PRAĆENJE TOKA REDOKS TITRACIJA

Postupak određivanja krive titracije, kod redoks titracija, biće analiziran na primeru titracije 25,00 cm3 rastvora FeCl2, koncentracije 0,100 mol/dm3, rastvorom KMnO4 koncentracije 0,0200 mol/dm3. Koncentracija vodonik-jona je regulisana i iznosi 1,00 mol/dm3 (pH=0,0)

Eθ (Fe3+ /Fe2+ )= +0,77 V

Eθ(MnO4-+8H+ /Mn2+ +4H2O)= +1,51 V

5 10 15 20 25 300.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

E, V

VKMnO

4

, cm3

5Fe2+(aq) + MnO4-(aq) + 8H+(aq) = 5Fe3+(aq) + Mn2+(aq) + 4H2O

log K = 059,0

)( redox21θθ − EEnn

log K =

059,0)77,051,1(15 −⋅ = 62,7

K= 5,0⋅1062b

E = Eθ - 0,059 log ]Fe[]Fe[

3

2

+

+

Fe3+ + e ⇌ Fe2+

MnO4- + 5e + 8H+ ⇌Mn2+ + 4H2O

E = Eθ - 84

2

]H][MnO[]Mn[log

5059,0

+−

+

Karakteristične tačke (oblasti) titracije:

• I PRE POČETKA TITRACIJE

• II TOK TITRACIJE

• III EKVIVALENTNA TAČKA

• IV POSLE EKVIVALENTNE TAČKE

E = Eθ ++ 23 Fe/Fe - 0,059 log][][

+

+

3

2

FeFe .

E = EθOH4/MnH8MnO 2

24 ++ ++− -

84

2

]H][MnO[]Mn[log

5059,0

+−

+

5Fe2+(aq) + MnO4-(aq) + 8H+(aq) = 5Fe3+(aq) + Mn2+(aq) + 4H2O

• I PRE POČETKA TITRACIJE

Pre dodatka KMnO4 u rastvoru se nalaze samo Fe2+ -joni.

Potencijal je nedefinisan !!!

5Fe2+(aq) + MnO4-(aq) + 8H+(aq) = 5Fe3+(aq) + Mn2+(aq) + 4H2O

E = Eθ++ 23 Fe/Fe - 0,059 log ]Fe[

]Fe[3

2

+

+

• II TOK TITRACIJE

Eθ (Fe3+ /Fe2+ )= +0,77 V

n(Fe3+) = 5 n(KMnO4)

5 10 15 20 25 300.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

E, V

VKMnO

4

, cm3

V(KMnO4 ) E(V)

0,00 -

5,00 0,73

12,50 0,77

24,90 0,91

II. Titracija. Od početka do ekvivalentne tačke U rastvoru je prisutan par jona: Fe2+/Fe3+ kao i Mn2+-joni. Za izračunavanje potencijala elektrohemijske reakcije može se koristiti jedino jednačina:

E = Eθ ++ 23 Fe/Fe - 0,059 log][][

+

+

3

2

FeFe .

Po dodatku na primer: 5,00 cm3 rastvora KMnO4

[Fe2+] = ukupno

KMnOKMnOFeFe 4422 5

VcVcV −++

[Fe2+] =00,30

0200,000,55100,000,25 ⋅⋅−⋅=

00,30100,000,20 ⋅

mol/dm3

[Fe3+] = ukupno

KMnOKMnO 445

V

cV=

00,300200,000,55 ⋅⋅

mol/dm3.

Potencijal je:

E = Eθ ++ 23 Fe/Fe - 0.059 log][][

+

+

3

2

FeFe = 0,77 – 0,059 log

05020

,, = 0,73 V.

Polovina titracije: Po dodatku 12.5 cm3 rastvora KMnO4 koncentracije 0,0200 mol/dm3 koncentracije Fe2+ i Fe3+-jona u rastvorusu jednake. Potencijal je jednak standardnom potencijalu:

E = Eθ ++ 23 Fe/Fe - 0,059 log][][

+

+

3

2

FeFe = 0,77 – 0,059 log 1,0 = 0,77 V.

Neposredno pre ekvivalentne tačke, kada je dodato 24,9 cm3 rastvora KMnO4 koncentracije 0,0200 mol/dm3

potencijal je:

E = Eθ ++ 23 Fe/Fe - 0,059 log][][

+

+

3

2

FeFe = 0,77 – 0,059 log

92410,, = 0,91 V.

Polovina titracije: Potencijal je jednak standardnom potencijalu:

E = Eθ++ 23 /FeFe - 0,059 log

][Fe][Fe

3

2

+

+

= 0,77 V.

E1/2 = Eθ

EE.T.= 21

2211nn

EnEn++ θθ

III. E.T.

Potencijal u ekvivalentnoj tački

III. Ekvivalentna tačka:

V39,10,06

52,1577,0

]Hlog[6059,0

65 8OH4Mn/H8MnOFe/Fe 2

24

32

=+⋅+

=

++

= +++θθ ++−++

E

EEE

5 10 15 20 25 300.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

E, V

VKMnO

4

, cm3

III. Ekvivalentna tačka: Po dodatku 25,0 cm3 rastvora KMnO4 koncentracije 0,0200 mol/dm3 dostignuta je ekvivalentna tačka. Elektrodni potencijali reagujućih vrsta su jednaki:

E = E ++ 23 Fe/Fe = E OH4/MnH8MnO 22

4 ++ ++− ;

E = Eθ ++ 23 Fe/Fe - 0,059 log][][

+

+

3

2

FeFe ;

E = EθOH4/MnH8MnO 2

24 ++ ++− -

84

2

HMnOMn

50590

]][[][log,+−

+

/ 5⋅ ;

Sabiranjem gornje dve jednačine se dobija:

6E = Eθ ++ 23 /FeFe + 5EθOH4/MnH8MnO 2

24 ++ ++− -

84

3

22

HMnOFeMnFe0590

]][][[]][[log,+−+

++

;

pošto je: 5[Fe2+] = [MnO4-] i 5[Fe3+] = [Mn2+] dalje sledi:

V39,10,0

652,1577,0

]Hlog[6059,0

65 8OH4Mn/H8MnOFe/Fe 2

24

32

=+⋅+

=

++

= +++θθ ++−++

E

EEE

5 10 15 20 25 300.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

E, V

VKMnO

4

, cm3

V(KMnO4 ) E(V)

25,00 1,39

25,10 1,49

IV POSLE E.T.

5Fe2+(aq) + MnO4-(aq) + 8H+(aq) = 5Fe3+(aq) + Mn2+(aq) + 4H2O

E = EθOH4/MnH8MnO 2

24 ++ ++− - 8

4

2

]H][MnO[]Mn[log

5059,0

+−

+

IV. Posle ekvivalentne tačke U rastvoru se nalaze samo Fe3+ joni i par jona Mn2+/MnO4-.

Za izračunavanje potencijala elektrohemijske reakcije može se koristi jedino jednačina:

E = EθOH4/MnH8MnO 2

24 ++ ++− -

84

2

]H][MnO[]Mn[log

5059,0

+−

+

Po dodatku na primer: 25,1 cm3 rastvora KMnO4 koncentracije 0,0200 mol/dm3 potencijal je:

E = 1,52 - 80,110,000,25log

5059,0

⋅= 1,49 V.

5 10 15 20 25 300.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

E, V

VKMnO

4

, cm3

V(KMnO4 ) E(V)

0,00 -

5,00 0,73

12,50 0,77

24,90 0,91

25,00 1,39

25,10 1,49

• PRAVI REDOKSPromena boje zavisi od potencijala u ekvivalentnoj tački. Imaju karakteristične i različite boje u oksidovanom i u redukovanom obliku

• SPECIFIČNI INDIKATORI– Skrob, osetljiv na prve tragove joda, I2

– KSCN, osetljiv na prve tragove Fe3+-jona• TITRACIONO SREDSTVO kao indikator

– Prva kap viška titracionog sredstva (KMnO4) oboji rastvor

• POTENCIOMETRIJSKA METODA– Indikatorske elektrode