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- 0

4WO /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