Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Шпора2.doc
Скачиваний:
77
Добавлен:
24.09.2019
Размер:
234.5 Кб
Скачать

Методы окисления-восстановления.

Методы окисления-восстановления основаны на применении различных реакций окисления-восстановления. К таким методам относятся: перманганатометрия, иодометрия, хроматометрия, броматометрия и др. Название методов связано с названием основного вещества, применяемого в качестве окислителя или восстановителя. Напр., метод, основанный на применении перманганата калия KMnO4, называют перманганатометрией.

Методы окисления-восстановления дают возможность:

  1. при помощи титрованных растворов окислителей количественно определить различные восстановители (соединения Sn2+, Fe2+, Mn2+, иодиды, сульфиды);

  2. при помощи титрованных растворов восстановителей количественно определить различные окислители (соединения меди, оксалаты, хроматы и т.д.);

  3. количественно определить вещества, взаимодействующие с окислителями или восстановителями с образованием осадков, комплексных и внутрикомплексных солей (соли K, Ba, Mg, Co и т.д.).

При количественных определениях, основанных на применении реакций окисления-восстановления, применяют лишь такие реакции, при которых:

  1. процесс направляется в нужную сторону, что зависит от величины окислительно-восстановительных потенциалов;

  2. реакция протекает практически полностью на 100%;

  3. реагирующие вещества взаимодействуют быстро.

Момент эквивалентности определяют либо по появлению в растворе избытка рабочего раствора (окислителя или восстановителя), либо с помощью специальных индикаторов (напр., крахмал) или RedOx-индикаторов (дифениламин, ферроин и др.).

Количественные расчеты в титриметрическом анализе проводят с использованием эквивалентов окислителей или восстановителей.

Молярная масса эквивалента окислителя или восстановителя М(1/Z)X равна молярной массе вещества (Х), деленной на число отданных или принятых электронов (Z): М(1/Z)X=MX/Z г×моль–1. Молекулярная масса эквивалента окислителя или восстановителя не является постоянной величиной и в зависимости от условий реакции (pH, температура) может меняться.

Методы оксидиметрии широко применяются в неорганической, органической и биологической химии, клиническом анализе для определения сахара в крови, кальция в кровяной сыворотке, мочевой кислоты в моче, содержания альдегидной и кетонной групп, антипирина, хинона и гидрохинона и т.д.

Перманганатометрия.

Метод перманганатометрии основан на применении в качестве окислителя перманганата калия KMnO4. Окислительные свойства его зависят от реакции среды.

Окислительное действие KMnO4 в кислой среде. В кислой среде Mn7+ восстанавливается до Mn2+:

2KMnO4+5Na2SO3+3H2SO4® 2MnSO4+5Na2SO4+K2SO4+3H2O;

S+4–2e®S+6, 5;

Mn+7+5e®Mn+2, 2.

M(1/5KMnO4)=158,15/5=31,65 г×моль–1.

Раствор KMnO4 имеет малиновую окраску, соединения Mn2+ – бесцветны. Обесцвечивание KMnO4 в кислой среде будет происходить до тех пор, пока в растворе присутствует восстановитель. После того, как весь восстановитель окислится, лишняя капля KMnO4 окрасит раствор в бледно-розовый цвет. В кислой среде очень высок RedOx-потенциал KMnO4 (Е=1,52 В), поэтому процесс окисления в кислой среде протекает быстро.

Окислительное действие KMnO4 в нейтральной среде. В нейтральной среде Mn7+ восстанавливается до Mn4+:

2KMnO4+3Na2SO3+H2O® 2MnO2(бурый)+ 3Na2SO4+ 2KOH;

S+4–2e®S+6, 3;

Mn+7+3e®Mn+4, 2.

M(1/3KMnO4)=158,15/3=52,72 г×моль–1.

В нейтральной среде образуется бурый осадок диоксида марганца, поэтому невозможно точно определить момент эквивалентности.

Окислительное действие KMnO4 в нейтральной среде:

2KMnO4+Na2SO3+2KOH® 2K2MnO4+ Na2SO4+ H2O;

S+4–2e®S+6, 1;

Mn+7+1e®Mn+6, 2.

Манганаты неустойчивы, легко разлагаются водой:

3K2MnO4+2H2O® MnO2 (бурый)+ 2KMnO4+ 4KOH;

Mn6+–1e®Mn7+, 2;

Mn6++2e®Mn4+, 1.

Т.о., в щелочной среде в конечном итоге также образуется бурый осадок диоксида марганца MnO2.

Сравнивая окислительное действие KMnO4 в различных средах, можно сделать вывод, что количественные определения с помощью KMnO4 лучше всего проводить в кислой среде, т.к. легко можно зафиксировать момент эквивалентности, процесс протекает быстрее, выше о-в потенциал.

Для создания кислой среды применяют серную кислоту. Соляную кислоту не применяют, потому что KMnO4 с HCl образует свободный хлор, который является сильным окислителем. Азотную кислоту обычно не применяют, т.к. она является сильным окислителем.