Redoksymetria
Reakcja redoks zachodzi gdy dodamy titrant z biurety do substancji badanej, znajduje się ona w kolbie stożkowej.
Zapamiętaj jedną ważną sprawę, jeśli w chemii zachodzi reakcja to oczywiście trzeba ją zapisać (bez niej zazwyczaj nie da się rozwiązać zadania) a dodatkowo jest to przecież reakcja redoks, więc uzupełniamy współczynniki np. korzystając z bilansu atomowo-elektronowego.
W redoksymetrii wyróżniamy 3 najważniejsze działy. Ich nazwy pochodzą od nazw titrantów używanych podczas oznaczenia. Jest to manganometria, jodometria i chronometria.
Manganometria
Titrantem jest nadmanganian VII potasu. Nadmanganian jest bardzo silnym utleniaczem, w szczególności w środowisku kwaśnym, dlatego jest on bardzo często wykorzystywany w praktyce. Nadmanganian różnie się zachowuje w zależności od środowiska w jakim się znajduje. Poniżej umieściłem przykłady w środowisku kwaśnym, zasadowym i obojętnym.
- Nadmanganian w środowisku kwaśnym w obecności reduktora
2KMnO4+5Na2SO3+3H2SO4à2MNSO4+ 5Na2SO4+K2SO4+3H2O
- Środowisko zasadowe i nadmanganian potasu wraz z reduktorem
2KMnO4+Na2SO3+2KOHà2K2MnO4+Na2SO4+H2O
- Nadmanganian w środowisku obojętnym
2KMnO4+3 Na2SO3+H2Oà2Mno2+3Na2SO4+2KOH
W manganometrii nie stosuje się wskaźnika, ponieważ on sam ma bardzo ciemnofioletowe zabarwienie, które podczas miareczkowania zmienia zabarwienie w zależności od pH.
Jodometria
W tym oznaczeniu titrantem jest tiosiarczan sodu. W tym oznaczeniu chodzi o to, że wolny jod cząsteczkowy miareczkujemy tiosiarczanem sodu w obecności skrobii. To właśnie skrobia jest tutaj wskaźnikiem. Skrobia w obecności wolnego jodu cząsteczkowego zabarwia się na granatowo. W miarę miareczkowania tiosiarczanem sodu jod cząsteczkowy przechodzi w postaci jonu do roztworu. Wszystko odbywa się zgodnie z reakcją poniżej.
I2 + 2 S2O32− → S4O62− + 2 I−
Chromianometria
Roztworem mianowanym w chromianometrii jest dichromian VI potasu K2Cr2O7. W środowisku kwaśnym i w obecności reduktora chrom przechodzi na +3 stopnień utlenienia, a jony chromu przybierają barwę zieloną. Dichromian jest słabszym utleniaczem od nadmanganianu potasu, ale przecież nie w każdym oznaczeniu potrzebujemy aż tak dużej siły utleniania. Tak gdzie utleniacz może być słabszy świetnie sprawdza się dichromian.
Dużą zaletą dichromianu nad nadmanganianem jest to, że roztwór mianowany można otrzymać odważając dokładną ilość dichromianu na wadze analitycznej i przeprowadzić w sposób ilościowy do kolby jednomiarowej. Z nadmanganianem nie jest tak łatwo. Nastawianie miana tej substancji jest bardzo czasochłonne. Oznaczenie prowadzi się w środowisku kwaśnym, gdyż potencjał utleniający każdego utleniacza tlenowego jest większy w takich warunkach.
Poniżej przedstawiam reakcję dichromianu w środowisku kwaśnym w obecności reduktora
K2Cr2O7+3Na2SO3+4H2SO4 à 3Na2SO4+K2SO4+Cr2(SO4)3+4H2O
Poniżej znajdziesz kilka zadań z tej tematyki z rozwiązaniami, natomiast znacznie więcej zadań z tłumaczyłem, w moim kursie. Są to korepetycje online dostępne o każdej porze dnia i nocy. Przesyłam link do kursu:
https://fizyka-kursy.pl/kurs/podstawy-chemii-analitycznej
Zad. 1 . W pewnej ilości wody rozpuściłeś uwodniony kwas szczawiowy w ilości 0,195g (H2C2O4 · 2 H2O). Przyjmij, że na zmiareczkowanie zużyłeś 31,24cm3 nadmanganianu. Oblicz stężenie molowe nadmanganianu potasu.
Odp. Stężenie molowe nadmanganianiu potasu jakie było wykorzystane w oznaczeniu jest równe 0,0197mol/dm3. W tym zadaniu trzeba było uważać na to, że w zadaniu była podana masa uwodnionego kwasu szczawiowego, a przecież w obliczeniach nie bierze udział hydrat. Dlatego tę masę doprowadzamy na czysty kwas szczawiowy.
Zad. 2 0,9120 g rudy żelaza wprowadziłeś do roztworu używając do tego kwas siarkowy VI. Żelazo w roztworze było na +2 stopniu utlenienia. Następnie tak przygotowany roztwór miareczkowałeś za pomocą nadmanganianu potasu. Jego stężenie jest równe 0,0200M, a objętość jaką zużyłeś podczas analizy to 56,24cm3 . Oblicz ile procent czystego żelaza było w rudzie ?
Odp. Procentowa zawartość żelaza w rudzie, jaką otrzymałeś do analizy, jest równa 34,44%.