MA M + + A - K S, s M + + A - MA

Transkrypt

1 ROZPUSZCZANIE OSADU MA M + + A - K S, s X + ; Y - M + ; A - H + L - (A - ; OH - ) jony obce jony wspólne protonowanie A - kompleksowanie M + STRĄCANIE OSADU M + + A - MA IS > K S czy się strąci? przy jakim stężeniu? w jakiej kolejności (gdy kilka osadów) całkowitość strącenia osad 1 osad

2 PODSTAWY CHEMII ANALITYCZNEJ wykład 9 równowagi utleniania-redukcji (cz.1)

3 red - oks KWAS ZASADA + H + METAL + LIGAND KOMPLEKS K a β MA M + + A - K s tu nie ma zmiany stopnia utlenienia e - K = f(e 1 ; E ) Utl 1 + Red Red 1 + Utl ZMIANA STOPNIA UTLENIENIA Utl 1 + e - Red 1 Red Utl + e - E 1 E

4 red-oks (terminologia) e - K = f(e1; E) Utl 1 + Red Red 1 + Utl ZMIANA STOPNIA UTLENIENIA Utl 1 + e - Red 1 Red Utl + e - E 1 E UTLENIACZ przyjmuje e - - utlenia reduktor - się redukuje, ulega redukcji - obniża swój stopień utlenienia REDUKTOR oddaje e - - redukuje utleniacz - się utlenia, ulega utlenieniu - podnosi swój stopień utlenienia

5 red-oks (kierunek i równowaga)?? Zn + Cu + +e - -e - Cu + +e Zn + - Cu + Zn + -e - Cu o Zn o Cu o Zn o Zn + + Cu Cu + + Zn Cu + + Zn Zn + + Cu Zn + + Cu Cu + + Zn K [ Cu ] [ Zn ] K [ Zn ] [ Cu ] K K 1

6 red-oks (kierunek i równowaga) e - Cu + klucz elektrolityczny Cu + Zn + Zn + Cu o Cu o Zn o Zn o Cu + + e - CuZn + + Cu Cu + + Zn Zn + + e - Zn w którą stronę popłyną elektrony? czy te procesy można rozdzielić? czyli, w którą stronę przebiegnie reakcja?

7 równanie Nernsta RT RT E E ln[ Cu ] E E ln[ Zn ] Cu / Cu Zn / Zn nf nf +340 mv E[ mv] E 59 / lg[ Cu ] Cu Cu -760 mv E mv E 59 Zn [ ] lg[ ] Zn / Zn Cu + +e Zn + - -e - Zn o Cu + + Zn Zn + + Cu Wyższy potencjał (E czyli najczęściej także E 0 ) ma utleniacz, niższy reduktor. Reakcja będzie biegła w tym kierunku, aby zmniejszać różnicę potencjałów a więc by potencjał układu utleniacza malał (czyli by ubywało formy utlenionej), zaś potencjał układu reduktora wzrastał (czyli by przybywało formy utlenionej)

8 równowaga E[ mv] E 59 / lg[ Cu ] Cu Cu E +340 mv stan równowaga, gdy Cu / Cu Zn / Zn E mv E 59 Zn E E [ ] lg[ ] Zn / Zn -760 mv E lg[ Cu ] lg[ ] Cu / Cu E Zn / Zn Zn [ Zn ] 59 E lg[ Zn ] l g [ Cu ] lg lgk [ Cu ] lgk ( E E ) Cu 59 Zn 38 ta K jest OLBRZYMIA!!

9 . Gdy płynie prąd zachodzi reakcja!! Kierunek reakcji jest taki, aby ZMNIEJSZYĆ E (rozładowanie ogniwa) czyli, aby potencjał układu utleniacza malał, naczynia połączone zaś potencjał układu reduktora wzrastał aż do zrównania (czyli do stanu równowagi) Zrównanie potencjałów (E) definicja operacyjna potencjału standardowego (E 0 ): a nie E! (E - to stała, nie zmienia się) 59 E 0 - potencjał półogniwa (E), gdy aktywności są jednostkowe E[ mv] E lg[ Cu ] Cu / Cu czyli, potencjał blaszki miedzianej zanurzonej w ~1M roztworze CuSO 4 będzie wynosił +340 mv - taki jest potencjał standardowy układu red-oks: Cu/Cu +

10 potencjały (też) standardowe E Nie można zmierzyć potencjału półogniwa (a tym bardziej potencjału standardowego) Można natomiast zmierzyć SEM ogniwa (różnicę potencjałów półogniw) V?? Cu o Cu + Cu + Zn + Cu o Zn o

11 potencjały standardowe E e - e - e - V V V Cu / Zn Cu / Ag Ag / Zn 1080 mv 460 mv 1540 mv Zn/Zn + Cu/Cu + Ag/Ag + SEM E 1 E 1080 mv V 1540 mv 460 mv V pomiar bez przepływu prądu (POTENCJOMETRIA) V czy układ Cu/Cu + jest utleniaczem czy reduktorem?

12 potencjały standardowe E REDUKTORY UTLENIACZE Sr, Ba, Cs,Rb Mg/Mg + Fe/Fe + Cu/Cu + Pd/Pd + MnO 4- /Mn + F /F - Zn/Zn + Ag/Ag + Cr O - 7 /Cr 3+ H /H + E [mv] SEM E 1 E 1080 mv V 1540 mv V 460 mv V H Pt Normalna elektroda wodorowa NEW 59 [ H ] E[ mv] E lg H / H P H + + e - H H a =1 1 atm Cz.Pt H +

13 równanie Nernsta E E RT nf [ utl] ln [ red ] za logarytmem jest wyrażenie na stałą równowagi połówkowej reakcji red-oks (w kierunku utleniania) 0, 059 [ utl] E[ V] E [ V] lg n [ red ] 59 [ utl] E[ mv] E [ mv] lg n [ red ] w tym wyrażeniu na stałą występują wszystkie indywidua (a nie tylko te, które zmieniają stopień utlenienia), a więc także jony wodorowe i inne biorące udział w reakcji!

14 równanie Nernsta 3 Fe 3+ + e - Fe + lg [ Fe ] E E 59 [ Fe ] 59 [ I ] I + e - I - E E lg [ I ] Cr O H + +6e - Cr H O E E H [ Cr O ] [ ] lg 6 [ Cr ]