27.06.2013 Views

9. VAJA: ELEKTROGRAVIMETRIJA IN REDOKS TITRACIJA

9. VAJA: ELEKTROGRAVIMETRIJA IN REDOKS TITRACIJA

9. VAJA: ELEKTROGRAVIMETRIJA IN REDOKS TITRACIJA

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

<strong>9.</strong> <strong>VAJA</strong>:<br />

<strong>ELEKTROGRAVIMETRIJA</strong><br />

<strong>IN</strong> <strong>REDOKS</strong> <strong>TITRACIJA</strong><br />

DOLOČITEV VSEBNOSTI Cu V MEDEN<strong>IN</strong>I<br />

Jernej Markelj, 12.11.2007<br />

OKSIDACIJSKO-REDUKCIJSKA<br />

(<strong>REDOKS</strong>) RAVNOTEŽJA<br />

Pri redoks procesih gre za izmenjavo elektronov med<br />

reaktanti in produkti.<br />

Oks + ne Red<br />

Oks oksidirana oblika, Red reducirana oblika:<br />

Oksidant sprejme elektrone in se reducira (Fe 3+ + e - = Fe 2+ ).<br />

Reducent odda elektrone in se oksidira (Zn (s) = Zn 2+ + 2e - ).<br />

2Fe 3+ + Zn (s) = 2 Fe 2+ + Zn 2+<br />

Proces izmenjave elektronov:<br />

redukcija- sprejemanje elektronov,<br />

oksidacija- oddajanje elekronov.<br />

Oksidacijsko redukcijsko reakcijo lahko izvedemo<br />

na dva načina:<br />

1. Z mešanjem oksidacijskih in redukcijskih reagentov<br />

(Cu 2+ + Zn = Cu(s) + Zn 2+ ).<br />

2. Elektrokemijski členi (galvanski člen, elektrolitski člen).


ELEKTROKEMIJSKI ČLENI<br />

Elektrokemijske člene sestavljata dva polčlena<br />

(elektronska prevodnika), potopljena v raztopino elektrolita<br />

(ionski prevodnik). Ločimo med:<br />

a. Galvanski člen, ki električno energijo proizvaja<br />

(elektrodni procesi so spontani).<br />

b. Elektrolitski člen, elektrokemijske procese povzročimo z<br />

zunanjim virom električne energije (elektrodni procesi so<br />

nespontani).<br />

Katoda: redukcija; Anoda: oksidacija.<br />

Polariteta elektrod:<br />

v galvanskem členu odvisna od narave polčlena oz. od standardnega<br />

elektrodnega potenciala (člen z višjim potencialom- pozitivni pol in<br />

obratno),<br />

v elektrolitskem členu je polariteta določena z izvorom (člen povezan z<br />

pozitivnim polom vira je pozitiven in obratno).<br />

Primer elektrokemijskega člena:<br />

Zn + Cu 2+ -> Zn 2+ + Cu<br />

Zn/Zn 2+ (1 M)// Cu 2+ (1M)/Cu<br />

RELATIVNI STANDARDNI<br />

ELEKTRODNI POTECIAL<br />

Napetost člena, ki ga sestavlja izbrana elektroda (katoda)<br />

in standardna vodikova elektroda (standardni pogojiaktivnost<br />

reaktantov je 1).


<strong>ELEKTROGRAVIMETRIJA</strong><br />

Elektrogravimetrija je elektroanalizna metoda, pri kateri<br />

izločimo element iz vodne raztopine na elektrodo, ki jo nato<br />

stehtamo in tako določimo njegovo množino.<br />

Potencial elektrod med elektrolizo izračunamo po enačbi:<br />

E = (E r +η c +η a ) k -(E r +η c +η a ) a -iR<br />

E r -ravnotežni potencial (Nernst)<br />

η a -aktivacijska polarizacija (prenapetost)<br />

η c -koncentracijska polarizacija (prenapetost)<br />

iR -ohmov padec napetosti<br />

Nernstova enačba (podaja vpliv koncentracije reaktantov<br />

na potencial):<br />

[ red]<br />

[ ox]<br />

0 RT<br />

0 0.<br />

0592<br />

E =<br />

E − ln = E − log<br />

nF<br />

n<br />

[ red]<br />

[ ox]<br />

E 0 =standardni elektrodni potencial ; R=plinska konstanta (8,314 J/molK)<br />

T=temperatura (K); F=Faradayeva konstanta (96485 C/molK); n=št.elektronov


OHMOV PADEC NAPETOSTI <strong>IN</strong><br />

POLARIZACIJA<br />

Ohmov zakon: E=iR<br />

i<br />

Polarizacija elektrod (povzroča dodaten odmik<br />

od idealne tokovno-napatetne karakteristike pri<br />

prehodu toka skozi člen):<br />

a) Koncetracijska polarizacija<br />

pomanjkanje reaktantov (povzroča jo razlika med koncentracijo<br />

reaktanta ob elektrodi in v raztopini).<br />

b) Aktivacijska (kinetična) polarizacija<br />

počasen elektrodni proces<br />

(za izločanje kovin je majhna<br />

i (A)<br />

polarizacija, pri ireverzibilnih<br />

reakcijah (n.pr. izločanje plinov)<br />

pa je lahko prenapetost tudi do 0,5 V).<br />

Tokovno-napetostna krivulja pri elektrolizi<br />

E = E k - E a -iR<br />

teor. krivulja<br />

VRSTE ELEKTROLIZE PRI<br />

ELEKROGRAVIMETRIJI<br />

Glede na izvedbo razlikujemo tri vrste elektrolize:<br />

i. Elektroliza pri konstantni napetosti (E=konst.).<br />

ii. Elektroliza pri konstantnem toku (i=konst.).<br />

prenapetost<br />

R<br />

koncentracijska polarizacija<br />

E (V)<br />

E<br />

dejanska krivulja<br />

E = E k - E a - iR - E ov<br />

iii. Elektroliza s konstantnim potencialom delovne elektrode (E del =konst.).<br />

Elektroliza pri konst. napetosti ali s konst. tokom.<br />

Karakteristike:<br />

Majhna selektivnost metode (potrebna je dovolj velika<br />

razlika med redukcijskimi potenciali ionov prisotnih v raztopini).<br />

Enostavna gravimetrična metoda.<br />

Elektroliza s konst. potencialom delovne elektrode.<br />

Napetost delovne elektrode vzdržujemo ves čas<br />

elektrolize na izbrani napetosti glede na refernčno<br />

elektrodo. E=E del -E ref =konst. (E del =E r +η c +η a )<br />

Karakteristike:<br />

Velika selektivnost<br />

A<br />

A<br />

V<br />

Pt elektrodi


ELEKTROGRAVIMETRIČNA DOLOČITEV<br />

BAKRA Z ELEKTROLIZO BREZ NADZORA<br />

POTENCIALA<br />

i=konst.<br />

ELEKTROLIZA- IZLOČANJE BAKRA<br />

Katoda: Cu 2+ +2e - Cu<br />

Anoda: H 2 O 1/2O 2 +2H + +2e -<br />

ali Pb 2+ +6H 2 O PbO 2 +4H 2 O + +2e -<br />

(razvijati se lahko začne H 2 . H 2 vpliva<br />

na kvaliteto oborin, zato navadno<br />

dodajamo snovi, ki<br />

se lažje reducirajo, npr. NO 3 - .<br />

NO 3- + 10H + + 8e - NH 4+ + 3H 2 O)<br />

Dejavniki, ki določajo lastnosti<br />

depozita so:<br />

Gostota toka (A/cm 2 ).<br />

Temperatura.<br />

Hitrost mešanja.<br />

Prisotnost kompleksantov.<br />

Metodo lahko uporabimo za ločevanje<br />

Cu v prisotnosti: Pb, Zn, Sn, Ni in<br />

Mn.


DOLOČITEV Cu 2+ Z <strong>REDOKS</strong><br />

TITRACIJO<br />

V kislem Cu 2+ kvantitativno reagira s prebitkom<br />

I - tako, da se izloči I 2:<br />

2Cu 2 +4I - Cu 2I 2+I 2,<br />

ki ga titriramo s standardno raztopino tiosulfata:<br />

I 2+2S 2O 3 2- S 4O 6 2- +2I - .<br />

<strong>ELEKTROGRAVIMETRIJA</strong><br />

Direktna tehnika – sledljiv do SI enot (masa,<br />

naboj).<br />

Visoka točnost.<br />

Primerna za določanje glavnih sestavin (0,01-<br />

100%).


LITERATURA<br />

B. Pihlar, Osnove analizne kemije: zapiski<br />

predavan (II. del), FKKT, Ljubljana, 2007<br />

D. Gorenc, M. Čuk, L. Kosta, M. Strlič, Vaje iz<br />

analizne kemije kvantitativni del: gradivo za vaje,<br />

FKKT, Ljubljana, 2004<br />

D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.R. Crouch,<br />

Fundamentals of Analytical Chemistry, 7 th Ed,<br />

Thomson Brooks/Cole, London, 2004

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!