kiselinsko-bazne kompleksometrijskeanaliticka.tmf.bg.ac.rs/wp-content/uploads/2020/12/... · 2020....

• KISELINSKO-BAZNE

• KOMPLEKSOMETRIJSKE

• TALOŽNE

• REDOKS

Principi, tehnika i osnovne operacije u redoks titracijama. Proračuni u redoks titracijama. Primeri konkretnih redoks određivanja. Hemijska ravnoteže u homogenim sistemima. • Ravnoteže u rastvorima kiselina i baza

(izračunavanje pH vrednosti rastvora)

• Ravnoteže u rastvorima kompleksnih jedinjenja • Ravnoteže u teško rastvornih soli • Ravnoteže u redoks sistemima

//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4b/Burette.svg

• Volumetrijske metode zasnovane na reakcijama oksidacija i redukcija nazivaju se redoks titracije.

• Naziv je nastao spajanjem i skraćivanjem izraza redukcija i

oksidacija. Ova jezgrovitost u formi izražavanja označava ujedno i suštinu, jer ističe da se ove reakcije (oksidacija – otpuštanje elektrona i redukcija – primanje elektrona), povezane prelazom elektrona, odigravaju istovremeno u toku titracije.

• Mehanizam redoks titracija razlikuje se od mehanizma drugih titracija razmatranih u okviru klasičnih volumetrijskih metoda (kiselinsko-baznih, taložnih i kompleksometrijskih) jer u toku redoks titracija dolazi do promene oksidacionog broja reaktanata.


U redoks titracije spadaju:

• permanganometrija, • jodimetrija, • bromatometrija i dr.


Titrant

Prva kap viška rastvora KMnO4 označava kraj titracije, pojavom bledo-ružičaste

boje. Pored KMnO4 koji predstavlja specifični indikator koriste se i redoks

indikatori.

Standardizacija rastvora permanganata

Na2C2O4 u rastvorima sumporne kiseline gradi oksalnu kiselinu i reaguje sa permanganatom

prema sledećoj reakciji:

)l(OH8)aq(Mn2)g(CO10)aq(H6)aq(MnO2)aq(OCH5 22

24422

PRIMENA: ODREĐIVANJE SADRŽAJA GVOŽĐA U UZORCIMA RUDA

Cimerman-Rajnhartova (Zimmermann-Reinhardt) metoda

U toku titracije permanganatom u kiseloj sredini Fe2+

-joni oksidišu se u Fe3+

-jone:

5Fe2+

(aq) + MnO4-(aq) + 8H

+(aq) = 5Fe

3+(aq) + Mn

2+(aq) +4H2O

n(Fe): n(KMnO4)= 5: 1.

Ako je gvožđe u trovalentnom obliku neophodno je pre titracije redukovati Fe3+

-jone do Fe2+

-

jona, kako bi se oksidacija odigravala u toku titracije. Priprema uzorka vrši se rastvorom

SnCl2:

2Fe3+

(aq) + Sn2+

(aq) = 2Fe2+

(aq) + Sn4+

(aq).

višak

Višak Sn2+

-jona se pre početka titracije mora prevestu u Sn4+

-jone. To se vrši oksidacijom

pomoću HgCl2:

Sn2+

(aq) + 2Hg2+

(aq) + 2Cl-(aq) = Sn

4+(aq) + Hg2Cl2(s).

Jedan deo Hg2+

-jona može, pri tome, biti redukovan do elementarne žive:

Sn2+

(aq) + Hg2+

(aq) = Sn4+

(aq) + Hg(s).


Cimerman-Rajnhartov rastvor:

mangan(II)-sulfat,

sumporna i

fosforna kiselina.

Mangan(II)-sulfat smanjuje oksidaciono dejstvo permanganata čime se

izbegava moguća oksidacija hlorid-jona, dok se oksidacija Fe2+-jona

nesmetano obavlja.

Sumporna kiselina služi i da se rastvor zakiseli.

Fosforna kiselina vezuje u bezbojan kompleks žuto obojene Fe3+-jone

nastale oksidacijom u toku titracije, čime se omogućava dobro

uočavanje završne tačke titracije.

PRIMER: ODREĐIVANJE SADRŽAJA GVOŽĐA U UZORCIMA RUDA

Podaci: M(Fe)=55,85 g/mol, M(H2C2O42H2O)=126,0 g/mol

Uzorak gvožđa mase 7,635 g rastvoren je u kiselini. Rastvor je razblažen destilovanom

vodom i prenet u merni sud od 100,0 cm3. Alikvotni deo od 10,00 cm

3 titrisan je

rastvorom KMnO4, pri čemu je utrošeno 32,55 cm3. Standardizacija rastvora KMnO4

izvršena je pomoću H2C2O4. Za 0,1654 g H2C2O42H2O utrošeno je 25,00 cm3 rastvora

KMnO4. Izračunati maseni udeo gvožđa u uzorku.


Rešenje Standardizacija:

2MnO4-(aq) + 5C2O4

2-(aq) + 16H

+(aq) = 2Mn

2+(aq) + 10CO2(g) + 8H2O

n(KMnO4): n(H2C2O4) = 2: 5 1000

)KMnO()KMnO(5 44 cV =)OCH(

)OCH(2

422

422

M

m

c(KMnO4)= )OCH()KMnO(

)OCH(1000

5

2

4224

422

MV

m=

0,12600,25

1654,01000

5

2

=0,0210 mol/dm

3

Titracija:

5Fe2+

(aq) + MnO42-

(aq) + 8H+(aq) 5Fe

3+(aq) + Mn

2+(aq) + 4H2O

n(Fe): n(KMnO4) = 5: 1 )Fe(

)Fe(

M

m= q

cV

1000

)KMnO()KMnO(

1

5 44

w(Fe)=u

44 100

1000

)Fe()KMnO()KMnO(

1

5

mq

MVc

w(Fe)=635,7

10010

1000

85,5555,320210,05 =25,00 %

PRIMER: ODREĐIVANJE SADRŽAJA MANGANA U UZORCIMA RUDA

Uzorak rude mangana mase 6,0983 g rastvoren je u kiselini. Rastvor je neutralisan i

prenet u merni sud od 250,0 cm3. Ako je za titraciju 25,00 cm

3 rastvora Mn

2+-jona, po

Folhard-Volfu, utrošeno 18,50 cm3 KMnO4 koncentracije 0,0200 mol/dm

3, izračunati

maseni udeo mangana u rudi i titar rastvora u mernom sudu.

Podatak: M(Mn)=54,94 g/mol

PRIMER: ODREĐIVANJE SADRŽAJA MANGANA U UZORCIMA RUDA

U direktnim jodimetrijskim titracijama: rastvor I2.

U indirektnim jodimetrijskim titracijama: rastvor Na2S2O3.

U slučaju indirektne jodimetrije neutralnom ili slabo kiselom rastvoru

titranda dodaje se KI u višku, pri čemu se izdvaja I2 koji se zatim titriše

rastvorom Na2S2O3. U toku titracije S2O32-

-joni oksiduju se do S2O42-

-jona:

I2(aq) + 2S2O32-

(aq) 2I-(aq) + S4O6

2-(aq)

Jodimetrijske titracije

)aq(I2)aq(OS)aq(I)aq(OS2 2642232

Rastvor I2 ima odlike primarnog standarda, ako je sveže pripremljen,

rastvor ne treba standardizovati!

Rastvor Na2S2O3 nema odlike primarnog standarda i mora se

standardizovati. Za standardizaciju rastvora Na2S2O3 mogu se upotrebiti

različite oksidacione supstance: I2, KBrO3, K2Cr2O7, KMnO4 itd.

KBrO3 reaguje sa KI u kiseloj sredini pri čemu se izdvaja I2 koji se zatim

titriše rastvorom Na2S2O3:

BrO3-(aq) + 6I

-(aq) + 6H

+(aq) = Br

-(aq) + 3I2(aq) + 3H2O

I2(aq) + 2S2O32-

(aq) = 2I-(aq) + S4O6

2-(aq)

n(KBrO3): n(I2): n(Na2S2O3)= 1: 3: 6

STANDARDIZACIJA TITRANTA


INDIKATOR

Rastvora skroba. I2 gradi sa skrobom adsorpciono jedinjenje intenzivno

plave boje. Pored skroba koji predstavlja specifični indikator koriste se i

redoks indikatori.


PRIMENA

Indirektne jodimetrijske titracije primenjuju se za određivanje uzoraka

koji sadrže: Cr2O72-

, ClO3-, Sn

2+, Cu

2+-jona, ili rastvore Cl2, Br2, HClO,

MnO2, H2SO3, H2O2, itd.

P R I M E N A: Određivanje sadržaja bakra u legurama

Određivanje bakra indirektnom jodimetrijom zasniva se na reakciji bakar(II)-jona sa

jodid-jonom koji je dodat u višku:

2Cu2+

(aq) + 4I-(aq) = Cu2I2(s) + I2(aq)

I2(aq) + 2S2O32-

(aq) = 2I-(aq) + S4O6

2-(aq)

n(Cu2+

): n(Na2S2O3)= 1: 1.


Pri ovoj oksido-redukciji joni dvovalentnog bakra redukuju se do jednovalentnih i pri tome se

sav bakar taloži kao teško rastvorni bakar(I)-jodid žućkasto-bele boje, dok se ekvivalentna

količina joda izdvaja u elementarnom stanju. Izdvojeni jod titriše se standardnim rastvorom

natrijum-tiosulfata.

U reakciji sa bakrom jodid-jon deluje kao redukciono sredstvo za bakar(II) i kao taložni

reagens za bakar(I), što utiče na znatno povećanje oksidacione sposobnosti Cu2+-jona. Iako

vodonik-joni ne učestvuju u reakciji, njihova koncentracija ima veliki uticaj na brzinu

odvijanja reakcije i tačnost određivanja, pa mora biti u strogo kontrolisanim granicama.

Optimalno pH za ovu reakciju je 4,0.


Uzorak CuO, mase 1,8998 g rastvoren je i prenet u merni sud od 250,0 cm3. Sadržaj

Cu2+

-jona određivan je indirektnom jodimetrijom u alikvotnom delu od 25,00 cm3

rastvora. Dodat je višak KI. Za titraciju izdvojenog I2, uz skrob kao indikator, utrošeno

je 15,50 cm3 rastvora Na2S2O3. Rastvor Na2S2O3 standardizovan je rastvorom KBrO3.

Posle reakcije KBrO3 sa KI, za titraciju 25,00 cm3 rastvora KBrO3 koncentracije 0,0150

mol/dm3 utrošeno je 21,50 cm

3 rastvora Na2S2O3. Izračunati maseni udeo CuO u uzorku.

Podatak: M(CuO)=79,54 g/mol

Jodimetrijske titracije Primeri karakterističnih izračunavanja


Rešenje

Standardizacija:

BrO3-(aq) + 6I

-(aq) + 6H

+(aq) = Br

-(aq) + 3I2(aq) + 3H2O

n(KBrO3): n(I2) = 1: 3

I2(aq) + 2S2O32-

(aq) = 2I-(aq) + S4O6

2-(aq)

n(I2): n(Na2S2O3) = 1: 2

n(Na2S2O3): n(KBrO3) = 6: 1

)OSNa()OSNa( 322322 cV = )KBrO()KBrO(6 33 cV

c(Na2S2O3)=)OSNa(

)KBrO()KBrO(

1

6

322

33

V

cV=

50,21

0150,000,256 =0,105 mol/dm

3


Titracija

2Cu2+

(aq) + 4I-(aq) = Cu2I2(s) + I2(aq)

I2(aq) + 2S2O32-

(aq) = 2I-(aq) + S4O6

2-(aq)

n(Cu2+

): n(Na2S2O3) = 1: 1

)Cu(

)Cu(

M

m=

1000

)OSNa()OSNa( 322322 cV

w(CuO)=u

322322 100

1000

)CuO()OSNa()OSNa(

mq

McV

w(CuO)=8998,1

10010

1000

54,79105,050,15 = 67,9 %



Rešenje

P R I M E N A: Određivanje sadržaja hroma u legurama


Jodometrijsko određivanje hroma koji se u kiseloj sredini nalazi u obliku dihromata zasniva se

na redukciji šestovalentnog hroma kalijum-jodidom u trovalentni hrom, pri čemu se izdvaja

ekvivalentna količina joda koji se titriše standardnim rastvorom natrijum-tiosulfata.

Reakcija oksido-redukcije teče na sledeći način:

)l(OH7)aq(I3)aq(Cr2)aq(H14)aq(I6)aq(OCr 2232

72

)aq(OS)aq(I2)aq(OS2)aq(I 2642322

U završnoj tački titracije, kad iščezne plava boja kompleksa joda sa skrobom (kada je sav jod

istitrisan), rastvor ne postaje bezbojan, već ostaje svetlo zelen od prisutnih Cr3+-jona.



Za analizu je uzeto 1,0777 g legure hroma. Uzorak je rastvoren, a zatim je dodat višak

KI. Jod oslobođen u ovoj reakciji titrisan je rastvorom Na2S2O3 koncentracije 0,1092

mol/dm3, pri čemu je utrošeno 25,80 cm

3 titranta uz skrob kao indikator. Izračunati

maseni udeo hroma u leguri.

Podatak: M(Cr)=52,00 g/mol

Cr2O72-

(aq) + 6I-(aq) + 14H

+(aq) = 2Cr

3+(aq) + 3I2(aq) + 7H2O

n(Cr2O72-

): n(I2) = 1: 3

n(Cr2O72-

) = 2n(Cr)

I2(aq) + 2S2O32-

(aq) = 2I-(aq) + S4O6

2-(aq)

n(I2): n(Na2S2O3) = 1: 2

n(Cr3+

): n(Na2S2O3) = 1: 3

)Cr(

)Cr(

M

m=

1000

)OSNa()OSNa(

3

1 322322 cV

w(Cr)= u

322322 100

1000

)Cr()OSNa()OSNa(

3

1

m

McV

w(Cr)= 0777,1

100

1000

00,521092,080,25

3

1 = 4,530 %



KBrO3, Primarni standard

: metali kao što su: Sb3+, Sn2+, As3+…

kiselinsko-bazne kompleksometrijskeanaliticka.tmf.bg.ac.rs/wp-content/uploads/2020/12/... · 2020....

Documents