background image

 

REDOKSOMETRIA 

1.  Reakcje redoks, reakcje połówkowe, dobór współczynników reakcji: 

a)  Reakcje  redoks  -  reakcje  utleniania/redukcji  zachodzi,  gdy  pomiędzy  reagującymi 

substancjami zachodzi wymiana elektronów (reduktor- oddaje elektrony) ; 

b)  Reakcje połówkowe 
c)  Dobór współczynników reakcji: 

Przykłady: 

Ce

4+

 + Fe

2+

  Ce

3+

 + Fe

3+

 

Ce

4+

 + e

-

  Ce

3+

 (jon Ce

4+

 jest utleniaczem) 

Fe

2+

  Fe

3+

 + e

-

 (jon Fe

2+

 jest reduktorem) 

 

MnO

4

-

 + NO

2

-

  Mn

2+

 + NO

3

-

 

MnO

4

 + 8H

+

 + 5e

  Mn

2+

 + 4H

2

O |*2 

NO

2

-

 + H

2

O  NO

3

-

 + 2e

-

 + 2H

+

 |*5 

 

2.  Potencjał układu redoks, potencjał normalny, potencjał formalny: 

a)  Potencjał elektrody - jest wielkością względną (np. katody względem anody) bo przyrządy 

mierzą jedynie różnicę potencjałów, zależy on od nierównowagowych stężeń składników 
układu.    W  stanie  równowagi,  opisanym  równaniem na  stałą  równowagi  układu  w  obu 
układach  biegną  reakcje  połówkowe  w  przeciwnych  kierunkach  ale  z  jednakowa 
szybkością.  Zależy  on  od  stężeń  innych  substancji  obecnych  w  roztworze  oraz 
temperatury. 

b)  potencjał normalny - (NPE) jest wielkością względną (odnoszoną do potencjały ogniwa, w 

którym anoda jest NEW(normalna elektroda wodorowa) o umownym potencjale 0,0V) 
NPE  odnoszony  jest  do  reakcji  połówkowej  redoks  przedstawia  z  założenia  potencjał 
„samoredukcji”  (czyli  występowania  w  roli  utleniacza  w  układzie),  gdyż  odnosi  się  do 
reakcji redukcji zachodzącej na katodzie. 
NPE jest miara siły napędowej reakcji połówkowej od stanu, w którym stężenia substancji 
biorących  udział  w  reakcji  są  jednostkowe  do  stanu,  w  których  osiągane  są  stężenia 
równowagowe.  Dodatnia  wartość  NPE  wskazuje  na  to,  że  reakcja  połówkowa 
spontanicznie zachodzi w kierunku redukcji, wartość ujemna – że naturalnym kierunkiem 
reakcji  jest  utlenianie.  Wartość  NPE  zależy  od  temperatury,  nie  zależy  od  liczby  moli 
substratu i produktu reakcji. 

c)  Potencjał  formalny  (E

0

’)  jest  potencjałem  elektrody  gdy  analityczne  stężenia  wszystkich 

substancji  biorących  udział  w  reakcji  są  jednostkowe,  gry  wszystkie  inne  substancje 
obecne  w  roztworze  rzeczywistym  (mogące  wpływać  na  wartość  potencjały:  zmieniają 
siłę  jonową,  kwasowość  itp.)  występują  w  znanych  stężeniach  i  gdy  jest  on  mierzony 
względem NEW. Wartość potencjały formalnego układu redoks jest prawdziwa w ściśle 
zdefiniowanych  warunkach  stanu  układu  i  odzwierciedla  rzeczywiste  warunki  pomiar 
(kompensuje  konieczność  stężeń  zamiast  aktywności  i  uwzględnia  równowagi  reakcji 
pobocznych) 

3.  Przykłady wpływu środowiska na potencjał redoks 

a)  pH:  zmniejszanie  się  wartości  pH  (zakwaszenie  środowiska)  zwiększa  potencjał 

utleniający  układu  np.  A  zwiększanie  się  pH  (alkalizowanie  środowiska)  zmniejsza 
potencjał utleniający układu (zwiększa potencjał redukujący) 

b)  reakcje  kompleksowania:  jeżeli  skompleksowane  zostaną  jony  formy  utlenionej  to 

potencjał się zmniejszy, a jeżeli formę zredukowaną to potencjał się zwiększy. 

c)  Strącanie osadu, analogicznie do reakcji kompleksowania 

 
 
 

background image

 

Ustalanie kierunku biegu reakcji:  

Ustalany poprzez empiryczny szereg „aktywności” utleniaczy 

Reakcje nadmanganiu(VII) potasu przy różnych pH: 

a)  W środowisku kwaśnym: MnO

4

-

 + 8H

+

 + 5e

-

 → Mn

2+

 + 4H

2

b)  W środowisku obojętnym: MnO

4

-

 + 2H

2

O + 3e

-

 → MnO

2

 + 4OH

-

  

c)  W środowisku zasadowym: MnO

4

-

 + e

-

 → MnO

4

2-

  

Rola mieszaniny Reinhardta-Zimermanna w manganometrycznym oznaczaniu żelaza:  mieszanina ta 
składająca  się  z  kwasu  fosforowego  siarczanu  manganu(II)  i  kwasu  siarkowego,  dodaje  się  ją  żeby: 
jony  manganowe(II)  obniżające  potencjał  utleniający  nadmanganianu  i  jony  chlorkowe  praktycznie 
nie  są  już  utleniane  (,  żeby  kwas  fosforanowy  skompleksował  żelazo(III)  powstające  w  wyniku 
miareczkowania, bo chlorkowe kompleksy żelaza(III) mają żółty kolor co przeszkadzałoby obserwacje 
PK  miareczkowania,  poza  tym  wiązanie  żelaza(III)  w  kompleks  fosforanowy  obniża  potencjał 
utleniający układu Fe(III)/Fe(II) a więc zwiększa zdolność redukującą Fe(II). 

Jodometryczne oznaczanie miedzi: 2 Cu

2+

 + 4 I

-

 I

2

+ 2 CuI ↓ 

Wydzielony  jod  odmiareczkowuje  się  tiosiarczanem  sodu.  Reakcje  zachodzi  mimo  większego 
potencjału  normalnego  układu  I

2

/2  I

-

  ponieważ  miedź  strąca  się  w  postaci  trudno  rozpuszczalnego 

jodku  miedzi  co  zwiększa  potencjał  rzeczywisty miedzi  który  staje się  większy  niż  jodu.  Środowisko 
lekko kwaśne bo jony jodkowe mogą być utlenione poprzez tlen z powietrza, zwłaszcza w obecności 
jodków  miedzi  katalizujących  tą  reakcję.  Ostrzejszy  koniec  reakcji  mógłby  wystąpić  dodając  do 
roztworu jonów rodankowych które tworzą 10 krotnie trwalszy osad z jonami Cu

+

 niż I

-

 zwiększyło by 

to potencjał utleniający Cu

2+

/Cu

+

 poprzez zmniejszenie stężenia jonów Cu

+

.  

 
Woda utleniona jako „amfoter redoks” - nadtlenek wodoru jest zarówno utleniający jak i redukujący. 
Utlenia w kwaśnym środowisku wiele jonów o właściwościach redukujących jak Fe

2+

, Sn

2+

, I

-

. Jeszcze 

silniejsze  właściwości  utleniające  ma  w  roztworze  alkalicznym,  utleniając  na  przykład  mangan  do 
MnO

2

.  W  stosunku  do  silnych  utleniaczy  (MnO

4

-

,  MnO

2

,  PbO

2

,  sole  cerowe)  zachowuje  się  w 

środowisku kwaśnym jak reduktor np.: 2 MnO

4

-

 + 5 H

2

O

2

 + 6 H

3

O

+

  2 Mn

2+

 + 5 O

2

 + 14 H

2

 

4.  Przykłady miareczkowań redoks, krzywe miareczkowania  
Przykłady: Fe

2+

 roztworem Ce

4+

, As

3+

 - Ce

4+

, Fe

2+

-Cr

2

O

7

2-

 

 

 

Symetria krzywej : gdy reakcje połówkowe są równoelektronowe tzn., substraty reagują w stosunku 
molowym  1:1,  Wysokość  skoku  nie  zależy  od  stężeń  reagujących  substancji  a  zależą  od  różnicy 
potencjałów reakcji połówkowych i od stałej równowagi reakcji.    

background image

 

logK = ab(E

0

utl

 – E

0

red

)/0,059 

Punkt  równoważnikowy:  gdy  reakcje  redoks  są  równoelektronowe  to  krzywa  jest  symetryczna  w 
stosunku do PR miareczkowania.  

Wyznaczanie punktu końcowego miareczkowania i wskaźniki redoks: 

Wyznaczenie  PK  stosujemy  za  pomocą  barwnych  wskaźników  redoks  obserwując  wizualną 
obserwację albo śledząc przebieg zmian potencjału w toku miareczkowania potencjometrycznie. 

Wskaźniki redoks są to odwracalne lub nieodwracalne układy sprzężone redoks, których obie formy, 
zredukowana bądź utleniona, są różnie zabarwiona. Każdy z takich układów ma właściwy potencjał 
normalny  (lub  w  konkretnym  środowisku-  formalny),  który  rozgranicza  obszary  istnienia  obu 
barwnych  form.  Poniżej  wartości  tego  potencjału  przeważa  zabarwienie  formy  zredukowanej, 
powyżej-utlenionej.  

Przykłady  wskaźników:  difenyloamina:  w  środowisku  silnych  utleniaczy  najpierw  zachodzi  jej 
nieodwracalne utlenienie do difenylobezydyny a potem odwracalne w formę barwną(fiolet); ferroina 
trwałość  w  kwaśnym  środowisku  umożliwia  jej  użycie  do  oznaczania  ceru(IV)  nadmanganianów  i 
dwuchromianów.; oranż metylowy (nieodwracalnie) używany podczas miareczkowania antymon (III) 
roztworem  bromianu  potasowego;  w  miareczkowaniu  roztworem  nadmanganianu  potasu  on  jest 
sobie wskaźnikiem; skrobia-do oznaczania jodu. 

5.  Oznaczanie manganometryczne:  na ogół używa się jako wskaźnika samego nadmanganianu 

zaledwie  niewielki  nadmiar  prowadzi  do  odbarwienia  titranta,    można  też  jeżeli  reakcja 
zachodzi  powoli(!)  dodać  nadmiaru  nadmanganianu  i  odmiareczkować  do  zmianowanym 
roztworem żelaza(II) (zwykle soli Mohra) lub dodać nadmiar reduktora np. żelaza(II)po czym 
nadmiar  reduktora  odmiareczkować  nadmanganianem.  Ciekawostki:  w  obecności  fluorków 
MnO

4

-

 nie redukuję się do Mn

2+

 fluorki należy usunąć kwasem borowym.  

Substancje podstawowe: Na

2

C

2

O

4

, As

2

O

3

, Na

2

S

2

O

3.

   Nastawianie miana KMnO

4

 na Na

2

C

2

O

4

.  

Reakcja: 
2 MnO

4

-

 + 5 H

2

C

2

O

4

 + 6 H

3

O

+

 2 Mn

2+

 + 10 CO

2

 + 14 H

2

Nie obserwuje się szybkiego odbarwienia (10-15 sec) dalsze porcja szybciej. Wytwarzane w 
wyniku reakcji jony manganu katalizują reakcję utlenienia jonów szczawianowych 
Manganometryczne oznaczanie wody utlenionej: 
2 MnO

4

-

 + 5 H

2

0

2

 + 6 H

3

O

+

 2 Mn

2+

 + 5 O

2

 + 14 H

2

 

 

 

 

 

 

background image

 

6.  Oznaczenia bromianometryczne i jodometryczne. 

Bromianometryczne:  
 Reakcje: 
BrO

3

 + 6 H

3

O

+

 + 6 e

-

 Br

-

 + 9 H

2

BrO

3

 + 5 Br

-

 + 6 H

3

O

+

 3 Br

2

 + 9 H

2

Bromianometrycznie można oznaczać: 
1)  Substancje 

właściwościach 

redukcyjnych 

arsen(III), 

antymon(III), 

cyna(II) 

hydroksyloamina, hydrazyna, rodanki, tiokarbamidy, kwas askorbinowy 

2)  Pośrednio substancje o charakterze utleniającym np. nadtlenki, chromiany, chlorany . do 

roztworu badanego dodajemy nadmiar arseninu w nadmiarze , nadmiar arsenu (III) który 
nie przereagował odmiareczkowuje się mianowanym roztworem bromianu. 

3)  Organiczne  związki  aromatyczne  np.  fenole  kwas  antranilowy,  8-hydroksychinolinę 

(oksynę) w reakcjach bromowania (podstawiania wodoru przez brom) pośrednio można 
oznaczac jony metali po ich straceniu i oddzieleniu. 

4)  Związki organiczne z podwójnym wiązaniem w wyniku reakcji przyłączania bromu. 

Bezpośrednio  gdy  reakcja  jest  szybka  wskaźniki:  oranż  metylowy,  czerwień  metylowa, 
indygokarmin. A także roztwór jodkowo-skrobiowy. Jeżeli reakcja nie zachodzi momentalnie 
(fenol) do roztworu wprowadza się bromek potasowy i bromian potasowy w nadmiarze , po 
czyl  nadmiar  oznacza  się  jodometrycznie  lub  przez  odmiareczkowanie  mianowanego 
roztworu  arsenu.  Należy  pamiętać  o  ewentualnych  stratach  lotnego  bromu.  Substancje 
podstawowe: KBrO

3

-

.  

 

BrO

3

 + 6H

+

 + 6e

-

 Br

-

 + 3H

2

Bromiano-jodometryczne  oznaczanie  fenolu:  gdy  do  zakwaszonego  roztworu  zawierającego 
jony  bromkowe  wprowadzimy  bromian  potasu  w  nadmiarze  (BrO

3

  +  5Br

-

  +  6H

+

  3Br

2

  + 

3H

2

O)w stosunku do fenolu, wówczas wytworzy się w równoważnej ilości do bromianu wolny 

brom bromujący fenol-zastępuje w jego cząsteczce 3 atomy wodoru. (reakcja) Po dodaniu do 
roztworu  jodku  potasowego  niezużyty  w  reakcji  bromowania  brom  powoduje  wydzielenie 
równoważnej ilości jodu : 2 I

+ Br

2

 I

2

 + 2 Br

-

 

Jod miareczkuje się roztworem tiosiarczanu do odbarwienia skrobi: 2 S

2

O

3

2-

 + I

2

  S

4

O

6

2-

 + 2 I

-

 

Naczynia powinny być szczelne ze względu na lotność bromu. 

 

 

 

Nastawianie miana roztworu Na

2

S

2

O

na KBrO

3.