ĆWICZENIE 8-2

Miareczkowanie potencjometryczne z wykorzystaniem reakcji utleniania i redukcji

1. CEL ĆWICZENIA:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z elektrodami typu redox, miareczkowaniem potencjometrycznym układu redox, oraz wyznaczeniem potencjałów standardowych redox. Doświadczenie ma również na celu określenie ilości K₄Fe(CN)₆ na podstawie miareczkowania potencjometrycznego w analizowanym roztworze.

2. WSTĘP TEORETYCZNY

Elektrodą redoks - są to elektrody zbudowane z metalu (platyny lub innego obojętnego chemicznie metalu będącego przekaźnikiem elektronów) zanurzonego w roztworze zawierającym układ redox ( jony tego samego pierwiastka na różnych stopniach utleniania).

Elektrody redox znajdują zastosowanie w potencjometrii (miareczkowanie potencjometryczne). Stosuje się wówczas ogniwo pomiarowe złożone z elektrody redoks (badanej) i elektrody odniesienia (porównawczej np. kalomelowej lub chlorosrebrowej). Podczas miareczkowania mierzymy wartość siły elektromotorycznej, która jest różnicą potencjałów elektrody porównawczej i elektrody badanej. Zmiany wartości SEM są wynikiem zmian wartość potencjału elektrody redox, ponieważ potencjał elektrody porównawczej jest stały). Wzrost SEM jest związany ze wzrostem stężenia jonów ( formy utlenionej) układu redox.

3. WYKONANIE ĆWICZENIA:

Aparatura: pehametr (do pomiaru SEM), nasycona elektroda kalomelowa, elektroda platynowa, zlewka (100cm³), mieszadło magnetyczne, biureta do miareczkowania, kolba miarowa (100cm³), pipeta o pojemności 10cm³,

Roztwór K₂Cr₂O₇ o stężeniu 0,0055mol∙dm^-3

Roztwór HCl o stężeniu 0,5 mol∙dm^-3

1. Kolbę o pojemności 100cm³ z nieznaną ilością K₂Fe(CN)₆ (nieznanym stężeniu) dopełniono do kreski wodą destylowaną i po dokładnym wymieszaniu odmierzono 10cm³ za pomocą pipety Mohra do zlewki.

2. Do zlewki wlano również 10cm³ HCl oraz umieszczono mieszadełko. Zlewkę ustawiono na podstawie mieszadła magnetycznego, umieszczono w zlewce elektrody podłączone do pehametru. Do zlewki dodano wody destylowanej w celu odpowiedniego zanurzenia elektrod.

3. Po włączeniu mieszadła oraz pehametru odczytano początkową wartość SEM wpisując dane do tab. Rozpoczęto miareczkowanie potencjometryczne dodając, co jakiś czas porcję 0,5cm³ roztworu K₂Cr₂O₇ za pomocą biurety, po krótkim czasie odczytując za każdym razem wartość SEM, na pehametrze i wpisując dane do tabeli

W zlewce zachodzi następująca reakcja:

6Fe(CN)₆ ^4- + Cr₂O₇ ^2- + 14H⁺ 6Fe(CN)₆ ^3- + 2 Cr³⁺ +7H₂O (1)

4. W miarę zbliżania się do PRM (punktu równoważności molowej) następowały coraz większe skoki SEM ogniwa

5. W celu sprządzenia dokładnego wykresu zależności wartości SEM ogniwa od objętości dodawanego roztworu dwuchromianu potasu doświadczenie powtórzono dodając w okolicach dużego skoku SEM mniejsze porcje K₂Cr₂O_7. Dane drugiego miareczkowania umieszczono w Tabeli Nr 1.

6. Wyznaczono punkt równoważności molowej z wykresów:

1. 
   E_sem = f(V)

2. ∆E_sem/∆V = f(V) gdzie, (2)

3. 
   ∆² Esem/∆V² = f(V) gdzie, (3)

7. Na podstawie odczytanej z wykresów objętości V_PRM i podanego stężenia roztworu K₂Cr₂O₇ (Cm=0,0055mol∙dm^-3) oraz objętości roztworu K₄Fe(CN)₆ użytej domiareczkowania (10cm³) korzystając z równania (1) obliczono masę K₄Fe(CN)₆ zawartą w 100cm³ analizowanego roztworu.

4. OPRACOWANIE WYNIKÓW + Obliczenia

Tabela Nr 1. Zestawinie wyników miareczkowania potencjometrycznego roztworu K₄Fe(CN)₆ za pomocą mianowanego roztworu K₂Cr₂O₇.

Tabela przedstawia zależność zmierzonej siły elektromotorycznej ogniwa od objętości dodanego roztworu K₂Cr₂O₇, oraz obliczenia które posłużyły do sporządzenia wykresów 2 i 3 i wyznaczenia PRM.

Nr pomiaru	Objętość dodanego roztworu K2Cr2O7 V[cm^3]	Zmierzona wartość Esem [mV]	∆Esem/∆V	∆^2 Esem/∆V^2
1	0,0	270	80	-0,40
2	0,5	310	40	0,00
3	1,0	330	32	0,50
4	1,5	346	32	0,50
5	2,0	362	40	0,00
6	2,5	382	50	8,00
7	2,6	387	50	-2,22
8	2,7	392	90	1,43
9	2,8	401	70	8,75
10	2,9	408	80	-1,33
11	3,0	416	150	0,77
12	3,1	431	130	5,71
13	3,2	444	140	0,00
14	3,3	458	220	34,09
15	3,4	480	220	-5,46
16	3,5	502	970	-5,91
17	3,6	599	440	7,78
18	3,7	643	180	-9,37
19	3,8	661	320	1,00
20	3,9	693	20	-1,09
21	4,0	695	22	3,60
22	4,5	706	10	-1,14
23	5,0	711	28	1,00
24	5,5	725	12	-1,33
25	6,0	719	6	0,00
26	6,5	722	2	0,00
27	7,0	723	2	-2,00
28	7,5	724	2
29	8,0	725

5. SPOSTRZEŻENIA i WNIOSKI

Cel doświadczenia został w pełni zrealizowany. Udało nam się wyznaczyć liczbę gramów K₄Fe(CN)₆ zawartą w 100cm³ badanego roztworu i wynosi ona:

Na podstawie wykresu E_sem=f(V) udało nam się również wyznaczyć wartości standardowe potencjałów elektrod redoks. Wynoszą one kolejno:

Wyznaczone wartości prównaliśmy z tablicowymi, które wynoszą odpowiednio:

0,36 [V]

1,33 [V]

Naszym zdaniem pomiary, które uzyskaliśmy w trakcie doświadczenia należy uznać za dokładne, zważywszy na fakt, że miareczkowanie przeprowadzaliśmy dwukrotnie uzyskując analogiczne (praktycznie identyczne) wyniki.

---