Titracja Redoks: Dlaczego Potencjał Skacze w Punkcie Ekwiwalentnym

Wymiana protonów na elektrony

Titracja redoks jest strukturalnie lustrzanym odbiciem titracji kwasowo-zasadowej: zamiast przemieszczania się protonów pomiędzy słabym kwasem a jego koniużytem, ruch odbywa się między utlenioną i zredukowaną postacią dwóch związków chemicznych. Postęp reakcji jest śledzony nie za pomocą miernika pH, lecz poprzez cewkę (zwykle platynową) odczytującą potencjał elektrochemiczny roztworu E, odniesiony do standardu.

Równanie Nerstego napędza krzywą

Każda reakcja półzredukcji w reakcji utleniająco-redukcyjnej ma swoje równanie Nerstego, które wiąże mierzone potencjał z proporcją stężeń jej form redukowanej i utlenionej:

E = E° - (RT / nF) · ln( [Red] / [Ox]) E° standardowy potencjał elektrochemiczny danego związku n liczba elektronów przeniesionych F stała Faradaya W każdym momencie reakcji, obie pary obecne w roztworze są zasadniczo połączone tym samym potencjałem elektrody — ale to para, której oba jej stany redukowane i utlenione występują w porównywalnych, mierzalnych ilościach, determinuje równanie Nerstego i skutecznie ustala E w danym momencie.

E = E° - (RT / nF) · ln( [Red] / [Ox] )

  E°  standard potential of the couple
  n   number of electrons transferred
  F   Faraday's constant

Przed i po równowadze

Przed równowagą, układ analizy dominuje stosunek koncentracji mierzalny, więc równanie Nernsta dla analizy ustala potencjał. Po równowadze, zasadniczo cały związek analizy został zużyty i to stosunek nadmiaru utlenionej analizy do zredukowanej analizy produkowanej ustaloną przez układ titrantowy ustala E zamiast tego. Przejście między tymi dwoma obszarami zachodzi dokładnie w chwili równowagi, a właśnie tam E rośnie stromym kątem, ponieważ zarówno stosunek koncentracji, jak i zmienia się gwałtownie z wielokrotnością kolejności wraz z każdą niewielką dawką titrantu.

Potencjał punktu równowartości

Łącząc dwa równania Nernsta dla reakcji półzwalniających z warunkiem stoechiometrycznym, że elektrony tracone przez jeden związek równoważają elektrony w tym samym czasie uzyskane przez drugi związek w punkcie równowartości, otrzymujemy zamknięty wzór na potencjał punktu równowartości: Eeq = (n1·E1° + n2·E2°) / (n1 + n2). Gdy oba związki transferują tę samą liczbę elektronów, sprowadza się to do prostego uśrednienia dwóch potencjałów standardowych; gdy n1 ≠ n2, związek z większą liczbą n przybliża potencjał równowartości do swojego własnego potencjału standardowego.

Co sprawia, że skok jest ostry

Ostrość skoku potencjału w pobliżu równowagi zależy od różnicy między standardowymi potęgami dwóch par. Duża przepaść, około ΔE° > 0,2 V, daje ostre, łatwo odczytywalne skoki – parę titrantową znacznie bardziej utlenioną niż parę analityczną napędza reakcję w zasadzie do końca w każdym punkcie, utrzymując wyraźny punkt końcowy. Mała przepaść, ΔE° < 0,2 V, daje płytki, stopniowy zmianę, która jest znacznie trudniejsza do precyzyjnego określenia, niezależnie czy wzrokowo z użyciem wskaźnika utleniającego się lub za pomocą elektrody potencjometrycznej.

Frequently asked questions

Wypróbuj na żywo

Wszystko powyżej działa bezpośrednio w Twojej przeglądarce — otwórz Redox Titration i zmieniaj parametry podczas działania. Nic nie jest instalowane ani przesyłane na serwer, cały model działa w jednej karcie.