Ứng dụng chuẩn độ oxy hóa khử

Ứng dụng chuẩn độ oxy hóa khử

Analytical Chemistryng dng chun  Oxy-hóa khTrang 1ng Dng Chun  Oxy-Hóa kh(The Young Vietnamese Chemistry Specialists)Cht Oxy hóa mnh-Kali Permanganat và Cerium(IV) Ion permanganat và ion Cerium(IV) là nhng tác nhân oxy hóa rt mnh, các bán phn ngcho hai loi ion này c vit nh sau: MnO4- + 8H+ +5e- Mn2+ + 4H2O E0 = 1.51V Ce4+ + e- Ce3+ E0 = 1.44V(1M H2SO4) n th ca chúng ã cho chúng ta thy rng s kh ca Cerium(IV) cho các dung dch trong 1M sulfuric axít. Nu ion permanganat c hòa tan trong dung dch 1 M axít percloric và Axítnitric 1 M, thì n th s ln lt là 1.70 và 1.60 V. Các dung dch ca Ce (IV) trong percloric axítvà axít nitric u không bn do ó vic ng dng ca các dung dch này rt hn ch. Bán phn ng  trên ca ion permanganat ch xy ra trong dung dch axít có nng  t 0.1M tr lên. Trong các dung dch axít yu sn phm phn ng có th là Mn (III), Mn (IV), hoc Mn(VI) tùy thuc vào các u kin phn ng. Cho tt c các mc ích thc nghim, tính oxy hóa mnh ca các dung dch permanganat vàCerium(IV) có th so sánh vi nhau. Dung dch Permanganat phân ly chm trong trong môi trngaxít sunfuric, trái li dung dch ca Cerium(IV) không phân ly trong axít sunfuric. Do ó dung dchpermanganat trong mt s trng hp, chúng c dùng làm dung dch chun. Cerium(IV) trongaxít sunfuric không oxy hóa c ion Clo và có th dùng  chun  cht HCl ca các cht phântích. Ion permanganat không th dùng vi dung dch axít HCl tr khi có các tác nhân làm chm soxy hóa ca ion Clo, nu không làm chm s oxy hóa ca ion Clo thì s dn n hin tng tácnhân chun s b phn ng ht. Mc dù dung dch Cerium(IV) có nhiu u m hn dung dch Permanganat, nhngPermanganat li c dùng ph bin hn. Mt lý do mà ti sao dung dch Permanganat li cdùng nhiu hn là vì màu ca dung dch Permanganat  bn  s dng nh mt cht ch thtrong các quá trình chun . Màu ca dung dch Cerium(IV) là vàng cam, nhng màu ca ca nókhông bn óng vai trò nh mt cht ch th trong quá trình chun . Mt lý do khác na mà oó dung dch Permanganat li c s dng ph bin hn Cerium(IV) là vn  giá c. Giá cat lít dung dch Permanganat 0.02M vào khong trên di mi nghìn ng so vi giá ca dungch Cerium(IV) cùng nng  là hn nm mi nghìn ng. Mt thun li khác là dung dchCerium(IV) thng có xu hng hình thành kt ta ca các mui trong dung dch có nng  nhn 0.1 M trong các môi trng axít mnh. Nhã  cp  trên, mt li m ca Kali permanganat là màu tím m ca nó mà có thóng vai trò cht ch th trong các quá trình chun . Ch 0.01 ml dung dch Kali Permanganattrong 100 ml nc là chúng ta có th quan sát c màu ca nó. Nu dung dch permanganat quáloãng, thì diphenylamin sunphonic axít hoc phc Phenatrolin Fe(II) có th c thêm vào  làmc nét m cui. m cui ca permanganat không bn bi v lng d ion permanganat s phn ng chmi Mangan(II) có nng  tng i cao xut hin m cui ca quá trình chun . 2MnO4- + 3Mn2+ + 2H2O  5MnO2 + 4H+ Analytical Chemistryng dng chun  Oxy-hóa khTrang 2ng s cân bng cho phn ng này là 1047. u này xác nh rng nng  cân bng ca ionPermanganat là rt nh ngay c trong moi trng có tính axít cao. Tc  phn ng tng i chmvà m cui nht dn trong khong thi gian 30 giây. Dung dch Cerium(IV) nhã  cp  trên, màu vàng cam, nhng màu không  mnh làm vai trò nh mt ch th. Ch th ph bin nht dùng cho Cerium(IV) là phc Fe(II) ca 1,10phentrolin hoc các dn xut th ca nó. Các dung dch aqu ca permanganat thì không hoàn toàn bn bi vì ion permanganat cóxu hng oxy hóa nc hình thành Mangan dioxit. 4MnO4- + 2H2O  4MnO2 + 3O2(khí) + 4OH-c dù hng s cân bng cho phn ng này cho bit rng s hình thành Mangan dioxit là hinnhiên khi chun  mt cách úng phng pháp, dung dch s bn bi vì phn ng phân ly xy rat chm. Phn ng phân ly c xúc tác bng ánh sáng, nhit , axít, baz, Mangan(II) vàMangan dioxit. Mangan dioxit thm chí có th tìm thy trong dung dch Kali Permanganat tinhkhit nht. Loi b Mangan dioxit bng phng pháp lc, trc khi tin hành chun  s ci thinc tính n nh ca dung dch. Giy lc không th dùng  lc Mangan dioxit vì ion permanganat phn ng vi giy lc to ra thêm Mangan dioxit. Các dung dch cha lng d cht chunPermanganat không bao gic un nóng bi vì, nhã nói  trên, chúng s phân hy bng vicoxy hóa nc.Các cht chun c bn Natri Oxalat (Na2C2O7) c dùng tng i ph bin  chun  các dung dchpermanganat và Cerium(IV). Trong dung dch axít, ion oxalat b chuyn sang axít không phân ly.2MnO4- + 5H2C2O4 + 6H+  2Mn2+ + 10 CO2 (khí) + 8H2OCùng mt sn phm oxy hóa sc to ra khi oxalat phn ng vi permanganat và Cerium(IV). Phn ng gia ion permanganat và axít oxalic rt phc tp và quá trình phn ng xy rachm, tr khi có s hin din ca Mangan (II). Khi mà nng  ca Mangan(II) tng lên, quá trìnhphn ng s nhanh dn lên do kt qu ca hin tng t xúc tác. u này ã c quan sát khi các dung dch ca natri oxalat c chun   600C và900C, lng ion permanganat mt i khong 0.1-0.4% nh hn so vi lý thuyt. S chênh lnh nàycó th do s oxy hóa không khí ca axít oxalic. Trong sut quá trình chun  nh th này, sau khipermanganat phn ng ht, dung dch c un nóng lên 600 và tin hành chun  cho n khi cómàu hng m cui xut hin và có th quan sát c trong khong thi gian 30 giây. Hu htcác mc ích, chun  trc tip, axít oxalic nóng s thu c kt qu cao hn (khong 0.2-0.3%).u nh s chính xác cao hn c t ra thì chun  trc tip bng dung dch nóng ca mtphn cht chun c bn có thc theo sau bng s chun  ca hai hay ba phn na không cun nóng cho n khi chun  ht mu cn chun .Kali Dicromat Ion cromat b khn ion Crom(III) có màu xanh lc. Cr2O72- + 14H+ + 6e-  2Cr3+ + 7H2O E0 = 1.33V Analytical Chemistryng dng chun  Oxy-hóa khTrang 3Chun  Dicromat thng c thc hin trong các dung dch có nng  khong 1M vi s cót ca axít hydrocloric hay axít sunfuric. Trong các dung dch này, n th hình thc cho bánphn ng là t 1.0 n 1.1 V. Các dung dch Kali dicromat tng i bn và có thun nóng mà không b phân ly. Cáctác nhân chun c bn có bán trên th trng ca các mt hàng hóa cht ti Vit Nam, mt s thucth chuyên bit khác c nhp v t nc ngoài mà ch yu là sn phm c sn xut ti TrungQuc và c, rt ít các sn phm c nhp vào Vit Nam t U.K và USA. So vi Permanganat vàCerium(IV) thì Kali Dicromat có mt s nhc m là nó nm  thn cc thp hn và phnng xy ra chm khi tng tác vi mt s thuc th. i vi hu ht các mc ích phân tích thì thuc thu vit thng là Kali Dicromat tyêu cu và cho phép vic chun b trc tip các dung dch mu. Cht rn c làm khô  150-2000C trc khi em i cân. Màu vàng ca dung dch dicromat không  nhy cm  phát hin mcui. Diphenylamin sulfonic axít là mt ch th tuyt vi cho các quá trình chun  vi dicromat.ng oxy hóa ca ch th có màu tía, và dng kh thì v c bn là không màu. Do ó trong phépchun  trc tip màu quan sát c s chuyn t màu xanh lc ca ion Crom(III) sang màu tía. Yu t c bn ca vic s dng dicromat cho vic chun  th tích ca Fe(II).Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+  2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O Phn ng ca dicromat vi ion Fe(II) ã c s dng rng rãi cho vic xác nh gián tipt s tác nhân oxy hóa a dng. Trong nhng ng dng này mt lng do c ca dung dchFe(II) c thêm vào mt dung dch mang tính axít ca cht phân tích. Lng d Fe(II) sau óc chun  ngc vi cht chun kali dicromat. Chun dung dch Fe(II) bng vic chun  vidicromat c thc hin ng thi vi quá trình phân tích bi vì các dung dch ca Fe(II) có xung b oxy hóa bi không khí. Phng pháp này ã c ng dng cho vic xác nh các ionnitrat, clorat, permanganat, và dicromat, cng nh i vi các peroxit hu c và nhiu tác nhân oxyhóa khác.Iot Mt s dung dch ca Iot là các tác nhân oxy hóa yu mà chúng c dùng  xác nh cáctác nhân kh mnh.I3- + 2e-  3I- E0 = 1.33VCác dung dch chun Iot có ng dng tng i hn ch so vi các cht oxy hóa khác, chúng ta phinên xét các c tính ca nó vì thn cc ca cp I3-/I- thp hn. Thn cc thp là mt ut thun li bi vì nó ph bin mt mc  chn la cho phép có th xác nh các tác nhân khnh vi s có mt ca mt s tác nhân kh yu. Mt thun li quan trng na ca Iot ó là dchun b dung dch chun, tính nhy cm và ch th hoàn nguyên cho các quá trình chun . Dungch Iot mc dù là thiu tính n nh và phài chun li thng xuyên.Iot không phi là cht d hòa tan trong nc (~0.001M).  có các dung dch có nng  thích hpdùng c cho phân tích, iot sc hòa tan trong mt lng KI có nng  va phi. Iot d hòatan hn trong môi trng nh th này.I2(rn) + I- I3- K= 7.1x 10-2 Iot hòa tan chm trong các dung dch kali ioua, c bit nu nng  ca ioua thp.  códung dch ng ly, iot luôn c hòa tan trong mt lng nh dung dch kali ioua có nng  cao. Analytical Chemistryng dng chun  Oxy-hóa khTrang 4Hòa tan iot trong dung dch kali ioua phi tin hành chm và t m, không c pha loãng hn hpcho n khi tinh th iot cui cùng tan ht, nu không thì phân t lng ca ca dung dch loãng sn tng lên theo thi gian.  loi b yu t bt li này bng cách lc dung dch trc khi tinhành chun. S oxy hóa không khí ca iot có th gây ra s thay i phân t lng ca dung dchiot.4I- + O2(khí) + 4H+ 2I2 + 2H2O oxy hóa không khí tng lên khi có mt ca axít, ánh sáng và nhit .Dung dch có th c chun  ngc bng natri thiosunfat hoc bari thosunfatmonohydrat. OCl- + 2I- + 2H+  Cl- + I2 + H2O (lng d KI không xác nh) I2 + 2S2O32- 2I- + S4O62-Kali Bromat Cht chun c s kali bromat có thc dùng  chun b trc tip các dung dch chuncó tính n nh cao. Chun  trc tip vi kali bromat là tng i him. Thay vào ó kali bromatc dùng khá ph bin nh là mt ngun ca brôm. Trong phn pháp này, lng kali bromuakhông xác nh c thêm vào dung dch mang tính axít ca cht phân tích. Vic thêm mt th tíchxác nh ca cht chun kali bromat dn n vic sinh ra mt hàm lng brôm hp thc. BrO3- + 5Br- + 6H+  3Br2 + 6H2OVic phát sinh Brôm mt cách gián tip ã khc phc c tính không n nh ca dung dchchun Brôm. Cht chun kali bromat c dùng ch yu  xác nh các hp cht hu c phn ng ci brôm. Rt ít các phn ng loi này xy ra  nhanh  cho phép chun  trc tip. Thay vào ót lng d xác nh ca cht chun bromat c thêm vào dung dch cha mu cng vi mtng d KI. Sau khi axít hóa, hn hp c cho phn ng cho n khi có s xut hin ca brômnh là mt du hiu  kt thúc quá trình chun .  xác nh lng brôm d, lng d Kikhông xác nh c a vào  chuyn lng brôm d sang iot:2I- + Br2 I2 + 2Br-ng iot gii phóng c chun vi cht chun natri thiosunfat. i vi vic xác nh các hpcht hu c, brôm c a vào mt phân t hu c bng các phn th hoc phn ng cng. . Chemistryng dng chun  Oxy- hóa khTrang 1ng Dng Chun  Oxy- Hóa kh(The Young Vietnamese Chemistry Specialists)Cht Oxy hóa mnh-Kali Permanganat. dung dch axít HCl tr khi có các tác nhân làm chm s oxy hóa ca ion Clo, nu không làm chm s oxy hóa ca ion Clo thì s dn n hin tng tácnhân chun