بلاگ

تیتر کردن اکسایش و کاهش

هدف:آشنایی با واکنش های اکسایش و کاهش و چگونگی تیتراسیون آنهاست.

مفاهیم وابسته:

واکنش های کاهش – اکسایش شامل انتقال الکترون ها و به عبارتی از دست آوردن آنهاست.

وقتی عنصری یک یا چند الکترون از دست می دهد,این عنصر اکسید می شود و این عمل را اکسایش گویند و بالعکس.در عمل کاهش همیشه عنصری که احیا شده است یک یا چند الکترون به دست می آورد.بنابراین اکسایش از دست دادن الکترون و کاهش به دست آوردن الکترون است.در عمل اکسایش ,عدد اکسایش عدد عنصر بالا می رود و در کاهش پایین می آید.مثلا در واکنش Zn→Zn2+ + 2e- روی با از دادن دو الکترون اکسید می شود و عدد اکسایش آن از صفر به ۲ افزایش می یابد و د واکنش Zn2+ + ۲e- → Zn یون روی کاهش می یابد و عدد اکسایش آن از ۲ به صفر می رسد.

تمایل عناصر به شرکت در واکنش اکسایش-کاهش با یکدیگر فرق می کند و معمولا این تمایل را با یک واکنش استاندارد مانند واکنش اکسایش هیدروژن می سنجند.

برای محاسبه ی میل نسبی عناصر به اکسایش-کاهش از پتانسیل الکترود استاندارد آنها استفاده می نمایند.یک اکی والان از یک ماده ی کاهنده یا اکسنده در واکنش به ترتیب عبارتند از تعداد

[vip-members]

ماده ای که یک مدل الکترون می گیرد یا پس می دهد بنابراین یک جسم اکسنده یا کاهنده ممکن است مقادیر جرمی مختلفی برای یک اکی والان داشته باشد که بستگی به نوع واکنش دارد.در این آزمایش نرمالیته ی محلول پرمنگنات پتاسیم را به وسیله ی تیتر کردن محلول اسیدی آن به وسیله ی مقدار معینی یون اگزالات(اگسالات) تعیین می کنیم.

عددهای اکسایش(حالت های اکسایش):

می توان تراکم الکترونی پیرامون یک عنصر در مولکول های یک ماده را ، به وسیله عددهای اکسایش ،مشخص کرد. این عددها تراکم الکترونی را پیرامون یک اتم در مقایسه با حالت اولیه آن در عنصر خالص نشان می دهند.

عدد اکسایش از دو بخش تشکیل یافته است:

علامت آن: 

چنانچه علامت آن مثبت باشد اتم بخشی از کنترل خود را بر الکترون ها از دست داده است.

چنانچه علامت آن منفی باشد اتم مقداری کنترل بر الکترون ها به دست آورده است.

عدد آن :

که از نظر رسمی باید به وسیله ی اعداد رومی نوشته شوند مانند O^-2 و S⁺⁶ . این عدد تعداد الکترون هایی را نشان می دهد که کنترل آنها در مقایسه با حالت اصلی عنصر خالص تغییر کرده است.

توجه:

هنگامی که در نوشته و گفته ها از عدد اکسایش ذره ها یاد می کنیم ابتدا علامت منفی یا مثبت را قبل از عدد ارائه می دهیم . برای مثال می گوییم که عدد اکسایش سدیم 1- ، آهن 3+ است. اما زمانی که در صدد باشیم عدد اکسایش را روی نماد مربوط بنویسیم علامت منفی و مثبت را بعد از عدد می نویسیم مانند ⁺Na

تشخیص واکنش های اکسایش – کاهش:

پیدایش نوعی تغییر در عدد اکسایش یک اتم در خلال یک واکنش این معنی را می رساند که اتم مزبور الکترون از دست داده یا به دست آورده است.

کاهش:

منفی تر شدن اکسایش یک اتم به معنی کسب مقداری کنترل روی برخی الکترون هاست و این می رساند که ماده ی محتوی این اتم کاهیده شده است.

اکسایش:

مثبت تر شدن عدد اکسایش یک اتم به معنی از دست دادن مقداری کنترل روی برخی الکترون هاست و این می رساند که ماده محتوی این اتم اکسیده شده است.

مواد اسید کننده و مواد کاهنده،کاهیده شدن و اکسیده شدن:

برخی مواد کاهنده معروف(برخی الکترون دهنده ها):

فلزهای فعال مانند فلزهای گروه 1 و 2 جدول تناوبی (مانند Mg و Na) همچنین فلزهای Zn,Fe,Sn

کربن و گازهای هیدروژن ،مونوکسید کربن ،CO، سولفید هیدروژن(H2S) و دی اکسید گوگرد(SO2)

برخی مواد اکسید کننده معروف(برخی الکترون گیرنده ها):

نافلزهای فعال مانند گاز اکسیژن و هالوژن ها از قبیل F₂ , Cl₂

برخی ترکیب های اکسیژن دار که عدد اکسایش اتم مرکزی آنها بالاست. مانند پرمنگنات پتاسیم (KMnO4) که عدد اکسایش Mn در آن 7+ است.

همچنین دی کرومات پتاسیم ، K2Cr2O7، که عدد اکسایش Cr در آن 6+ است .

نقش این اکسید کننده ها در محیط اسید آشکارتر و قوی تر است.

رابطه ی یونی برای اکسایش – کاهش عبارتند از:

Mno4- + ۸H+ + ۵e- → Mn2+ + ۴H20

C2O4- → ۲Co2 + ۲e-

جرم یک میلی اکی والان از Kmno4 موقعی که یون های Mno4- در محلول اسیدی کاهش می یابد,برابر است با ۱/۵ جرم میلی مولار KMno4 و جرم یک میلی اکی والان از یون اگزالات C2O42- برابر ۱/۲ جرم میلی مولار آن است.جرم میلی مولار عبارتست از جرم یک میلی مول.

روش انجام آزمایش:

در مرحله ی تیتراسیون ۱۰ سی سی پرمنگنات پتاسیم ۶۰ سی سی اسید سولفوریک ۱ نرمال با ۲ سی سی اسید سولفوریک غلیظ را داخل ارلن بریزید و بورت ر از محلول استاندارد اسید اگزالیک پر نمایید.

ارلن را روی حرارت قرار دهید و تا حدود ۶۰ درجه سانتیگراد آن را گرم کنید بلافاصله ارلن را زیر بورت قرار داده و قطره قطره اسید اگزالیک به آن اضافه کنید تا رنگ بنفش محلول از بین برود.

حجم لحظه از بین رفتن رنگ را یادداشت کنید.این عمل را ۳ بار تکرار کنید و از حجم های خوانده شده از روی بورت میانگین بگیرید و حاصل را در رایطه N1V1=N2V2 قرار دهید و از روی آن نرمالیته دقیق پرمنگنات پتاسیم را به دست آورید.

پرسش ها:

۱-چه ترکیباتی اکسنده و چه ترکیباتی کاهنده اند؟

اکسایش و کاهش، بر مبنای تغییر عدد اکسایشتعریف می‌شوند. اکسایش فرآیندی است که در آن عدد اکسایشیک اتم افزایش می‌یابد و کاهش فرایندی است که در آن عدد اکسایش یک اتمکاهش می‌یابد.در یک واکنش اتمی که اکسید می شود کاهنده است و اتمی که کاهیده می شود اکسنده است.برای مثال در واکنش زیر اتم S اکسیده شده (پس کاهنده‌است) و اتم O کاهیده شده (پس اکسنده‌است) است. چون که عدد اکسایشاتم S از صفر به ۴+ و عدد اکسایشاتم O از صفر به ۲- تغییر کرده‌است.

S + O2 → SO2

2-یک واکنش اکسایش-کاهش بنویسید و آنها را موازنه کنید.

در روش عدد اکسایش برای موازنه کردن واکنش‌های اکسایش – کاهش، سه مرحله وجود دارد. معادلهٔ واکنش نیتریک اسید و هیدروژن سولفید را برای نمایش این روش به کار می‌گیریم. معادلهٔ واکنش موازنه نشده به قرار زیر است

HNO3+ H2S →NO + S + H2O

عدد اکسایش اتم‌ها را برای شناسایی اتم‌هایی که دست خوش اکسایش – کاهش می‌شوند، تعیین می‌کنیم. که به این ترتیب نیتروژنکاهیده شده (از ۵+ به ۲+، کاهشی برابر ۳) و گوگرداکسیده شده (از ۲- به صفر، افزایشی برابر ۲) است
.ضرایب به گونه‌ای اضافه می‌شوند که کاهش کل و افزایش کل در عدد اکسایش برابر شود. افزایشی برابر با ۲ و کاهشی برابر با ۳ داریم که در معادلهٔ موازنه نشده آمده‌است. کوچکترین حاصلضرب مشترک ۳ و ۲ عدد ۶ است.در نتیجه ۲HNO3 و ۲NO( برای کاهش کل ۶ )و ۳H2S و ۳S برای (افزایش کل ۶ )به کار می گیریم

۲HNO3 + 3H2S → ۲NO + 3S + H2O

توجه داریم که اکنون هشت اتم هیدروژندر سمت چپ معادله داریم. با قرار دادن۴H2O در سمت راست، می‌توان به همان تعداد اتم H رسید :

۲HNO3 + 3H2S → ۲NO + 3S +4 H2O

[/vip-members]