úvod
Titrovať sa dá nielen neutralizáciou. Pri redoxných titráciách odmerný roztok oxiduje alebo redukuje hľadanú látku. Z kapitoly Oxidácia a redukcia už vieme, že pri tom prechádzajú elektróny z jednej látky na druhú. Analytik ich nevidí, ale vie spočítať, koľko odmerného roztoku na to treba.
teória
Manganometria
Odmerným roztokom je manganistan draselný KMnO₄, silné oxidačné činidlo s fialovou farbou. V kyslom prostredí sa redukuje na takmer bezfarebný katión Mn²⁺.
Najväčšia výhoda: manganistan je sám indikátor. Kým je vo vzorke čo oxidovať, každá kvapka sa odfarbí. Keď sa hľadaná látka minie, prvá nadbytočná kvapka zafarbí roztok trvalo ružovo a titrácia sa končí.
Titruje sa v prostredí kyseliny sírovej. Kyselina chlorovodíková sa nehodí, lebo manganistan by oxidoval aj chloridy.
Manganometricky sa stanovuje napríklad:
- železo v tabletách proti chudokrvnosti, ktoré obsahujú síran železnatý,
- peroxid vodíka v roztoku z lekárne,
- kyselina šťaveľová a šťavelany.
teória
Jodometria
Odmerným roztokom je roztok jódu. Jód je slabšie oxidačné činidlo ako manganistan, ale stačí napríklad na vitamín C, kyselinu askorbovú. Ako indikátor pridáme škrob. Kým je vo vzorke vitamín C, jód sa okamžite redukuje na bezfarebný jodid. Prvá nadbytočná kvapka jódu so škrobom roztok zmodrí.
Rovnakú reakciu ukazuje pokus Reakcia jódu a vitamínu C.
vyskúšaj si
Redoxné titrácie
Tabletu so železom rozpustíš v zriedenej kyseline sírovej a titruješ manganistanom. Koľko miligramov železa obsahuje tableta?
0 / 0Pridané z byrety: 0 ml
Titrant: KMnO₄ 0,02 mol/l. Koniec: prvá trvalá ružová farba.
Prečo pri manganometrii nepotrebujeme indikátor?
0 / 0Zapamätaj si: pri redoxných titráciách odmerný roztok oxiduje hľadanú látku. Pri manganometrii titrujeme fialovým manganistanom draselným, ktorý je sám indikátorom: koniec ukáže prvá trvalá ružová farba. Pri jodometrii titrujeme jódom a koniec ukáže škrob, ktorý zmodrie. Takto sa stanovuje železo v tabletách alebo vitamín C.
Pomer látok z vyčíslenej rovnice
Pri redoxných titráciách nie je pomer 1 : 1 samozrejmosťou. Treba ho vyčítať z vyčíslenej rovnice, ktorú zostavíme podľa počtu vymenených elektrónov.
Mangán sa redukuje zo stavu VII na II, prijme teda 5 elektrónov. Železo sa oxiduje z II na III a odovzdá 1 elektrón:
MnO₄⁻ + 5 Fe²⁺ + 8 H⁺ → Mn²⁺ + 5 Fe³⁺ + 4 H₂O
Jeden manganistan oxiduje päť železnatých katiónov, preto n(Fe²⁺) = 5 · n(MnO₄⁻).
Príklad. Na tabletu sa spotrebovalo 14,32 ml KMnO₄ s koncentráciou 0,02 mol/l.
- n(MnO₄⁻) = 0,02 mol/l · 14,32 ml = 0,2864 mmol
- n(Fe²⁺) = 5 · 0,2864 = 1,432 mmol
- m(Fe) = 1,432 mmol · 55,85 mg/mmol = 80,0 mg
Peroxid vodíka odovzdá 2 elektróny a mení sa na kyslík:
2 MnO₄⁻ + 5 H₂O₂ + 6 H⁺ → 2 Mn²⁺ + 5 O₂ + 8 H₂O
Tu je pomer 2 : 5, teda n(H₂O₂) = 5/2 · n(MnO₄⁻).
Vitamín C odovzdá 2 elektróny a jód prijme 2 elektróny, preto reagujú 1 : 1:
C₆H₈O₆ + I₂ → C₆H₆O₆ + 2 HI
Nepriama jodometria
Mnohé oxidačné činidlá, napríklad meď, chlór vo vode z bazéna alebo kyslík rozpustený vo vode, sa stanovujú oklukou. Vzorka sa nechá zreagovať s nadbytkom jodidu draselného a vylúčený jód sa titruje roztokom tiosíranu sodného:
I₂ + 2 S₂O₃²⁻ → 2 I⁻ + S₄O₆²⁻
Koniec titrácie ukáže škrob, ktorý sa odfarbí.
rozšírenie Koľko kyslíka dýcha rieka
Ryby potrebujú vo vode aspoň 5 mg rozpusteného kyslíka na liter. Hydrobiológovia ho stále merajú metódou, ktorú v roku 1888 navrhol Lajos Winkler. Kyslík vo vzorke oxiduje hydroxid manganatý, po okyslení vzniknutá zlúčenina uvoľní z jodidu jód a ten sa titruje tiosíranom. Celé stanovenie sa začína hneď pri rieke, aby sa kyslík zo vzorky nestratil.
teória
Časté chyby
- „Pri manganometrii pridáme indikátor.“ Netreba, manganistan sfarbí roztok sám.
- „Manganometria sa robí v kyseline chlorovodíkovej.“ Manganistan by oxidoval aj chloridy. Používa sa kyselina sírová.
- „MnO₄⁻ a Fe²⁺ reagujú 1 : 1.“ Nie, 1 : 5, lebo mangán prijme päť elektrónov a železo odovzdá jeden.
- „Škrob zmodrie, kým je vo vzorke vitamín C.“ Naopak, zmodrie až vtedy, keď sa vitamín C minie a jód je v nadbytku.
Posledné dva druhy titrácií stoja na vzniku zrazeniny a komplexu. S nimi sa zmeria aj tvrdosť vody.