Ćwiczenie piąte: utlenianie i redukcja

Wykonanie: Hanna Janicka, Marta Majewska – biologia człowieka, I rok

Wprowadzenie: Reakcjom utleniania i redukcji towarzyszy wymiana ładunków elektrycznych, a opisywane są działaniem ogniwa elektrochemicznego (a raczej półogniw, oddzielnych dla obu reakcji, tworzących razem jedno ogniwo). Istoty jest standardowy potencjał redoks (E⁰), proporcjonalny do zmian standardowej entalpii swobodnej (ΔG⁰), decydujący o możliwości przebiegu reakcji.

Proces przebiega samorzutnie, gdy E⁰ (≥ 0,5v)

Opis eksperymentu: Otrzymywanie jodku amonu:

Standardowy potencjał redoks reakcji otrzymywania NH₄J

E⁰ = 0,53v – (-0,07 v) = 0,60V – przebieg reakcji jest możliwy.

E⁰ = 0,60 E⁰ > 0,5v – reakcja powinna przebiec samorzutnie.

Do zlewki o pojemności 150 cm³ zawierającej mieszadło magnetyczne wsypałyśmy 2,5g sproszkowanego jodu, 12cm³ 10% roztworu zasady amonowej, uprzednio rozrzedzając go z 25% roztworu, dostępnego w laboratorium:

Cr = m / M_rru · 100%

10% = x / 12 · 100%

x = 12x10 / 100 = 1,2g – masa substancji w 10% roztworze.

Aby roztwór był dwudziestopięcioprocentowy:

25% = 1,2 / M_rru · 100%

M_rru = 12 · 100 / 25

M_rru = 4,8 ≈ 5

Zatem należy dodać 5ml 25% roztwory zasady amonowej oraz 7ml H₂O.

Następnie zmontowałyśmy zestaw do wkraplania, by za jego pomocą wkroplić do mieszającego się roztworu 5cm³ 10% roztworu nadtlenku wodou H₂O₂. Mając do dyspozycji 30% roztwór, otrzymałyśmy 10% poprzez zmieszanie 1,7cm³ roztworu H₂O₂ oraz 3,3cm³ H₂O:

10% = x / 5 · 100%

x = 5 · 10 / 100 = 0,5g – masa substancji w 10% roztworze

30% = 0,5 / M_rru · 100%

m = 0,5 · 100 / 30 = 1,66 ≈ 1,7

5 – 1,7 = 3,3 H₂O

W krótkim czasie zaobserwowałyśmy wydzielający się w postaci bąbelków tlen. Następnie poprzez dodawanie nadtlenku wodoru roztwór odbarwił się, przybierając żółtawą barwę. Przelałyśmy go do krystalizatora oraz ogrzewałyśmy aż do momentu, w którym na dnie pozostał żółtobrązowy osad. Odsączyłyśmy, a następnie przemyłyśmy schłodzoną mieszaniną alkoholu etylowego i eteru (1:3). Następnie wysuszyłyśmy i zważyłyśmy. Otrzymałyśmy 1,53g.

Wydajność reakcji:

2J + 2NH₄OH + H₂O → 2NH₄J + 2H₂O + O₂

m_J = 126,90 g/mol

m_NH4J = 14 + 4 + 126,90 = 144,9 g/mol

126,90g daje nam 144,9g

2,5g daje nam x

x = 2,85g 2,85g – 100% wydajności

Wnioski: Jod w środowisku wodnego roztworu amoniaku uległ redukcji z udziałem nadtlenku wodou, który jest silnym utleniaczem. Objawiło się to odbarwieniem na kolor klarowny żółty.

J₂ + 2e^- → 2J^-

H₂O – 2e^- → O₂ + 2H⁺

Odpowiednie pH roztworu wpływa na przebieg reakcji. W tym przypadku pH zasadowe umożliwiło jej przebieg.