- Muốn định phõn đạt độ chớnh xỏc ±0,1% khi ∆pK ≥ 5,6 thỡ sẽ kết thỳc định
CÂN BẰNG OXY HểA KHỬ CHUẨN ĐỘ OXY HểA KHỬ
4.1.1.2. Cỏch thành lập cỏc phương trỡnh oxy húa-khử theo phương phỏp ion electron.
húa - khử theo phương phỏp ion - electron.
4.1.1.1. Định nghĩa phản ứng oxy húa - khử.
Cỏc phản ứng oxy hoỏ - khử là cỏc phản ứng xảy ra cú kốm theo sự trao đổi electron giữa cỏc chất tham gia phản ứng. Một phản ứng oxy húa - khử bao giờ cũng bao gồm 2 quỏ trỡnh : cho và nhận electron.
Chất oxy húa là chất cú khả năng nhận electron . Chất khử là chất cú khả năng cho electron.
Mỗi chất oxy húa sau khi đó nhận electron trở thành dạng khử liờn hợp với nú và ngược lại, khi chất khử cho electron thỡ nú sẽ chuyển thành dạng oxy húa liờn hợp.
Quỏ trỡnh chất khử cho electron là quỏ trỡnh oxy húa và quỏ trỡnh chất oxy húa nhận electron là quỏ trỡnh khử. Như vậy một phản ứng oxy húa - khử đầy đủ bao gồm hai nửa phản ứng và ta cú thể biểu diễn bằng sơ đồ đơn giản sau:
OX1 + ne Kh1 Kh2 - ne OX2
OX1 + Kh2 Kh1 + OX2 (4.1) Trong thực tế phõn tớch chỳng ta thường sử dụng cỏc phản ứng oxy húa – khử để tỏch và nhận ra cỏc ion. Vớ dụ về cặp oxy hoỏ - khử liờn hợp:
Chất oxy húa Chất khử Fe3+ + e Fe2+ Zn2+ + 2e Zno Cl2 + 2e 2Cl- [Fe(CN)6]3- + e [Fe(CN)6]4- MnO- 4 + 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O.
Electron khụng tồn tại ở trạng thỏi tự do trong dung dịch. Một chất chỉ thể hiện tớnh khử khi cú chất oxy húa nhận electron của nú.
Việc tớnh toỏn trước cõn bằng oxy húa - khử sẽ giỳp lựa chọn dễ dàng cỏc điều kiện thớ nghiệm. Tuy vậy cần chỳ ý rằng khụng phải tất cả cỏc quỏ trỡnh oxy húa - khử đều là những quỏ trỡnh thuận nghịch, trong đú cỏc phản ứng thuận và nghịch xảy ra vụ cựng nhanh để đạt tới trạng thỏi cõn bằng, mà trong thực tế ta gặp nhiều trường hợp phản ứng oxy húa - khử theo tớnh toỏn cõn bằng thỡ cú khả năng xảy ra, nhưng thực tế thỡ khụng xảy ra, vỡ tốc độ phản ứng vụ cựng bộ. Trong những trường hợp như vậy cỏc yếu tố làm tăng tốc độ phản ứng như tăng nhiệt độ, dựng chất xỳc tỏc … là cần thiết.
4.1.1.2. Cỏch thành lập cỏc phương trỡnh oxy húa - khử theo phương phỏp ion - electron. electron.
Phương phỏp ion - electron dựa trờn sự cõn bằng khối lượng và cõn bằng điện tớch cỏc cấu tử tham gia phản ứng ở trạng thỏi tồn tại chủ yếu của chỳng trong dung
72
dịch. Cụ thể cỏc chất điện ly mạnh thỡ viết dưới dạng ion, cỏc chất điện ly yếu và cỏc chất khớ thỡ viết dưới dạng phõn tử, cỏc chất rắn thỡ viết dưới dạng phõn tử hay nguyờn tử.
Cỏc bước tiến hành:
+ Xỏc định cỏc chất oxy hoỏ, khử đầu và cuối.
+ Viết từng nửa phản ứng oxy húa - khử, thoạt đầu viết dưới dạng oxy húa và dạng khử liờn hợp, sau đú cõn bằng khối lượng, nghĩa là làm cho số nguyờn tử của cỏc nguyờn tố ở hai vế của phản ứng phải bằng nhau.
Thụng thường ở đõy phải thờm bớt cỏc chất phụ như H+, OH-, H2O … Khi thờm bớt như vậy phải hết sức chỳ ý đến mụi trường thực hiện phản ứng và khụng được thay đổi trạng thỏi oxy hoỏ - khử của cỏc nguyờn tố. Vớ dụ, nếu phản ứng thực hiện trong mụi trường axit và sản phẩm phản ứng lại chứa O2, mà ở vế trỏi khụng cú. Tất nhiờn, để cõn bằng cần thờm O2 vào vế trỏi. ở đõy cú thể lấy O2 ở dạng hợp chất là H2O. Trong trường hợp phản ứng tiến hành trong mụi trường kiềm thỡ phải thờm ion OH- thay cho nước.
+ Sau khi đó cõn bằng khối lượng thỡ chuyển sang cõn bằng điện tớch, nghĩa là làm cho tổng số điện tớch ở hai vế phải bằng nhau. ở đõy ta dựng cỏch thờm hoặc bớt electron để thay đổi điện tớch. Vớ dụ khi cần thờm điện tớch õm hoặc bớt điện tớch dương ta cộng thờm một số electron, cũn khi cần thờm điện tớch dương hoặc bớt điện tớch õm thỡ ta phải trừ một số electron tương ứng.
+ Sau khi đó viết xong cỏc nửa phản ứng cần tổng hợp lại thành phương trỡnh đầy đủ. Trước hết cần làm cho số electron tham gia trong cỏc nửa phản ứng phải bằng nhau, bằng cỏch nhõn nửa phản ứng này với số electron tham gia trong nửa kia, sau đú cộng chỳng lại theo từng vế.
Để kiểm tra phương trỡnh phản ứng đó viết đỳng chưa, trước hết cần kiểm tra cõn bằng khối lượng, bằng cỏch cộng cỏc nguyờn tử của mỗi loại trong từng vế để xem đó bằng nhau hay chưa. Sau đú kiểm tra tổng điện tớch ở mỗi vế .
Vớ dụ 1: Cõn bằng phương trỡnh: CrO2- + H2O2→ CrO4 2- + H2O CrO2- + 2OH- - 3e → CrO42- + 2H+
H2O2 + 2e → 2OH-
Trong phản ứng thứ 2 để cõn bằng khối lượng ta phải thờm vào vế trỏi 2 oxy lấy ở ion OH- (vỡ phản ứng tiến hành trong mụi trường kiềm). Kết quả tổ hợp cho ta: 2CrO2- + 4OH- + 3H2O2 2CrO42- + 4H+ + 6OH-
vỡ 4H+ + 4OH- = 4H2O
nờn cuối cựng ta cú: 2CrO2- + 2OH- + 3H2O2 = 2CrO42- + 4H2O
Trong trường hợp phải thiết lập phương trỡnh dưới dạng phõn tử thỡ vẫn lấy cơ sở là phương trỡnh ion – electron và thờm bớt cỏc chất phụ một cỏch hợp lý.
Vớ dụ 2: Viết phương trỡnh hũa tan Ag2S trong axit nitric. Ag2S + HNO3→ AgNO3 + S + NO + H2O
Ag2S – 2e 2Ag+ + S NO3- + 4H+ + 3e NO + 2H2O
3Ag2S + 8NO3- + 8H+ = 6AgNO3 + 3S + 2NO + 4H2O