Redoxpotentiale. Elektrodenpotentiale/Redoxpotentiale lassen quantitative Aussagen über den Verlauf von Redoxreaktionen zu. CuSO 4 + Zn Cu + ZnSO 4

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Reiner Lenz
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1 Redoxpotetiale Beispiel: metallishes Zik reagiert mit Cu Lösug. Gibt es eie Möglihkeit, das Stattfide ud Ausmaß dieser Reaktio vorherzusage??? CuS 4 Z Cu ZS 4 lektrodepotetiale/redoxpotetiale lasse quatitative Aussage über de Verlauf vo Redoxreaktioe zu

2 Redoxpotetiale

3 Redoxpotetiale Reduktio: xidatio: Gesamtreaktio: Cu e - Cu Z Z e - CuS 4 Z Cu ZS 4

4 Redoxpotetiale Reduktio: xidatio: Gesamtreaktio: Ag e - Ag Cu Cu e - Cu AgN 3 Ag Cu(N 3

5 lektrohemishe Spaugsreihe Messe der Potetiale gege eie Stadard (Stadard-Wasserstoff- lektrode ermögliht rde der Potetiale: lektrohemishe Spaugsreihe H 3 e - H H

6 lektrohemishe Spaugsreihe

7 lektrohemishe Spaugsreihe xidierte Form Reduzierte Form (xidatiosmittel (Reduktiosmittel Na e - Na -,7 V xidatioswirkug immt zu Reduktioswirkug immt ab Z e - Fe e - S e - H e - Cu e - Ag e - 4 H 4 e - Au 3 3 e - Z Fe S H Cu Ag H Au -,76 V -,4 V -,4 V, V,35 V,8 V,3 V,5 V G z F Stadardbediguge! Reaktiosrihtug > Vorzeihe We > > Reaktio läuft ab! We > Reaktio im GGW!

8 Kozetratiosabhägigkeit vo : Nerst-Gleihug R T ax l z F a Red,59 V z lg a a x Red ( ( x Red R: allg. Gaskostate R 8,344 J mol - K - F: Faraday Kostate F 96,5 3 C mol - z: Zahl der ausgetaushte e - a x, a Red : Aktivität der oxidierte bzw. reduzierte Form, ka ggf. durh die Kozetratio ersetzt werde.

9 Beispiel eier Cu/Z-Zelle berehe (Stadardbediguge. HZ:. HZ: Z e - Cu e - Z -,76 V Cu,35 V Gesamtreaktio: CuS 4 Z Cu ZS 4 (-,35 V (-(-,76 V, V

10 Beispiel eier Cu/Ag-Zelle berehe vo ((Ag (Cu, mol l - :. HZ. HZ Gesamtreaktio: Ag e - Cu e - Cu Ag(N 3 Ag,8 V Cu,35 V Cu(N 3 Ag,59 V lg z,59 V lg z,59 V,59 V ( lg (Ag lg(cu,59 V,59 V lg(ag lg (Cu x Red x Red,59 V lg (Ag,59 V (Ag,59 V, lg,8v,35v lg (Cu,,45V,95V,4 V,59 V lg(ag,59 V lg (Cu,59 V lg (Cu

11 Beispiel der Reaktio vo M 4- mit Fe (allg. Form. HZ. HZ VII III Fe 3 e - M 4-5 e - 8 H II Fe,77 V II M 4 H,5 V Gesamtreaktio: M 4-5 Fe 8 H M 5 Fe 3 4 H (,59 V lg z,59 V lg z,59 5,59 5 x Red x Red, V (M4 (H (Fe lg 3 5 (M (Fe V (M lg (M 3,59 V (Fe lg (Fe,59 V (M4 (H lg 5 (M 4 V (M4 (H lg (M (Fe (Fe , ,59 V ph V (Fe lg (Fe 3

12 Redoxtitratio: Titratioskurve x e - x e - Red Red Gesamtreaktio: x Red Red x (x (Red (Red (x % Umsatz? % Umsatz ~,9 ~ ~, ~, 5 % Umsatz ~,5 ~ ~,5 ~,5 % Umsatz ~ ~ ~ ~ % Umsatz ~ ~ ~ ~

13 Redoxtitratio: Titratioskurve red x Red x eq red x red x Red Red x x eq eq eq red x Red x Red x Red x / / lg,59 V lg,59 V % Umsatz : lg,59 V! ud : Äquivalezpukt /,5 /,5 lg,59 V lg,59 V 5% Umsatz : /, /,9 lg,59 V lg,59 V % Umsatz :???? lg,59 V % Umsatz : mit l mol l mol z z ud mit z immer gilt mit l mol l mol z z l mol l mol z z z

14 Redoxtitratio: Titratioskurve Quelle: U.R. Kuze, G. Shwedt, Grudlage der qualitative ud quatitative Aalyse, Georg Thieme Verlag

15 Redoxtitratio: Idikatore ft kei Idikator ötig, wege igefarbe (z.b. KM 4 oder I Idikator ist ei Redoxpaar, desse beide Forme utershiedlih gefärbt sid. Am theoretishe Umshlagspukt sid die Kozetratioe beider Spezies gleih x z e - Red Id,59 V lg x Umshlag Id z Red Id

16 Redoxtitratio: Idikatore Ferroi : Tris(o-pheatrolieise(II N N N Fe N N N N N N N [Fe(phe 3 ] 3 e - [Fe(phe 3 ],4 V

17 Redoxtitratio: Idikatore Dipheylami: rst irreversible xidatio zu Dipheylbezidi Zweite Stufe reversibel H N H N H N H e - H N H N N N H e -,76 V

18 Dihromatometrie Verwedug z.b. zur tehishe Bestimmug vo ise VI - Cr 7 6 e - 4 H III Fe 3 e - III Cr 3 7 H,36 V II Fe,77 V Cr 7-6 Fe 4 H Cr 3 6 Fe 3 7 H Vorteil der Verwedug vo Dihromat zum Beispiel leihte Titereistellug ud Lagerbarkeit der Titratioslösug, außerdem werde Cl - - Ioe iht oxidiert, d.h. ma ka i Salzsäure arbeite.

19 Dihromatometrie Fe wird durh Luftsauerstoff zu Fe 3 oxidiert: Probelösug muss zuerst reduziert werde:. Möglihkeit: Reduktio mit SCl -Lösug S Fe 3 S Hg Cl - S 4 Fe S 4 Hg Cl Übershüssiges SCl muss oxidiert werde (würde sost bei der Titratio mitbestimmt werde Hg Cl shwerlöslih, wird vo K Cr 7 praktish iht oxidiert

20 Dihromatometrie. Möglihkeit: Silberreduktor Ag Fe 3 Ag Cl - Ag Fe AgCl Potetial vo Ag /Ag (,8 V größer als Potetial vo Fe 3 /Fe (,77 V > Ag dürfte Fe 3 iht reduziere!!! Aber: Bildug vo shwerlöslihem AgCl (K L - mol l - setzt Potetial herab ((Cl - sei, mol l - : aus K L,59 V lg z : (Ag x KL (Cl Red,8V,59V lg,59v lg (Ag mol l,mol l 9 moll,8v,59 V ( 9,7 V 9

21 Dihromatometrie Idikatio des dputks mit Dipheylami (,76 V Problem: (Fe 3 /Fe,77 V Idikatorumshlag sho bei 5% xidatio 3,59 V (Fe 5% Umsatz : lg z (Fe Zusatz vo Phosphorsäure (H 3 P 4 komplexiert Fe 3 ud eriedrigt somit das Potetial > Umshlag erst bei Übershuss a K Cr 7

22 Beispiel Bei der dihromatometrishe Bestimmug vo ise wurde 7, ml eier Dihromatlösug /6 mol l - ((/6 K Cr 7, mol l - verbrauht. Wieviel ise war i der Lösug? (Fe (Cr (Fe 6 (Cr (Fe 6 (Cr 7 V (Cr 7 6,7 l moll,7mol 6 m(fe (Fe M (Fe,7mol 55,84g mol 4,3 mg oder 7 6 aus RG 7 (Fe ( Cr 6 (Fe ( Cr V (Cr Cr 7-6 Fe 4 H 7,7 l,mol l Cr 3 6 Fe 3 7 H,7 mol

23 Iodometrie I e - I -,54 V I i Wasser shwer löslih, deshalb setzt ma KI mit zu, Bildug vo Triiodide (KI 3 Titratioe im shwah Saure, sost Disproportioierug (Bildug vo Iodid ud Hypoiodid: I H - I - HI Bestimmug vo xidatiosmittel (Reduktometrie ud Reduktiosmittel (xidimetrie möglih

24 Iodometrie Idikator: Stärkelösug Jod bildet mit Stärke (Amylose eie ishlussverbidug (i Gegewart vo Iodid CH H CH H CH H H H H H H H I I I I I I I I

25 Jodometrie Quatitative Bestimmug vo xidatiosmittel, Bsp.: Cr 7 - Prizip: Iodid wird zu Iod oxidiert, welhes mit Thiosulfat bestimmt wird. VI I - Cr 7-4 H 6 e - -I I e - Cr 3 7 H - Cr Cr I - 4 H 3 I 7 H III I e - I - -I -I S V S V S S S V S e - S 3 - I S I -

26 Iodometrie Möglihe Fehler bei der Chromatbestimmug: Reaktio läuft ur i saurer Lösug vollstädig ab Quatitative xidatio zu I verläuft lagsam > vor Rüktitratio eiige Miute warte Luftsauerstoff ka I - zu I oxidiere > Mehrverbrauh! -I -II 4 I - 4 H H I Zusatz vo NaHC 3 erzeugt C - twiklug NaHC 3 H S 4 "H C 3 " "H C 3 " Na S 4 H C

27 Beispiel Berehug des Verhältisses der Stoffmege vo Chrom ud Thiosulfat. (S 3 (Cr (S 3 3 (S 3 (I (Cr (I (S ; (Cr 3 (I ; (Cr (Cr (S (I ; 3 (I (Cr ; (Cr (Cr

28 Iodometrie Bestimmug vo Cu : I e - Cu e - -I II I I -,54 V Cu,5 V rwartete Reaktio: Tatsählih beobahtete Reaktio: Cu I Cu I - Cu 4 I - CuI I rklärug: Bildug vo shwerlöslihem CuI verädert Potetiale II Cu e - I - I Cu I -,59 V lg z x Red Hohe Iodidkozetratio ist güstig CuI (Cu,59V lg ( Cu

29 Beispiel Berehug des Potetials für Cu /Cu ((Cu (I -, mol l -, K L (CuI5 - mol l - Cu II e - I - I Cu I - CuI aus K L,59 V lg z : (Cu K (I L x Red,,5V,59 V lg 5 (Cu,59V lg ( Cu 5 mol l,mol l 5 moll,5v,59 V 9,3,7V

30 Iodometrie Bestimmug vo Reduktiosmittel, Bsp. As 3 3- V I e - As 4 3- e - H -I I -,54 V III As 3 3- H,56 V As 3 3- I H As 4 3- H I - Fast gleihe Reduktiospotetiale > Reaktio iht quatitativ Gleihgewiht wird durh tfere vo H vershobe: HC 3 - H H C,59 V z,59 V lg lg x Red (As (As ,59 V,59 V ph 3 (As4 ( H lg 3 (As 3

31 Magaometrie Im Saure reagiert Permagaat zu M VII M 4-5 e - 8 H II M 4 H,5 V Im Neutrale ud Basishe reagiert Permagaat zu M VII M 4-3 e - H IV M 4 H -,68 V Idikatore werde iht beötigt, weil M 4- stark violett gefärbt ist.

32 Magaometrie M 4- -Lösuge iht bestädig, Titerfaktor muss bestimmt werde vtl. gebildeter Braustei katalysiert Zersetzug vo M 4 - (Filtratio ötig 4 KM 4 H M 4 M 4 KH 3 istellug des Titers otwedig (mit Na C 4 VII M 4-5 e - 8 H II M 4 H III C C III IV C e - M 4-5 C 4-6 H M C 8 H

33 Magaometrie Bestimmug vo Ca : (iht redoxaktiv Bildug vo shwerlöslihem CaC 4 Ca C 4 - CaC 4 Auflöse vo CaC 4 im Saure Ca C 4 H S 4 CaS 4 H C 4 Titratio der xalsäure mit KM 4 5 H C 4 KM 4 3 H S 4 C MS 4 8 H K S 4

34 Magaometrie Bestimmug vo Maga Komproportioierug vo M 4- ud M VII M 4-3 e - H II M 4 H - IV M 4 H - IV M e - H Problem: Niedershlag vo M adsorbiert M Lösug: Zusatz vo Ziksalze, die astelle vo M eigebaut werde köe.

35 Bromatometrie Bestimmmug vo Reduktiosmittel, Bsp.: Sb 3 V Br 3-6 e - 6 H III Sb 3 -I Br - 3 H V Sb 5 e - Am Äquivalezpukt reagiert Bromat mit Bromid (Komproportioierug V -I - Br 3 5 Br - 6 H 3 Br 3 H Gebildetes Brom zerstört Farbstoff (Methylrot et. Diese Reaktio ist iht sehr shell > lagsame Zugabe Bromatübershuss (a der itropfstelle ka Idikator zerstöre > erst gege de zugebe

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