/Fe = E OH4/MnH8MnO 22
4 ++ ++− ;
E = Eθ ++ 23 Fe/Fe - 0,059 log][][
+
+
3
2
FeFe ;
E = EθOH4/MnH8MnO 2
24 ++ ++− -
84
2
HMnOMn
50590
]][[][log,+−
+
/ 5⋅ ;
Sabiranjem gornje dve jednačine se dobija:
6E = Eθ ++ 23 /FeFe + 5EθOH4/MnH8MnO 2
24 ++ ++− -
84
3
22
HMnOFeMnFe0590
]][][[]][[log,+−+
++
;
pošto je: 5[Fe2+] = [MnO4-] i 5[Fe3+] = [Mn2+] dalje sledi:
V39,10,0
652,1577,0
]Hlog[6059,0
65 8OH4Mn/H8MnOFe/Fe 2
24
32
=+⋅+
=
++
= +++θθ ++−++
E
EEE
5 10 15 20 25 300.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
E, V
VKMnO
4
, cm3
V(KMnO4 ) E(V)
25,00 1,39
25,10 1,49
IV POSLE E.T.
5Fe2+(aq) + MnO4-(aq) + 8H+(aq) = 5Fe3+(aq) + Mn2+(aq) + 4H2O
E = EθOH4/MnH8MnO 2
24 ++ ++− - 8
4
2
]H][MnO[]Mn[log
5059,0
+−
+
IV. Posle ekvivalentne tačke U rastvoru se nalaze samo Fe3+ joni i par jona Mn2+/MnO4-.
Za izračunavanje potencijala elektrohemijske reakcije može se koristi jedino jednačina:
E = EθOH4/MnH8MnO 2
24 ++ ++− -
84
2
]H][MnO[]Mn[log
5059,0
+−
+
Po dodatku na primer: 25,1 cm3 rastvora KMnO4 koncentracije 0,0200 mol/dm3 potencijal je:
E = 1,52 - 80,110,000,25log
5059,0
⋅= 1,49 V.
5 10 15 20 25 300.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
E, V
VKMnO
4
, cm3
V(KMnO4 ) E(V)
0,00 -
5,00 0,73
12,50 0,77
24,90 0,91
25,00 1,39
25,10 1,49
• PRAVI REDOKSPromena boje zavisi od potencijala u ekvivalentnoj tački. Imaju karakteristične i različite boje u oksidovanom i u redukovanom obliku
• SPECIFIČNI INDIKATORI– Skrob, osetljiv na prve tragove joda, I2
– KSCN, osetljiv na prve tragove Fe3+-jona• TITRACIONO SREDSTVO kao indikator
– Prva kap viška titracionog sredstva (KMnO4) oboji rastvor
• POTENCIOMETRIJSKA METODA– Indikatorske elektrode