Cyfroteka.pl

klikaj i czytaj online

Cyfro
Czytomierz
00423 006283 13847209 na godz. na dobę w sumie
Pracownia Chemii Ogólnej i Analitycznej - ebook/pdf
Pracownia Chemii Ogólnej i Analitycznej - ebook/pdf
Autor: , Liczba stron: 98
Wydawca: Wydawnictwa Uniwersytetu Warszawskiego Język publikacji: polski
ISBN: 9788323535973 Data wydania:
Lektor:
Kategoria: ebooki >> edukacja >> chemia
Porównaj ceny (książka, ebook, audiobook).
Skrypt dla studentów Wydziału Biologii UW przygotowany przez pracowników Wydziału Chemii UW. Opisane w nim ćwiczenia obejmują analizę jakościową kationów I (Al3+, NH4+, Ca2+, Mg2+) i II (Ag+, Cu2+, Fe3+, Cr3+) oraz anionów (SO42, CO32, C2O42, PO43, Cl, I, NO3) wraz z reakcjami charakterystycznymi umożliwiającymi wykrywanie poszczególnych kationów i anionów. W drugiej części zawarto ćwiczenia dotyczące metod analizy ilościowej, w tym sposoby nastawiania mian roztworów, miareczkowanie kwasowo-zasadowe, kompleksometrię, oksydymetrię, a także pehametrię wraz z wyjaśnieniem podstawowych wzorów stosowanych przy obliczaniu pH roztworów. Część trzecią poświęcono spektrofotometrii. W końcowej części skryptu podano wymagania do kolokwiów oraz przykłady pytań i zadań na tych sprawdzianach. A collection of exercises covering the qualitative analysis of cations I (Al3+, NH4+, Ca2+, Mg2+) and II (Ag+, Cu2+, Fe3+, Cr3+), and anions (SO42, CO32, C2O42, PO43, Cl, I, NO3), together with characteristic reactions enabling detection of particular cations and anions. The script also contains the exercises in the quantitative analysis methods, including the ways of standardizing solutions, acid-base titration, complexometry, oxidimetry, as well as pH-metry with an explanation of the basic formulas used in calculating the pH of solutions, and spectrophotometry.
Znajdź podobne książki Ostatnio czytane w tej kategorii

Darmowy fragment publikacji:

Pracownia chemii sklad:Pracownia chemii sklad 8/26/15 10:40 AM Page 15 Równania reakcji chemicznych Przebieg reakcji chemicznej przedstawia si´ za pomocà równania reakcji, które uwzgl´dnia rodzaj atomów oraz sk∏ad i liczb´ czàsteczek uczestniczàcych w reakcji chemicznej. Strza∏ka, oddzielajàca lewà stron´ równania (substraty) od strony pra- wej (produkty), wskazuje kierunek przemiany. Wspó∏czynniki stechiometryczne opisujà liczby czàsteczek i atomów reagujàcych ze sobà (substratów) i powstajàcych w reakcji chemicznej (produktów). Ca∏kowita liczba atomów (bilans masy) poszcze- gólnych pierwiastków musi byç taka sama po obydwu stronach reakcji chemicznej, dlatego konieczne jest „uzgodnienie” wspó∏czynników stechiometrycznych. W przy- padku równaƒ reakcji zapisanych w postaci jonowej ca∏kowity ∏adunek (bilans ∏a- dunku) po obydwu stronach równania reakcji chemicznej musi byç zgodny. Równanie reakcji zapisuje si´ zawsze w postaci jonowej, która umo˝liwia przedstawienie jej rzeczywistego przebiegu w roztworze, gdy˝ uwzgl´dnia tylko te jony i czàsteczki, które biorà w niej udzia∏. Taki zapis wymaga stosowania si´ do nast´pujàcych regu∏: – wzory zwiàzków chemicznych, które w wodzie ulegajà ca∏kowitej dysocjacji mo˝na zapisaç jedynie w postaci jonowej. Do substancji tych nale˝à mocne kwasy, zasady i sole ∏atwo rozpuszczalne w wodzie. Tak wi´c, jeÊli w reakcji bie- rze udzia∏ kwas chlorowodorowy HCl, w równaniu reakcji b´dzie zapisany w postaci jonów H+ i Cl–. Podobnie wodorotlenek sodu NaOH (w postaci jo- nów Na+ i OH–), a ca∏kowicie dysocjujàcà w wodzie sól – azotan(V) potasu KNO3 – jako K+ i NO3 – wzory zwiàzków chemicznych, które nie ulegajà w wodzie ca∏kowitej dysocja- cji, zapisuje si´ w postaci czàsteczkowej. Nale˝à do nich s∏abe kwasy i zasady oraz sole, które w wodzie nie dysocjujà w 100 , najcz´Êciej ze wzgl´du na ma- ∏à rozpuszczalnoÊç (tzw. sole trudno rozpuszczalne). W postaci czàsteczkowej zapisuje si´ te˝ substancje gazowe oraz ciecze organiczne. Przyk∏ady zwiàzków zapisywanych w równaniu reakcji w postaci czàsteczkowej to: H3PO4 (kwas fosforowy(V) – s∏aby kwas), NH3 (amoniak – s∏aba zasada, a jednoczeÊnie sub- stancja gazowa), Cu(OH)2 (wodorotlenek miedzi(II) – s∏aba zasada, gdy˝ trud- no rozpuszcza si´ w wodzie), AgCl (chlorek srebra – sól równie˝ trudno roz- puszczalna w wodzie), czy C2H5OH – etanol (ciecz organiczna); –; – po uwzgl´dnieniu odpowiedniego zapisu substratów i produktów nale˝y zbi- lansowaç te jony i czàsteczki, które wyst´pujà po obydwu stronach równania. JeÊli ich liczba – jako substratów i produktów – jest taka sama, nie wystàpià one po obu stronach równania, co oznacza, ˝e takie jony (czy czàsteczki) nie biorà udzia∏u w reakcji (na tym w∏aÊnie polega pokazanie omówionej powy˝ej zalety zapisu jonowego – przedstawiania rzeczywistego przebiegu reakcji); 15 Pracownia chemii sklad:Pracownia chemii sklad 8/26/15 10:40 AM Page 16 – wartoÊci wspó∏czynników stechiometrycznych muszà byç najmniejsze z mo˝li- wych, pod warunkiem zachowania po obydwu stronach reakcji bilansu masy (taka sama liczba atomów tych samych pierwiastków) oraz ∏adunku (suma- ryczny ∏adunek po obydwu stronach równania musi byç taki sam). Wy˝ej wymienione zasady zapisu równaƒ reakcji chemicznych zostanà wyjaÊnio- ne na przyk∏adach. Równanie reakcji mocnego kwasu (HCl) i mocnej zasady (NaOH) H+ + Cl– + Na+ + OH– →← Na+ + Cl– + H2O Substraty tej reakcji nale˝y (w myÊl podanych regu∏) przedstawiç w postaci jo- nowej. Otrzymany chlorek sodu NaCl, jako mocny elektrolit, dysocjujàcy ca∏ko- wicie, równie˝ musi byç przedstawiony w postaci jonowej. Liczba jonów Cl– i Na+ jest zatem taka sama po obydwu stronach równania reakcji, co oznacza, ˝e te jo- ny nie biorà w niej udzia∏u, a jedynym produktem reakcji jest czàsteczka H2O (wody): H+ + OH– →← H2O Reakcja mi´dzy jonami H+ i OH– zawsze przebiega w sposób przedstawiony równaniem niezale˝nie od tego, jaki mocny kwas i jaka mocna zasada biorà udzia∏ w reakcji chemicznej. Pod warunkiem, ˝e tworzona w tej reakcji sól jest w wodzie ∏atwo rozpuszczalna. Równanie reakcji s∏abego kwasu (CH3COOH) z mocnà zasadà (NaOH), z utwo- rzeniem ∏atwo rozpuszczalnej soli (octanu sodu CH3COONa) CH3COOH + Na+ + OH– →← CH3COO– + Na+ + H2O Kwas octowy jest s∏abym kwasem, dlatego wyst´puje w postaci czàsteczkowej, NaOH zaÊ – mocna zasada i CH3COONa – sól ∏atwo rozpuszczalna, dysocjujà w wodzie ca∏kowicie i wyst´pujà w postaci jonów. Powoduje to pojawienie si´ po obydwu stronach równania reakcji takiej samej liczby jonów sodu, co oznacza, ˝e nie biorà one w niej udzia∏u i reakcja zachodzi wed∏ug nast´pujàcego równania sumarycznego: CH3COOH + OH– →← CH3COO– + H2O Równanie reakcji mocnego kwasu (HNO3) i s∏abej zasady (NH3) z utworzeniem ∏a- two rozpuszczalnej soli (azotanu(V) amonu NH4NO3) H+ + NO3 – + NH3 →← NH4 + + NO3 – Po obydwu stronach równania reakcji wyst´pujà jony azotanu(V), a wi´c nie biorà one w niej udzia∏u i sumaryczne równanie reakcji jest nast´pujàce: 16 Pracownia chemii sklad:Pracownia chemii sklad 8/26/15 10:40 AM Page 17 H+ + NH3 →← + NH4 Przebieg tej reakcji nie zale˝y od rodzaju mocnego kwasu, pod warunkiem ˝e powstajàca sól amonowa jest w wodzie ca∏kowicie zdysocjowana (∏atwo rozpusz- czalna), co w roztworach wodnych mo˝na przyjàç jako regu∏´. Równanie reakcji mocnego kwasu (H2SO4) z mocnà zasadà (Ba(OH)2), z utwo- rzeniem trudno rozpuszczalnej soli (BaSO4) 2 H+ + SO4 2– + Ba2+ + 2 OH– →← BaSO4 ↓+ 2 H2O ˚aden z jonów, które sà substratami tej reakcji, nie wyst´puje po obydwu stro- nach jej równania, wszystkie jony biorà zatem w niej udzia∏ i zapisane równanie jest równie˝ sumarycznym równaniem reakcji: 2 H+ + SO4 2– + Ba2+ + 2 OH– →← aSO4 ↓↓ + 2 H2O Re ak cja strà ca nia osa du so li trud no roz pusz czal nej (AgCl) po zmie sza niu roz two - rów so li ∏a two roz pusz czal nych (np. NaCl i AgNO3) Na+ + Cl– + Ag+ + NO3 – →← – AgCl ↓ + Na+ + NO3 Jo ny Na+ i NO3 – wy st´ pu jà po oby dwu stro nach rów na nia re ak cji, gdy˝ powsta jà cy oprócz chlor ku sre bra azo tan(V) so du jest w wo dzie ca∏ ko wi cie zdy - so cjo wa ny. Nie bio rà wi´c one udzia ∏u w re ak cji, a jej rów na nie su ma rycz ne ma po staç: Ag+ + Cl– →← AgCl ↓↓ Trud no roz pusz czal ny chlo rek sre bra po wsta je w re ak cji ka˝ de go ∏a two roz - pusz czal ne go chlor ku (wi´k szoÊç chlor ków jest w wo dzie ∏a two roz pusz czal na) z ka˝ dà do brze roz pusz czal nà so là sre bra (ta kich jest nie wie le, ale na le ˝y do nich te˝ np. octan sre bra CH3COOAg). Re ak cja strà ca nia trud no roz pusz czal ne go wo do ro tlen ku (na le ˝à do nich wszyst kie wo do ro tlen ki tzw. me ta li ci´˝ kich), przez al ka li zo wa nie ∏a two roz pusz czal nej so li me ta lu ci´˝ kie go (AlCl3) za po mo cà s∏a bej za sa dy (NH3) Al3+ + 3 Cl– + 3 NH3 + 3 H2O →← Al(OH)3 ↓ + 3 NH4 + + 3 Cl– Po oby dwu stro nach te go rów na nia wy st´ pu jà w tej sa mej licz bie jo ny chlor - kowe, nie bio rà wi´c one w niej udzia ∏u, a re ak cja (nie za le˝ nie od ro dza ju u˝y tej ∏a two roz pusz czal nej so li gli nu) prze bie ga we d∏ug na st´ pu jà ce go rów na nia su - marycz ne go: Al3+ + 3 NH3 + 3 H2O →← 17 + Al(OH)3 ↓↓ + 3 NH4 Pracownia chemii sklad:Pracownia chemii sklad 8/26/15 10:40 AM Page 18 Re ak cja roz pusz cza nia osa du trud no roz pusz czal nej so li (BaCO3) w roz two rze moc - ne go kwa su (HCl), z utwo rze niem s∏a be go kwa su (H2CO3) Ba2+ + H2CO3 + 2 Cl– →← BaCO3 ↓ + 2 H+ + 2 Cl– →← W re ak cji tej nie bio rà udzia ∏u jo ny chlor ko we (wy st´ pu jà po oby dwu stro nach rów na nia w ta kiej sa mej licz bie), na to miast po wsta jà cy s∏a by kwas (H2CO3) jest nie trwa ∏y, co wy ni ka z ogra ni czo nej roz pusz czal no Êci je go bez wodni ka (CO2) w wo dzie. Su ma rycz ne rów na nie re ak cji przyj mu je po staç na st´ pu jà cà: Ba2+ + CO2 ↑ + H2O + 2 Cl– BaCO3 ↓↓ + 2 H+ →← Ba2+ + CO2 ↑↑ + H2O nie za le˝ nie od ro dza ju u˝y te go moc ne go kwa su, wa run kiem jest je dy nie to, aby po wsta jà ca sól ba ru by ∏a do brze roz pusz czal na w wo dzie. Roz pusz cza nie trud no roz pusz czal nej so li (octa nu ˝e la za(III) (CH3COO)3 Fe) w s∏a bym kwa sie (kwas fos fo ro wy(V) H3PO4), z utwo rze niem trud no roz pusz czal - ne go fos fo ra nu(V) ˝e la za(III) H3PO4 + (CH3COO)3Fe ↓ →← FePO4 ↓ + 3 CH3COOH W tej re ak cji po oby dwu stro nach rów na nia wy st´ pu jà czà stecz ki (oby dwa kwa sy w nim wy st´ pu jà ce sà s∏a be, a so le trud no roz pusz czal ne), po wy˝ sze rów - na nie jest wi´c jed no cze Ênie rów na niem su ma rycz nym: H3PO4 + (CH3COO)3Fe ↓↓ →← FePO4 ↓↓ + 3 CH3COOH a re ak cja za cho dzi dzi´ ki „wy pie ra niu” s∏ab sze go kwa su octo we go z je go so li przez moc niej szy kwas fos fo ro wy(V). 2+) po zmie sza - Two rze nie jo nu kom plek so we go te tra ami namie dzi(II) (Cu(NH3)4 niu roz two ru ∏a two roz pusz czal nej so li mie dzi(II) (CuSO4) oraz amo nia ku (s∏a bej za sa dy, b´ dà cej czyn ni kiem kom plek su jà cym) Re ak cja ta prze bie ga w dwóch eta pach. W eta pie pierw szym po wsta je trud no roz pusz czal ny siarczan(VI) hydroksomiedzi(II), w wy ni ku dzia ∏a nia amo nia ku ja - ko s∏a bej za sa dy: 2Cu2+ + 2 NH3 + 2 H2O + SO4 2– →← (CuOH)2SO4 ↓ + 2NH4 + W etapie drugim ten trudno rozpuszczalny osad rozpuszcza si´ w nadmiarze amoniaku i powstaje ˝àdany jon kompleksowy: (CuOH)2SO4 ↓↓ + 8NH3 →← 2Cu(NH3)4 2+ + SO4 2– + 2 OH– 18 Pracownia chemii sklad:Pracownia chemii sklad 8/26/15 10:40 AM Page 19 Jest to cha rak te ry stycz na re ak cja jo nów mie dzi(II) i s∏u ˝y do ich wy kry wa nia w roz two rach wod nych, a po wy˝ sze rów na nie re ak cji jest te˝ rów na niem su ma - rycz nym. Szcze gól nym ty pem re ak cji sà re ak cje utle nia nia –re duk cji (re doks), w któ rych na st´ pu je prze nie sie nie elek tro nów po mi´ dzy sub stan cjà (jo nem lub czà stecz kà) pe∏ nià cà funk cj´ utle nia cza (po bie ra elek tro ny, ule ga wi´c re duk cji), a sub stan cjà re du ku jà cà (od da jà cà elek tro ny, a wi´c utle nia nà). Do na pi sa nia po praw ne go rów na nia ta kiej re ak cji jest ko niecz na przede wszyst kim zna jo moÊç form utle - nio nych i zre du ko wa nych oby dwu sub stan cji bio rà cych udzia∏ w re ak cji re doks oraz Êro do wi ska (kwa so wo Êci roz two ru). Po le ga to na po praw nym napi sa niu tzw. re ak cji po ∏ów ko wych (re ak cji utle nia nia i re duk cji). Re gu ∏y za pi sy wa nia rów - naƒ re ak cji po ∏ów ko wych sà ana lo gicz ne do po da nych wcze Êniej i obo wià zu jà - cych przy za pi sie rów naƒ re ak cji che micz nych w po sta ci jo no wej lub czà stecz ko - wej. W re ak cjach po ∏ów ko wych mu si byç za cho wa ny bi lans ma sy (ato my po szcze gól nych pier wiast ków mu szà po oby dwu stro nach rów na nia re ak cji wy - st´ po waç w ta kiej sa mej licz bie). Po zbi lan so wa niu ma sy na le ˝y zbi lan so waç ∏a - dun ki, uzu pe∏ nia jàc od po wied nià licz bà elek tro nów nie do bór ∏a dun ku ujem ne go lub nad miar ∏a dun ku do dat nie go w oby dwu re ak cjach po ∏ów ko wych. Po nie wa˝ elek tro ny nie sà wi docz ne w rów na niu re ak cji koƒ co wej, ko niecz ne jest mno ˝e nie stro na mi re ak cji po ∏ów ko wych przez od po wied nie licz by tak, aby uzy skaç naj - mniej szà wspól nà wie lo krot noÊç licz by elek tro nów. Na st´p nie do da je si´ sub - stra ty i pro duk ty re ak cji po ∏ów ko wych i ewen tu al nie uprasz cza rów na nie eli mi - nu jàc re agen ty po ja wia jà ce si´ po oby dwu stro nach re ak cji. Na le ˝y jesz cze do daç, ˝e w bi lan so wa niu re ak cji po ∏ów ko wych szcze gól nà ro l´ od gry wa bi lan - so wa nie ato mów tle nu, któ re ma ró˝ ny prze bieg w za le˝ no Êci od pH Êro do wi ska re ak cji. „Za bie ra nie” jed ne go ato mu tle nu prze bie ga we d∏ug ró˝ nych sche ma tów w za - le˝ no Êci od Êro do wi ska re ak cji. W Êro do wi sku kwa so wym, w któ rym w rów na niu re ak cji nie mo gà po ja wiç si´ jo ny wo do ro tle nko we OH–, do „za bra nia” jed ne go ato mu tle nu sà po trzeb ne dwa jo ny wo do ru z utwo rze niem jed nej czà stecz ki wo dy: O + 2 H+ = H2O Na to miast w Êro do wi sku za sa do wym, gdzie b∏´ dem jest pi sa nie w ja kim kol wiek rów na niu re ak cji jo nów wo do ru H+, wy ko rzy stu je si´ do te go ce lu czà stecz k´ wo dy i po wsta jà ce jo ny OH–: Po dob nie „do da wa nie” tle nu w Êro do wi sku kwa so wym prze bie ga we d∏ug sche ma tu: H2O + O = 2 OH– a w Êro do wi sku za sa do wym: H2O = 2 H+ + O 2 OH– = O + H2O 19 Pracownia chemii sklad:Pracownia chemii sklad 8/26/15 10:40 AM Page 20 Ta kie po st´ po wa nie jest mo˝ li we, po nie wa˝ w roz two rach wod nych wo da (ja ko roz pusz czal nik) oraz jo ny wo do ru po cho dzà ce z jej dy so cja cji (al bo dy so cja cji kwa su obec ne go w roz two rze o od czy nie kwa so wym) i jony wo do ro tle nko we (z dy so cja cji wo dy lub obec nej w roz two rze za sa dy w Êro do wi sku za sa do wym) sà za wsze obec ne i mo gà s∏u ˝yç ja ko re agen ty. Za sto so wa nie opi sa ne go spo so bu zo sta nie przed sta wio ne na kon kret nych przy k∏a dach re ak cji ty pu re doks. Pierw szym, sto sun ko wo naj prost szym przy k∏a - dem jest utle nia nie jo nów jod ko wych za po mo cà wo dy chlo ro wej (wod ne go roz two - ru chlo ru). W tej re ak cji czà stecz ka chlo ru Cl2 pe∏ ni funk cj´ utle nia cza, po bie ra wi´c elek tro ny i prze cho dzi w jo ny chlor ko we Cl– (Cl2 →← 2 Cl–), we d∏ug na st´ pu - jà ce go rów na nia re ak cji po ∏ów ko wej: Cl2 + 2 e– →← 2 Cl– W ce lu zbi lan so wa nia ∏a dun ku po oby dwu stro nach ró wa nia, ko niecz ne by ∏o umiesz cze nia dwóch elek tro nów po stro nie utle nia cza. Funk cj´ re duk to ra w tej re ak cji pe∏ nià jo ny jod ko we I–, któ re w wa run kach pro wa dze nia re ak cji (Êro - dowisko lek ko kwa so we lub obo j´t ne) sà utle nia ne do jo du I2 we d∏ug sche ma tu 2 I– →← I2. Dla te go w rów na niu re ak cji po ∏ów ko wej dla tej pa ry re doks by∏o ko - niecz ne wsta wie nie dwóch elek tro nów po stro nie for my utle nio nej (jo du): 2 I– →← I2 + 2 e– Wi daç wi´c, ˝e elek tro ny w ka˝ dym rów na niu re ak cji po ∏ów ko wej wy st´ pu jà po stro nie for my utle nio nej. Naj mniej sza wspól na wie lo krot noÊç licz by elek tro - nów wy mie nia nych w oby dwu re ak cjach po ∏ów ko wych wy no si 2, a wi´c wspó∏ - czyn ni ki ste chio me trycz ne w oby dwu re ak cjach na le ˝y po mno ˝yç przez 1, co jest jed no znacz ne z po zo sta wie niem ich w for mie nie zmie nio nej. Zsu mo wa nie wszyst - kich re agen tów obu stro n rów naƒ re ak cji (po stro nie sub stra tów i pro duk tów) pro wa dzi do koƒ co we go rów na nia oma wia nej re ak cji re doks (po wy eli mi no wa niu elek tro nów): Cl2 + 2 I– →← 2 Cl– + I2 Po na pi sa niu koƒ co we go rów na nia re ak cji do brze jest jesz cze je spraw dziç, su - mu jàc licz by ato mów po szcze gól nych pier wiast ków (bi lans ma sy) i ∏a dun ków (bi - lans ∏a dun ku) po oby dwu stro nach rów na nia (w po praw nie na pi sa nym rów na niu mu szà si´ one zga dzaç). In nym przy k∏a dem b´ dzie rów na nie utle nia nia jo nów szcza wia no wych C2O4 2– za po - – w Êro do wi sku kwa so wym. W wa run kach mo cà jo nów man ga nia no wych(VII) MnO4 pro wa dze nia re ak cji utle niacz, ja kim sà jo ny man ga nia no we(VII), ule ga re duk cji do jo nów man ga nu(II) Mn2+, jo ny szcza wia no we (re duk tor) sà zaÊ utle nia ne do tlen ku Mn2+ w´ gla(IV) CO2. Sche ma ty oby dwu re ak cji sà wi´c na st´ pu jà ce: MnO4 i H2C2O4 →← CO2 (w Êro do wi sku kwa so wym jo ny szcza wia no we ule ga jà pro to no wa - niu, gdy˝ kwas szcza wio wy jest s∏a bym kwa sem i mu si byç za pi sa ny w po sta ci czà - stecz ko wej). Do zbi lan so wa nia ma sy dla utle nia cza (jo nów man ga nia no wych(VII)) – →← 20 Pracownia chemii sklad:Pracownia chemii sklad 8/26/15 10:40 AM Page 21 – + 8 H+ →← trze ba „ode braç” czte ry ato my tle nu, co w Êro do wi sku kwa so wym wy ma ga 8 jo nów H+ i pro wa dzi do otrzy ma nia – ja ko pro duk tu re ak cji po ∏ów ko wej – 4 czà ste czek wo - Mn2+ + 4 H2O. Bi lans ∏a dun ku wska zu je, ˝e ∏a du nek po stro - dy: MnO4 nie for my utle nio nej wy no si +7, a po stro nie for my zre du ko wa nej +2. Do ca∏ ko wi te - go bi lan su ∏a dun ku trze ba umie Êciç po stro nie utle nia cza jesz cze 5 ∏a dun ków ujem nych (elek tro nów). Dru ga re ak cja po ∏ów ko wa prze bie ga we d∏ug sche ma tu: 2 CO2 + 2 H+. ¸a du nek po stro nie for my zre du ko wa nej (H2C2O4) wy no - H2C2O4 →← si 0, a po stro nie for my utle nio nej (CO2) wynosi +2, a wi´c do pe∏ ne go bi lan su trze - ba po tej stro nie do daç jesz cze dwa elek tro ny, aby rów nie˝ uzy skaç ca∏ ko wi ty ∏a du - nek rów ny 0. Rów na nia oby dwu re ak cji po ∏ów ko wych b´ dà wi´c na st´ pu jà ce: MnO4 – + 8 H+ + 5 e– →← H2C2O4 →← 2 CO2 + 2 H+ + 2 e– Mn2+ + 4 H2O ×2 ×5 Naj mniej sza wspól na wie lo krot noÊç dla tej licz by elek tro nów wy no si 10, a za - tem wspó∏ czyn nik, przez któ ry na le ˝y po mno ˝yç wszyst kie re agen ty wy st´ pu jà ce w re ak cji re duk cji, wy no si 2 (dzie li my naj mniej szà wspól nà wie lo krot noÊç przez licz b´ elek tro nów), na to miast dla re ak cji utle nia nia wspó∏ czyn nik ten wy no si 5. Osta tecz nie wi´c po stro nie sub stra tów i pro duk tów koƒ co we go rów na nia re ak cji b´ dà wy st´ po wa ∏y na st´ pu jà ce re agen ty: 2 MnO4 – + 16 H+ + 5 H2C2O4 →← 2 Mn2+ + 8 H2O + 10 CO2 + 10 H+ Po oby dwu stro nach rów na nia re ak cji wy st´ pu je ten sam re agent (jo ny H+), na - le ˝y wi´c „upro Êciç” rów na nie re ak cji do ko nu jàc je go bi lan su (po stro nie sub stra - tów po zo sta nie wi´c tyl ko 6 jo nów wo do ru): 2 MnO4 – + 6 H+ + 5 H2C2O4 →← 2 Mn2+ + 8 H2O + 10 CO2 Na le ˝y do ko naç jesz cze bi lan su ma sy i ∏a dun ku, spraw dza jà cych po praw noÊç na pi sa ne go rów na nia. Bi lans ma sy: 2 ato my Mn po oby dwu stro nach, 2×4 + 5×4 = 28 ato mów tle nu po stro nie sub stra tów i 8×1 + 10×2 = 28 ato mów tle nu po stro nie pro duk tów, 6 + 5×2 = 16 ato mów wo do ru po stro nie sub stra tów i 8×2 = 16 ato mów wo do ru po stro nie pro duk tów, 5×2 = 10 ato mów w´ gla po stro nie sub stra tów i 10 ato mów w´ gla po stro nie pro duk tów. Bi lans ∏a dun ku: ( –2) + (+6) = (+4) po stro nie sub stra tów i 2×(+2) = (+4) po stro nie pro duk tów, co ozna cza, ˝e rów na nie na pi sa ne jest po praw nie. Rów na nie utle nia nia jo nów chro mu(III) Cr3+ za po mo cà nad tlen ku wo do ru w Êro do wi sku sil nie al ka licz nym (za sa do wym). Aby na pi saç sche mat po ∏ów ko wej re ak cji utle nia nia Cr(III), na le ˝y przede wszyst kim za uwa ˝yç, ˝e w Êro do wi sku sil nie za sa do wym jo ny chro mu(III) wy st´ pu jà w po sta ci kom plek su hy drok sy lo - we go (z jo na mi wo do ro tle nko wy mi OH–, anion te tra hy drok sochromianowy(III)) – i sà utle nia ne do wy st´ pu jà cych w ta kim Êro do wi sku jo nów o wzo rze Cr(OH)4 2–. Bi lans ma - – →← CrO4 chro mia no wych(VI) CrO4 – po trzeb nych do sy wska zu je, ˝e po „za bra niu” 4 ato mów tle nu z jo nu Cr(OH)4 2–. Sche mat utle nia nia: Cr(OH)4 21 Pracownia chemii sklad:Pracownia chemii sklad 8/26/15 10:40 AM Page 22 CrO4 2–, po stro nie re duk to ra po zo sta nà 4 jo ny H+, któ re w Êro - utwo rze nia jo nu CrO4 do wi sku za sa do wym nie mo gà wy st´ po waç, gdy˝ na tych miast prze re agu jà z jo na - mi wo do ro tle nko wy mi (wy st´ pu jà cy mi tu w du ˝ym st´ ˝e niu), da jàc czà stecz ki wo dy: 4 H+ + 4 OH– →← 4 H2O. Po stro nie re duk to ra w tym rów na niu re ak cji po - – + 4 OH– →← ∏ów ko wej mu szà zatem jesz cze wy stà piç 4 jo ny OH–: Cr(OH)4 2– + 4 H2O. Bi lans ∏a dun ku: stro na le wa ( –1) + 4 ×( –1) = 5×( –1), stro na →← pra wa ( –2), a wi´c do w∏a Êci we go bi lan su ∏a dun ku sà po trzeb ne jesz cze 3 elek tro - ny po stro nie for my utle nio nej. Uczest ni czà cy w re ak cji utle niacz, nad tle nek wo - do ru H2O2 w Êro do wi sku al ka licz nym ule ga re duk cji do jo nów OH– we d∏ug sche - 2 OH–. Za cho wa ny jest przy tym bi lans ma sy (po dwa ato my ma tu: H2O2 →← wo do ru i tle nu po ka˝ dej stro nie rów na nia), a do bi lan su ∏a dun ku (0 po stro nie le - wej i 2×( –1) = ( –2)) jest ko niecz ne umiesz cze nie po stro nie le wej jesz cze dwóch elek tro nów. Obie re ak cje po ∏ów ko we b´ dà wi´c wy glà da ∏y na st´ pu jà co: Cr(OH)4 – + 4 OH– →← CrO4 H2O2 + 2 e– →← 2– + 4 H2O + 3 e– 2 OH– ×2 ×3 Naj mniej sza wspól na wie lo krot noÊç liczb elek tro nów w oby dwu rów na niach re ak cji po ∏ów ko wych wy no si 6, dla te go wszyst kie wspó∏ czyn ni ki ste chio me - trycz ne przy sub stra tach i pro duk tach pierw szej re ak cji trze ba po mno ˝yç przez 2, a dru giej re ak cji – przez 3. Po wy mno ˝e niu rów na nie koƒ co we przyj mie po - staç: 2 Cr(OH)4 – + 8 OH– + 3 H2O2 →← 2 CrO4 2– + 8 H2O + 6 OH– Tak, jak w po przed nim przy k∏a dzie, po oby dwu stro nach rów na nia wy st´ pu jà jo ny OH–, wi´c po ich zbi lan so wa niu rów na nie przyj mie po staç: 2 Cr(OH)4 – + 2 OH– + 3 H2O2 →← 2 CrO4 2– + 8 H2O W ce lu spraw dze nia trze ba wy ko naç bi lan sy ma sy i ∏a dun ku. Bi lans ma sy: 2 ato my chro mu po oby dwu stro nach, 2×4 + 2×1 + 3×2 = 16 ato mów tle nu po stro nie le wej i 2×4 + 8×1 = 16 po stro nie pra wej, 2×4 + 2×1 + 3×2 = 16 ato mów wo do ru po stro nie le wej i 8×2 = 16 po pra wej, a wi´c rów na nie na pi sa ne jest po - praw nie. Bi lans ∏a dun ku: 2×( –1) + 2×(–1) = ( –4) po stro nie le wej i 2×( –2) = ( –4) po pra wej ró wna nia re ak cji. War to tu jesz cze przed sta wiç za cho wa nie si´ tak nie ty - po we go utle nia cza, ja kim jest nad tle nek wo do ru. Re ak cje po ∏ów ko we dla te go re - agen ta wy glà da jà od mien nie w pro ce sie utle nia nia, gdzie ule ga on re duk cji (jak w opi sa nym przy k∏a dzie), oraz w procesie re duk cji, w któ rym nad tle nek wo do ru ule ga utle nie niu. Trze ba te˝ za zna czyç, ˝e rów na nia tych re ak cji sà od mien ne w Êro do wi sku za sa do wym, gdzie nad tle nek wo do ru wy ka zu je sil niej sze w∏a Êci wo - Êci utle nia jà ce ni˝ w Êro do wi sku kwa so wym. Cho cia˝ rów nie˝ w Êro do wi sku kwa - so wym mo ˝e ule gaç re duk cji w obec no Êci bar dzo sil nych re duk to rów. Rów na nia re ak cji po ∏ów ko wych dla H2O2 ja ko utle nia cza sà na st´ pu jà ce: – Êro do wi sko za sa do we: H2O2 + 2 e– →← 2 OH– (pro duk tem re duk cji sà jo ny wo - do ro tle nko we), 22 Pracownia chemii sklad:Pracownia chemii sklad 8/26/15 10:40 AM Page 23 – Êro do wi sko kwa so we: H2O2 + 2 H+ + 2 e– →← 2 H2O (pro duk tem re duk cji jest wo da). Jak jed nak wspo mnia no, nad tle nek wo do ru mo ˝e te˝ byç re duk to rem i ta kie je - go w∏a Êci wo Êci sà sil niej za zna czo ne w Êro do wi sku kwa so wym. Rów na nia od po - wied nich re ak cji po ∏ów ko wych (w tym przy pad ku utle nia nia H2O2): – Êro do wi sko kwa so we: H2O2 →← – Êro do wi sko za sa do we: H2O2 + 2 OH– →← O2 + 2 H2O + 2 e– O2 + 2 H+ + 2 e– Z ana li zy po da nych rów naƒ re ak cji wy ni ka, ˝e za rów no w Êro do wi sku kwa so - wym, jak i za sa do wym nad tle nek wo do ru utle nia si´ do tle nu, ale je go w∏a Êci wo - Êci re du ku jà ce w Êro do wi sku za sa do wym sà tak s∏a bo za zna czo ne, ˝e rzad ko ko - rzy sta si´ z nich w prak ty ce ana li tycz nej.
Pobierz darmowy fragment (pdf)

Gdzie kupić całą publikację:

Pracownia Chemii Ogólnej i Analitycznej
Autor:
,

Opinie na temat publikacji:


Inne popularne pozycje z tej kategorii:


Czytaj również:


Prowadzisz stronę lub blog? Wstaw link do fragmentu tej książki i współpracuj z Cyfroteką: