Seminar zum Praktikum Quantitative...
Transcript of Seminar zum Praktikum Quantitative...
Seminar zum Praktikum Quantitative Analyse
Dr. Dietmar Stephan
Tel.: 089-289-13167Raum: CH 57105
E-Mail: [email protected]
Stärke von Säuren und Basen
Dissoziationskonstanten einiger Säuren/Basen bei 25 °C
Stärke von Säuren und Basen
Indikator
Die Wahl des Indikators muss an den Versuch angepasst werden (siehe Titrationskurvenund pKS-Werte)
Säure-Base-Titration
Titrationskurven
Titrationskurve bei Titration von 50 ml HCl (0,1 mol/l) mit NaOH (0,1 mol/l)
Titrationskurve bei Titration von 50 ml Essigsäure (0,1 mol/l) mit NaOH (0,1 mol/l)
Säure-Base-Titration
Titrationskurven
Titrationskurve bei Titration von 50 ml Ammoniak-Lsg. (0,1 mol/l) mit HCl (0,1 mol/l)
Titrationskurve bei Titration von 50 ml Essigsäure (0,1 mol/l) mit Ammoniak-Lsg. (0,1 mol/l)
Allgemeines zur quantitativen Analyse
Redox-Reaktionen
Quantitativen AnalyseSystematik der Analysenmethoden
Quantitativen AnalyseSystematik der Analysenmethoden
Quantitativen AnalyseMessbereiche Analysenmethoden
Quantitativen AnalyseSystematik der Analysenmethoden
Quantitativen AnalyseVisuelle Indikationsmethoden
Quantitativen AnalyseVerwendung von Maßlösungen
Lösungen niemals mit Pipette etc. direkt aus Vorratsgefäß entnehmen
Maßlösung direkt einfüllen oder
Maßlösung in Becherglas (sauber und trocken) geben und daraus entnehmen
Maßlösungen niemals in Vorratsbehälterzurückgeben
Sparsam mit Maßlösungen umgehenVolumenmessgeräte
Redox-Reaktionen
Elektrochemische Zellen: Daniell-Element
Zn2+ + 2 e– Zn Cu2+ + 2 e– Cu
CuSO4 + Zn Cu + ZnSO4
Redox-Reaktionen
• Elektrochemische Spannungsreihe: systematische Anordnung der Normalpotentiale nach zunehmenden Werten
• E0 < 0 : der Stoff gibt bereitwilliger Elektronen ab als er sie aufnimmt (Reduktionsmittel)Bsp.: Na+ + e- Na E0 = - 2,71 V
• E0 > 0 : der Stoff nimmt bereitwilliger Elektronen auf als er sie abgibt (Oxidationsmittel)Bsp.: H2O2 + 2 e- + 2H+ 2 H2O E0 = 1,78 V
• Nernst‘sche Gleichung: für Ox + z e- Red
E = PotentialE° = Standard-Potential (25°C, 1-molare Lösungen)R = GaskonstanteT = (absolute) Temperatur in Kz = Zahl der bei der Reaktion übertragenen ElektronenF = Faraday-Konstante
Redox-Reaktionen
• Ob Stoffe als Oxidations- oder Reduktionsmittel wirken hängt von ihrer Elektronenaffinität ab.
• Zum Bewerten und Vergleichen der Redoxeigenschaften von Stoffen wird das elektrische Potential „Redoxpotential E“ herangezogen.
• Normalpotential (Standardreduktionspotential) E0:Zellspannung, die man in einer hypothetischenZelle messen würde, die aus der gesuchtenHalbreaktion und derStandardwasserstoffelektrode besteht.Ox + z e- Red E0
2H+ + 2 e- H2 E0 = 0 V
Redox-Reaktionen
Elektrochemische Potentiale: Bezugsquelle Standardwasserstoff-Elektrode
Redox-Reaktionen
Elektrochemische Spannungsreihe
Redox-Reaktionen
MnO4- + 5 e- + 8 H+ Mn2+ + 4 H2O E0= 1,52 V
pHVEHVEHVE
MnMnOfür
MnHMnOVEE
⋅+=⋅+=
⋅+=
=
⋅⋅+=
+
+
+−
+
+
0944,052,1]log[0944,052,1]log[0118,052,1
][][
][][][log
5059,0
8
24
2
840
pH-Abhängigkeit von Redox-Reaktionen
Redox-Reaktionen
Wichtige Redoxtitrationen
Manganometrie:saurer: MnO4
- + 5e- + 8H+ → Mn2+ + 4 H2O E0 = 1,52 Vneutral/
schwach basisch: MnO4- + 3e- + 4H+ → MnO2 + 2 H2O E0 = 1,68 V
MnO4- + 3e- + 2 H2O → MnO2 + 4 OH- E0 = 1,68 V
stark basisch: MnO4- + e- → MnO4
2- E0 = 0,54 V
Dichromatometrie:sauren: Cr2O7
2- + 6e- + 14H+ → 2 Cr3+ + 7 H2O E0 = 1,36 V
Bromatometrie:saurer: BrO3
- + 6e- + 6H+ → Br- + 3 H2O E0 = 1,44 V
Iodometrie:saurer: I2 + 2e- → 2I- E0 = 0,54 V
Cerimetrie:saurer: Ce4+ + e- → Ce3+ E0 = 1,44 V
Redox-Reaktionen
Titrationskurve einer Redoxreaktion Bsp.: Fe2+ + Ce4+ Fe3+ + Ce3+
Allg.: Red2 + Ox1 Ox2 + Red1
A: 0% Oxidation
..;0][]Re[][log059,0
2
2
202
unbestAnfangspotEgehtOxFürd
Oxz
VEE
A
A
∞→=
⋅+=
B: 50% Oxidation (analog Pufferpunkt)
][Re][;]Re[][log059,0
2202
2
202 dOxE
dOx
zVEEB ==⋅+=
B: 100% Oxidation (Äquivalenzpunkt)
][][Re];[Re][);(21)( 2121
02
01 OxddOxEEeqEEC ==+==
B: „100%“ doppelte stöchiom. Menge
][Re][;]Re[][log059,0
1101
1
101 dOxE
dOx
zVEED ==⋅+=
Redox-Reaktionen
Beispiele für Redoxtitrationen
Oxidimetrische Bestimmung
Verfahren Titrant Äquivalentzahl Indikator Bestimmung
Manganometrie KMnO4 sauer z= 5 -- Fe, C2O42-
basisch z=3 Diphenylamin Mn
Dichromatometrie K2Cr2O7 z=6 Methylorange As, Sb, Bi, Cu, Tl
Iodometrie I2 (KIO3+KI) z=1 Iod/Stärke As, Sb, Sn, Hg, S2-
KI (Na2S2O3) z=1 Cu, Cr, Co, MnO2
Cerimetrie Ce(SO4)2 z=1 Ferroin As, Fe, Sn, H2O2
Reduktometrische Bestimmung
Verfahren Titrant Äquivalentzahl Indikator Bestimmung
Ferrometrie FeSO4 z=1 Diphenylamin Cr, V
Titanometrie TiCl3 z=1 Rhodanid Fe, ClO3-, NO3-