أحدث الموضوعات

منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves





منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves  

** یتم رسم منحنیات الأكسدة والاختزال بالاستعانة بمعادلة نرنست.

** یعبر منحنى المعایرة عن التغیر في تركیز المادة المراد تعینها ، وذلك بدلالة المادة القیاسیة.

** توضح معادلة نرنست العلاقة بین الجهد والتركیز بذلك یمكن تمثیل منحنى معایرة الأكسدة والاختزال برسم العلاقة بین مللترات المادة القیاسیة (یمكن أن یكون عاملاً مختزلاً أو مؤكسدا) وقیم الجهد التي تقابل كل إضافة ، ویتم حساب الجهد باستخدام معادلة نرنست التي توضحها العلاقة التالیة:

حیث تحسب قیم هذا الجهد مع التغیر في تركیز محتویات الخلیة أثناء المعایرة ویستخدم نصف الخلیة القياسي (H+/H2) لتقوم بدور نصف خلیة مقارنة،أما في المعمل فیستخدم قطب الكالومیل المشبع كقطب مقارنة وذلك للحصول على منحنى المعایرة في التجارب العملیة.

** أن الوسیلة المناسبة لتوضیح هذه الحسابات هو استخدام تفاعل السیریوم الرباعي Ce+4  مع الحدید الثنائي Fe+2

مثال(1): دراسة معايرة 100 مل من محلول الحديدوز (0.1N) Fe+2 مع محلول السيريوم الرباعي Ce+4  مع الحديد الثنائي في وجود حمض الكبريتيك (1N) H2SO4.

** إن معادلة التفاعل التأكسدية الاختزالية لهذا التفاعل هي:

** الكمية التي تقابل [H+] في المعايرات الحامضية القاعدية هنا هي النسبة [OX] / [Red] حيث يوجد عندنا هنا منظومتان من هذا النوع هما:

** إذا طبقنا معادلة نرنست على المنظومة (1) عند درجة 25 مo تكون قيمة جهد القطب لها كما يأتي:

** ومن جداول جهود الأقطاب القياسية نجد أن E1 = 0.75 V وعليه تكون:

** يكون جهد القطب بالطريقة نفسها للمنظومة (2) كما يأتي:

** يكون ثابت التوازن لهذا التفاعل:

وتدل قيمة ثابت التوازن الإيجابية العالية على أن التفاعل يجري بصورة تامة وكاملة وهو صالح لإجراء المعايرة والتعين الكمي للحديد.

** في أثناء زيادة محلول سيريوم (IV) إلى أن تصل إلى نقطة التكافؤ يكون تأثيره هو في أكسدة الحديد الثنائي وبالنتيجة تبدل النسبة [Fe+3 / Fe +2]

أولاً: إضافة 10 ml  من محلول  Ce+4

** عند زيادة10 ml  من محلول الكاشف المؤكسد وهو محلول Ce+4 إلى 100 ml  من محلول الحديد الثنائي يصبح الحجم الكلي 110 ml وعليه فإن تركيز Fe+3 المتكون يكون:

** وتركيز [Fe+2] المتبقي بعد التفاعل مع 10 ml  من محلول السيريوم.

ثانياً: إضافة 20 ml  من محلول  Ce+4

 بالطريقة نفسها نحسب E1 عند زيادة 20 ml من محلول السيريوم إذ تكون:

ثالثاً: إضافة 50 ml  من محلول  Ce+4

 نستمر بزيادة محلول السيريوم وحساب الجهد فعند زيادة 50  مل من المحلول المؤكسد تكون:

رابعاً: إضافة 90 ml  من محلول  Ce+4

عند إضافة 90 ml  من المحلول المؤكسد تكون:

خامساً: إضافة 99 ml  من محلول  Ce+4

عند إضافة 99 ml  من المحلول المؤكسد تكون:

سادساً: إضافة 99.9 ml  من محلول  Ce+4

عند إضافة 99.9 ml  من المحلول المؤكسد (أى قبل نقطة التكافؤ بـ  0.1 ml) تكون:

سابعاً: إضافة100 ml  من محلول  Ce+4 (نقطة التكافؤ)

** عند  نقطة التكافؤ أي إضافة  100 ml من محلول السيريوم الرباعي إلي 100 ml  من محلول الحديد الثنائي فيكون:

** بحسب جهد القطب كما يأتي:

سابعاً: إضافة100.1 ml  من محلول  Ce+4 (بعد نقطة التكافؤ)

** بعد نقطة التكافؤ فإن الاستمرار في زيادة محلول السيريوم الرباعي يعني زيادة نسبة [Ce+4 / Ce +3] فإذا كان حجم المزاد من المحلول المؤكسد هو 100.1 ml  فإن المتبقي من حجم Ce+4  هو 0.1 ml وإن تركيزه عندئذ يكون :

[Ce+4] =( 0.1 × 0.1) /100.1

وذلك من القانون : N1 × V1 = N2 × V2

ويكون:

[Ce+3] =( 0.1 × 0.1) /100.1

ومن ثم فأن:

سابعاً: إضافة101 ml  من محلول  Ce+4

رسم منحنى معايرة الأكسدة والأختزال

من ربط العلاقة بين الحجوم المزاده من محلول الكاشف المؤكسد وقيم جهود الأختزال المحسوبة نحصل على الشكل التالي للتفاعل السابق:



مثال (2): دراسة معايرة 100 ml  من محلول الحديد الثنائي تركيزه 0.1 N  بمحلول السيريوم الرباعي تركيزه 0.2 N

لتحديد نقطة التكافؤ:

N1 × V1 = N2 × V2
0.1 × 100 = 0.2 × V2


وبالتالي فأن نقطة التكافؤ عند حجم V2 من السيريوم الرباعي يساوي = 50 ml 



المراجع:
- كتاب أسس الكيمياء التحليلية (التحليل الوصفي والكمي والآلي) / محمد مجدي عبد الله واصل جامعة الأزهر الشريف / دار الفجر للنشر والتوزيع / القاهرة

- كتاب تجارب في الكيمياء التحليلية (التحليل الكمي الحجمى والوزني) / مسعود فرج أبو سته / كلية العلوم - جامعة سبها
- محاضرات الكيمياء التحليلية (التحليل الحجمى والوزني) / خيرية محمد عبدالله الأحمري /(1430 – 1429 هـ ) / جامعة الملك عبد العزيز- المملكة العربية السعودية.


ليست هناك تعليقات