3. Seminar: Komplexometrische Bestimmung von Mangan mit katalytischer Endpunktsindikation

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1 3. Seminar: Kompleometrische Bestimmung von Mangan mit kataltischer Endpunktsindikation LA-AGP 2018 Katharina Köhler

2 Gliederung Einleitung 2. Quantitative Analse Durchführung Sonstiges Literatur

3 Einleitung Gliederung Einleitung 2. Quantitative Analse Durchführung Sonstiges Literatur

4 Einleitung Einleitung Aus dem ersten Seminar bekannt: Ziel Methoden Prinipien Vorraussetungen

5 Einleitung Klassifiierung Die Titrationen lassen sich anhand verschieden Aspekte klassifiieren: 1. Reaktionstp Säure-Base-Titration (Alkalimetrie, Acidimetrie) Fällungstitration Komplebildungstitration Redotitration 2. Endpunkterkennung chemischer Indikator phsikalischer Indikator 3. Titrationsart Direkte Titration Inverse Titration Indirekte Titration Rücktitration

6 Gliederung Einleitung 2. Quantitative Analse Durchführung Sonstiges Literatur

7 Allgemein Ein Komple besteht aus einem Zentralatom und Liganden, welche an das Zentralatom angelagert sind. Liganden (Moleküle oder Ionen) verfügen über mindestens ein freies Elektronenpaar (Lewis-Base). Das Zentralatom ist vorwiegend eine Übergangsmetall-Ion oder -Atom (Lewis-Säure). Die Bindung wischen Zentralatom und Liganden kann als dative Bindung im Sinne eines Lewis-Säure-Base-Addukts beschrieben werden. M δ` ÐÝ L die Art der Bindung bewegt sich wischen weitgehend ionisch und weitgehend kovalent.

8 Schreibweise In der Summenformel von n werden Zentralatom und Liganden in Eckige Klammern geschrieben. Kation kommt vor Anion. rmplq s n rmplq s`n A 1 n bw. K `1 n rmplq s n ragph 3 q 2 scl bw. K 4 rfepcq 6 s

9 omenklatur Das Kation wird immer uerst genannt. K 4 [Fe(C) 6 ] Kalium-heacanidoferrat(II) Im Komple werden uerst die Liganden, ulett das Zentralatom genannt. K 4 [Fe(C) 6 ] Kalium-heacanidoferrat(II) Kationische enden auf -at. Die idationsahl des Zentralatoms folgt in römischen Zahlen unmittelbar auf das Zentralatom.

10 Enthält der Komple unterschiedliche Liganden, werden sie in alphabetischer Reihenfolge genannt. [Co(H 3 ) 3 Cl 3 ] Triammintrichlorido-cobalt(III) Anionische Liganden enden auf -ido. eutrale Liganden erhalten keine Endung. Ausnahmen: H2 Aqua H3 Ammin C Carbonl itrosl

11 Struktur Die Anahl der Liganden entspricht der Koordinationsahl (C). Die am häufigsten auftretenden C sind 2, 4 und 6. Die Liganden koordinieren das Zentralatom derart, dass die Ligand-Ligand-Abstoßung möglichst gering ist. Daraus ergeben sich entsprechende Koordinationspoleder (KP). C = 2 C = 4 C = 4 C = 6 linear [Ag(H3)2] + tetraedrisch [i(c)4] quadratisch planar [Pd(Cl)4] 2 oktaedrisch [Fe(H2)6] 3+

12 Chelat-Liganden (griech. für Krebsschere) Die bisher geeigten Liganden koordinierten nur einfach an das Zentralatom = einähnige Liganden. Mehrähnige (2-6) Liganden sind Moleküle, die mit mehreren ihrer Atome an das Zentralatom binden können. H H i 2+ M M H H Diacetldioim [i(dad)2] Metall-Porphin-Komple Ethlendiamintetraacetat (EDTA) Metall-EDTA-Komple

13 Chelat-Effekt Chelatkomplee sind stabiler als analoge mit einähnigen Liganden. Begründung: 1. Thermodnamisch: Entropieunahme. rmnph 2 q 6 s 2` ` redtas 4 looooooooooooooooomooooooooooooooooon 2 Teilchen Ñ rmnpedtaqs 2 `6H 2 looooooooooooooomooooooooooooooon 7 Teilchen 2. Kinetik: Es müssen mehrere Bindungen gebrochen werden um einen Liganden u entfernen. Wahrscheinlichkeit für sofortigen Rekombination höher als für Dissoiation.

14 Bindung Kristallfeld- Ligandenfeld- (um kovalente Wechselwirkungen erweiterte Kristallfeld-) Molekülorbital- (noch detaillierter, bindende nicht-bindende und antibindende Zustände)

15 Kristallfeld- Elektrostatischen Wechselwirkung wischen der positiven Ladung des Zentralatoms (-Ions) und den negativen Ladungen der Elektronenpaare der Liganden. Zentralatom ist häufig ein Übergangsmetallion, dieses verfügt über d-rbitale. Elektrisches Feld der Ligandensphäre bewirkt eine energetische Anhebung der d-rbitale des Zentralatoms... 3d 2 3d 2 2 E 3d 2 3d 2 2 3d 3d 3d 3d 3d 3d

16 Verschiedene Aufspaltungsmuster in Abhängigkeit von der Ligandenspähre. Jahn-Teller-Effekt: Absenkung der iveaus durch Aufhebung der Entartung ñ Energieminimierung. 3d 2 2 3d 2 2 eg 3d 2 3d 2 2 E t 2 3d 3d 3d 3d 2 3d T 1 2 e 3d 2 3d 2 2 3d 2 3d 2 3d3d3d 2 3d 3d 2 t 2g 3d 3d 3d 3d 3d 3d 3d potentialfreies Ion tetraedrisches Ligandenfeld spährisches Ligandenfeld spährisches Ligandenfeld oktaedrisches Ligandenfeld Jahn-Teller-Vererrung quadratisch planares Ligandenfeld

17 2. Quantitative Analse Gliederung Einleitung 2. Quantitative Analse Durchführung Sonstiges Literatur

18 2. Quantitative Analse Bestimmung von Mn mit kataltischer Endpunktsindikation Inverse Titration: Maßlösung (EDTA, c = 0.02 mol {L) wird vorgelegt, die Probelösung befindet sich in der Bürette. Wässrige Resocin-Lösung wird mit H 2 2 und Mn 2+ -Ionen als Katalsator u intensiv rot gefärbtem idationsprodukt überführt. Resorcin `H 2 2 Mn 2` Kat. ÝÝÝÝÝÝÝÑ rotes idationsprodukt Reaktion wird unterdrückt wenn Mn 2+ durch EDTA kompleiert wird. rmnph 2 q 6 s 2` ` redtas 4 ÝÝÑ rmnpedtaqs 2 `6H 2

19 Plat r. ame II/7 2. Quantitative Analse Durchführung Vorbereitung: Probelösung sauberen, beschrifteten 100 ml Messkolben mit Stopfen am Vorabend des Versuchs beim Assistenten abgeben. Sonst keine Durchführung möglich! ➀ ➁ ➂ Mn 2+ n(mn 2+ )0 2+ Mn (verd.) n(mn 2+ ) = n(mn 2+ )0 Plat r. ame H2(dest.) Plat r. ame II/7 100mL 100mL II/7 100mL 100mL 100mL ➀ Messkolben mit V(Mn 2+ )=unbekannt und n(mn 2+ ) 0 wird vom Assistenten ausgegeben;➁ Messkolben bis ur Marke mit H 2 (dest.) auffüllen, schütteln; ➂ Teil der Probelösung in Bürette überführen.

20 Plat r. EDTA c = 0.02M 20mL Plat r. EDTA c = 0.02M Plat r. EDTA c = 0.02M Plat r. EDTA c = 0.02M 20mL 2. Quantitative Analse Durchführung Vorbereitung: EDTA ➀ A ➁ ➂ ➃ A ➄ E S E S H22 Resorcin H4[H2C2] c(edta) = 0.02 mol L n(edta)0 n(edta)0 EDTA c = 0.1M n(edta) = 1 5 n(edta)0 n(edta) = 1 5 n(edta)0 100mL 100mL H2(dest.) 100mL 100mL 100mL H2(dest.) 100mL 300mL 300mL 100mL ➀ 20 ml (Vollpipette) der ausstehenden EDTA-Maßlösung (c=0.1mol{l) in einen Messkolben (100 ml) überführen;➁ Messkolben bis ur Marke mit H 2 (dest.) auffüllen, schütteln;➂ diese verdünnte EDTA-Maßlösung hat nun eine Konentration von c=0.02mol{l; ➃ 20 ml (Vollpipette) dieser EDTA-Maßlösung (c=0.02mol{l) in Erlenmeerkolben überführen; Maßlösung auf ca. 100 ml mit H 2 (dest.) auffüllen, H 2 2, Resorcin und H 4[H 2C 2] ugeben (ph=8-10).

21 ➀ Startwert notieren; ➁ Lösung ist Weißweinfarben ; ➂ am Endpunkt (Endwert aufschreiben) Roséfarben, schlägt nach der Titration schnell in Rotweinfarben um. 2. Quantitative Analse Durchführung Titration ➀ ➁ ➂ Einschnürung Meniskus Startwert notieren Laborbuch Laborbuch Endwert notieren Mn 2+ EDTA weißes Papier unterlegen

22 2. Quantitative Analse Durchführung Auswertung [Mn(H 2 ) 6 ] 2+ +[EDTA] 4 ÝÝÑ [Mn(EDTA)] 2 +6H 2 Gegeben: Gesucht: MpMnq g {mol mpmnq? mg cpedtaq 0.02 mol {L V pedtaq 20 ml Gemessen: V pmn 2`q H X ml

23 2. Quantitative Analse Durchführung Am Umschlagspunkt gilt: npedtaq npmn 2`q mit n c V kann die Stoffmenge der vorgelegten EDTA-Maßlösung berechnet werden: npedtaq cpedtaq VpEDTAq npedtaq npmn 2`q npmn 2`q 0.02 mol {L L mol 0.4 mmol. ñ 0.4 mmol Mangan befanden sich in X ml cpmn 2`q 0.4 mmol X ml ñ pro 100 ml sind somit npmn 2`q gesamt 0.4 mmol 40 X ml 100 ml X mmol enthalten. mit m M n kann die gesuchte Masse mpmnq bestimmt werden: mpmn 2`q MpMnq npmn 2`q gesamt

24 Sonstiges Gliederung Einleitung 2. Quantitative Analse Durchführung Sonstiges Literatur

25 Sonstiges Ausgabebereich mpmnq: mg ë berechnet V pmnq min und V pmnq ma. Falls der Endpunkt schlecht u erkennen sein sollte, kann das H 2 2 auch erst kur vor Erreichen des Endpunkts ugegeben werden (bw. ab Erreichen von V pmnq min ). Es muss noch ein Titer t in die Auswertung und Berechnung von V pmnq min und V pmnq ma einbeogen werden (t V pmn 2`q H ). t 1.004

26 Literatur Gliederung Einleitung 2. Quantitative Analse Durchführung Sonstiges Literatur

27 Literatur Literatur Praktikumsskript Homepage Schweda, Eberhard, Gerhart Jander, Ewald Blasius. Jander/Blasius Anorganische Chemie. 16., völlig neu bearb. Aufl. Stuttgart: Hirel, Jander, Gerhart, Karl Friedrich Jahr. Massanalse: Und Prais Der Klassischen Und Elektrochemischen Titrierverfahren. 8., durchges. und erg. Aufl. Berlin: de Gruter, Küster-Thiel, Rechentafeln für die Chemische Analtik, Walter de Gruter. Berlin ew York, 1982 AC Lehrbücher.B. Riedel, HoWi