of 21 /21
SEMINAR IZ KOLEGIJA ANALITIČKA KEMIJA I Studij Primijenjena kemija

ANALITIČKA KEMIJA 1 SEMINAR - fkit.unizg.hr · REDOKS REAKCIJE 2. Izračunajte potencijal sistema u: a) 0,01 M NaOH b) 0,01 M NH 4 OH u trenutku kada su koncentracije oksidiranog

Embed Size (px)

Text of ANALITIČKA KEMIJA 1 SEMINAR - fkit.unizg.hr · REDOKS REAKCIJE 2. Izračunajte potencijal sistema...

  • SEMINAR IZ KOLEGIJA

    ANALITIČKA KEMIJA I

    Studij Primijenjena kemija

  • REDOKS REAKCIJE

  • REDOKS REAKCIJE

    2 4 2 4

    2 4 2 3

    0

    H AsO H AsO

    OKSIDIRANIOBLIK0

    RE

    1. Izračunajte potencijale sistema H AsO H AsO pri pH 1 i pH 6

    u trenutku kada su koncentracije oksidiranog i reduciranog oblika

    izjednačene!

    0,560 V

    0,059log

    E

    c

    E En c

    DUCIRANI

    OBLIK

    Nernstov izraz

  • 2 4 2 4 2 4 2 4

    (+5) (+3)+

    2 4 2 3 2

    0 oks

    red

    2

    2 40

    H AsO H AsO (H AsO H A

    +

    sO )

    2

    izjednačavamo preko H iona jer se nalazimo u kH AsO 2e 2H H AsO H O iselom područ

    0,059log

    H AsO H

    j

    0,059log

    2 H As

    u

    cE E

    n c

    c cE E

    c

    2 4 2 4 2 4 2 4

    3

    2 4 2 4

    2 40

    H AsO H AsO H AsO H AsO

    O

    H AsO H AsO

    H AsO0,059log

    2

    c c

    cE E

    2

    2 3

    H

    H AsO

    c

    c

    2 4 2 4 2 4 2 4

    2 4 2 4 2 4 2 4

    2 4 2 4 2 4 2 4

    2 4 2 4

    2 4 2 4

    0 2

    H AsO H AsO H AsO H AsO

    0

    H AsO H AsO H AsO H AsO

    0

    H AsO H AsO H AsO H AsO

    H AsO H AsO

    H AsO H AsO

    0,059log H

    2

    0,0592log H

    2

    0,059pH

    0,560 V 0,059pH

    Pri pH=1:

    0,560 V 0,0

    E E c

    E E c

    E E

    E

    E

    2 4 2 4H AsO H AsO

    59 0,50V 1

    Pri pH=6:

    0,560 V 0,

    1

    0,0 V 6 206V59E

    V

  • REDOKS REAKCIJE

    2. Izračunajte potencijal sistema u:

    a) 0,01 M NaOH

    b) 0,01 M NH4OH

    u trenutku kada su koncentracije oksidiranog i reduciranog

    oblika izjednačene!

    - -

    3BrO /BrO

    3

    0

    BrO /BrO

    5

    4

    = 1,51 V

    NH OH = 1,85 10 M

    E

    K

  • 3 3

    3 3

    ( 5) (+1)

    3 2

    30

    BrO /BrO BrO /BrO 4

    3

    0

    BrO /BrO BrO /BrO

    -

    4

    izjednačavamo preko OH iona jer se nalazimo u lužnatom područBr O 4e 2H O Br O 4OH

    BrO0,059log

    4 BrO OH

    c BrO =c BrO

    0,059 1log

    4 OH

    ju

    cE E

    c c

    E Ec

    3 3

    3 3

    3 3

    3 3

    3

    3

    0 4

    BrO /BrO BrO /BrO

    0

    BrO /BrO BrO /BrO

    0

    BrO /BrO BrO /BrO

    0

    BrO /BrO BrO /BrO

    BrO /BrO

    BrO /BrO

    0,059log OH

    4

    0,0594 log OH

    4

    0,059log OH

    0,059 pOH

    1,510 V 0,059 V pOH

    1,510

    E E c

    E E c

    E E c

    E E

    E

    E

    3

    3

    3

    w

    BrO /BrO

    BrO /BrO

    BrO /BrO

    V 0,059 V p pH

    1,510 V 0,059 V 14 pH

    1,510 V

    2,336 V 0,059

    0,826 V 0,059 H

    V p

    V

    H

    p

    K

    E

    E

    E

  • 3

    3

    +

    +

    4 4

    BrO /BrO

    BrO /BrO

    4

    K baze

    a) 0,01 M NaOH

    OH NaOH 0,01M

    pOH= log OH 2 pH=12

    2,336 V 0,059 V pH

    2,336 V 0,059 V 12 1,628 V

    b

    NaOH Na +OH

    NH OH N

    ) 0,01 M NH OH

    1 1pH=7+ p log

    2 2

    NH

    H +OH

    c c

    c

    E

    E

    K c

    K

    3

    3

    5

    4 B K

    BrO /BrO

    BrO /BrO

    OH = 1,85 10 M p 4,73 p 9,27

    1 1pH 7+ 9,27 log 0,01 10,64

    2 2

    2,336 V 0,059 V pH

    2,336 V 0,059 V 10,64 1,708 V

    K K

    E

    E

  • REDOKS REAKCIJE

    3. Otopina K2WO4 je 0,05 % -tna i 95 % ionizirana. Izračunajte

    potencijal sistema kod pH= 8! 2- 04WO /W

    2 0

    2 04

    4

    0

    WO /W

    2 4 2 4

    2 4

    WO /W

    3 3

    2 4

    2 4

    1,04 V

    pH 8

    95 % 0,95

    K WO 0,05 % K WO 0,5 g/L

    K WO 0,5 g/LK WO 1,53 10 mol dm

    K WO (2 39,10 183,84 4 16,00) g/mol

    ?

    E

    w

    cM

    E

    + 2

    2 4 4

    1 0,9

    početno stanje: c 0

    K WO 2K

    0

    ravnotežno stanje:

    (1

    WO

    )

    c

    3 3 3 3

    3 5 2 0,95 1,5310 M 2,9110 M 0,95 1,5310 M 1,45 10 M5 1,5310 M 7,65 10 M

    2 c c

  • REDOKS REAKCIJE

    2 0 2 04 4

    2 0 2 04 4

    (+6) (0)2

    4 2

    2

    40

    WO /W WO /W 0 8

    0

    0

    WO /W WO W

    -

    /

    W O 6e 4H O W +8OH

    WO0,059log

    izjednačavamo preko OH ion

    6 W O

    a jer se nalazim

    H

    W 1

    o u lužnatom području

    Dogovorom se

    0,

    u

    0

    zima!!!

    cE E

    c c

    c

    E E

    2 0 2 04 4

    2 0 2 04 4

    2 0 2 04 4

    2 0 2 04 4

    2

    4

    8

    0 2 8

    4WO /W WO /W

    0 2

    4WO /W WO /W

    0 2

    4WO /W WO /W

    0

    WO /W WO /W

    WO59log

    6 OH

    0,059 0,059log WO log OH

    6 6

    0,059 0,059log WO 8 log OH

    6 6

    0,059log WO 0,079log OH

    6

    0,059log

    6

    c

    c

    E E c c

    E E c c

    E E c c

    E E

    2 0 2 04 4

    2 04

    2

    4

    0 3

    WO /W WO /W

    WO /W

    WO 0,079 pOH

    0,059log 1,45 10 0,079 14 pH

    6

    1,04V 0,028 0,079V 14 8 0,594V

    c

    E E

    E

  • REDOKS REAKCIJE

    4. Izračunajte optimalnu pH vrijednost za selektivnu oksidaciju

    klorida i bromida s KMnO4!

    Neka su koncentracije oksidiranih i reduciranih oblika svih triju

    navedenih sustava jednake 1 M.

    2

    2

    2+4

    0

    Br /Br

    0

    Cl /Cl

    0

    MnO /Mn

    1,087 V

    1,359 V

    1,510 V

    E

    E

    E

  • 1 V

    2 V

    1,5 V2+

    4

    0

    MnO /Mn1,510 VE

    2

    0

    Br /Br1,087 VE

    2

    0

    Cl /Cl1,359 VE

    REDOKS REAKCIJE

  • REDOKS REAKCIJE

    2+ 2+4 4

    2+ 2+4 4

    2+ 2

    2+4

    +4 4

    8

    40

    MnO /Mn MnO /Mn 2+

    2+

    4

    0 8

    MnO /Mn MnO /Mn

    0

    MnO /Mn MnO

    +2 72+

    4 2

    MnO /M

    /Mn

    n

    MnO H0,059 Vlog

    5 Mn

    MnO Mn

    0,059 V

    Mn O 5e 8H Mn 4H O

    1,510 V 0,0

    log H5

    0,059 V8 log H

    94

    5

    c c

    E

    E Ec

    c c

    E E c

    E E c

    2 2

    2 2

    0

    Br /Br Br /Br

    0

    Cl /Cl Cl /Cl

    Zbog toga što konc. oksidiranih i reduciranih oblika iznose 1 M vrijedi:

    1,087 V

    1,359

    V pH

    V

    E E

    E E

  • 2+

    4 2

    2

    2+

    4 2 2

    2

    a) Za reakciju:

    MnO 5e 8H Mn 4H O 2

    2Cl Cl 2e 5

    2MnO 10Cl 16H 2Mn +5Cl 8H O

    Da ne bi oksidirao sustav Cl /Cl mora biti:

    2+4 2MnO /Mn Cl /Cl

    - 2

    4

    +

    4 2

    2+

    2 Pri ovim pH vrijednostima sustav MnO / Mn nije oksidans za sustav Cl /Cl !!

    1,510 V 0,094 V pH 1,359 V

    b) Za reakciju:

    MnO 5e

    pH

    8H Mn 4H O

    !1,61

    E E

    2+4 2

    2

    - 2+

    4 2 2

    2

    MnO /Mn Br /Br

    2

    2Br Br 2e 5

    2MnO 10Br 16H 2Mn +5Br 8H O

    Da bi oksidirao sustav Br /Br mora biti:

    1,510 V 0,094 V pH 1,087 V

    p

    E E

    2+

    4 2 Pri ovim pH vrijednostima sustav MnO / Mn je oksidans za sH 4 us tav Br /Br !!!,50

  • 2+

    4

    Dakle za selektivnu oksidaciju potreban je pH iz intervala 1,61 4,50 !

    Naravno da je poželjno da pokretačka sila tj. razlika potencijala bude što veća, odnosno da

    potencijal sustava MnO /Mn bude tik i 2spod potencijala sustava Cl /Cl .

  • REDOKS REAKCIJE

    5. Izračunajte potencijal pri pH=2 i pH=8 za reakcije kromovih soli!

    Koncentracije oksidiranih i reduciranih oblika kroma iznose 1 M.

    2 3+2 7

    24 3

    0

    Cr O / Cr

    0

    CrO / Cr(OH)

    = 1,33 V

    = 0,13 V

    E

    E

    2 3+

    2 7 2

    2

    4 2 3 s

    U KISELOM PODRUČJU:

    U LUŽNATOM PODRUČJU

    Cr O 6e 14H 2Cr 7H O

    CrO 3e 4H O Cr(OH)

    OH

    :

    5

  • 2 3+ 2 3+2 7 2 7

    2 3+ 2 3+2 7 2 7

    2 3+

    2 7 2

    2 2- 14

    2 70

    Cr O / Cr Cr O / Cr 3+

    0

    Cr O / Cr Cr O / Cr

    Cr O 6e 14H 2Cr 7H O

    Cr O H0,059log

    6 Cr

    Koncentracija oksidiranog i reduciranog oblika iznose 1

    U KISELOM PODRUČJ

    M!

    0,059

    U:

    c cE E

    c

    E E

    2 3+ 2 3+2 7 2 7

    2 3+ 2 3+2 7 2 7

    2 3+2 7

    14

    0

    Cr O / Cr Cr O / Cr

    0

    Cr O / Cr Cr O / Cr

    Cr O / Cr

    log H6

    0,05914 log H

    6

    0,138 pH

    1,33 V 0,138 V 2 1,05 V

    c

    E E c

    E E

    E

  • 2 24 3 4 3

    2 24 3 4 3

    2

    4 2 3 s

    3 s

    2

    40

    CrO / Cr(OH) CrO / Cr(OH) 5

    0

    CrO / Cr(OH) CrO / Cr(OH)

    CrO 3e 4H O Cr(OH) 5OH

    Cr(OH) 1 M

    CrO0,059log

    3 c OH

    Koncentracija oksidiranog oblika

    U

    iznosi 1

    LUŽNATOM PO

    M!

    DRUČ

    0

    U

    ,

    J :

    c

    cE E

    E E

    2 24 3 4 3

    2 24 3 4 3

    2 24 3 4 3

    24 3

    5

    0

    CrO / Cr(OH) CrO / Cr(OH)

    0

    CrO / Cr(OH) CrO / Cr(OH)

    0

    CrO / Cr(OH) CrO / Cr(OH)

    CrO / Cr(OH)

    059 1log

    3 OH

    0,059( 5) log OH

    3

    0,098 pOH

    0,098 14 pH

    0,13 0,098 14 pH 0,13 0,0

    c

    E E c

    E E

    E E

    E

    98 14 8 0,46 V

  • REDOKS REAKCIJE

    6. Napišite redoks reakciju i izračunajte KRO na temelju vrijednosti

    standardnih potencijala!

    3 2

    2

    0

    IO / I

    0

    Cl / Cl

    1,19 V

    1,36 V

    E

    E

    0 0

    oksidans reducens RO

    izmijenjenih elektrona u stanju ravnoteže

    0,059= logE E K

    n

    2

    +

    2 2 3

    REDUKCIJA: Cl 2e 2Cl

    OKSIDACIJA: I 6H O 2IO 12H 10e

  • 2

    +

    2 2 3

    +

    2 2 2 3

    REDUKCIJA: Cl 2e 2Cl 5

    OKSIDACIJA: I 6H O 2IO 10e 12H

    5Cl I 6H O 10Cl 2IO 12H

    2 3 2

    10 2 12 +

    3

    RO 5

    2 2

    0 0

    oksidans reducens RO

    0 0

    ROCl / Cl IO / I

    RO

    RO

    28,81 28 18

    RO

    Cl IO H =

    Cl I

    0,059log

    0,059 log

    10

    0,0591,36 1,19 log

    10

    1,36 1,19 10log 28,81

    0,059

    10 6,51 10 M

    c c cK

    c c

    E E Kn

    E E K

    K

    K

    K

  • REDOKS REAKCIJE

    7. Zadani su standardni potencijali redukcije različitih formi

    mangana. Izračunajte standardni potencijal redukcije

    permanganata u mangan(IV) oksid.

    24 4

    2 34 4

    34 2

    32

    3 2

    2

    0

    MnO MnO

    0

    MnO MnO

    0

    MnO MnO

    0

    MnO Mn

    0

    Mn Mn

    0

    Mn Mn

    0,564 V

    0,274 V

    4,270 V

    0,950 V

    1,542 V

    1,185 V

    E

    E

    E

    E

    E

    E

  • 0 0

    oksidans reducens RO

    izmijenjenih elektrona u stanju ravnoteže

    0,059= logE E K

    n

    4

    0,564 V 0,274 V 4,270 V 0,950 V2 3

    4 4 4 21e 1e 1e 1e

    1,542 V 1,185 V3 2

    1e 2e

    0

    0

    MnO

    Najjednostavnije, izraditi tzv. Latimerov dijagram:

    MnO MnO MnO MnO ...

    ...Mn Mn Mn

    i i

    i

    i

    i

    n E

    En

    E

    2 2 2 3 2 3 3 34 4 4 4 4 4 4 4 4 2 4 2

    22 2 3 3

    4 4 4 4 4 2

    4 2

    0 0 0

    MnO MnO MnO MnO MnO MnO MnO MnO MnO MnO MnO MnO0

    MnO

    MnO MnO MnO MnO MnO MnO

    0

    MnO MnO

    1 0,564 V 1 0,274 V 1 4,270 V

    1 1 11,703 V

    n E n E n E

    n n n

    E