Редукционно-окислително титруване

Вече видяхме как се прави киселинно-основно титруване. Сега ще видим как се прави окислително-редукционно титруване. Нека имаме разтвор, който съдържа желязо 2+ катиони. Не знаем концентрацията на тези желязо 2+ катиони, но можем да намерим каква е концентрацията чрез окислително-редукционно титруване. Нека имаме 10 мл. разтвор и нека той да е киселинен. Може да имаме вътре сярна киселина. В разтвора имаме желязо 2+ катиони и киселината е източник на протони. Към този разтвор на желязо 2+ ще добавим калиев перманганат. Добавяме тук калиев перманганат. KMnO4. Нека концентрацията на калиевия перманганат да е 0,02 мола. Това е началната концентрация. Калиевият перманганат е източник на перманганатни аниони, защото съдържа К+ и MnO4–. Тук долу имаме източник на перманганатни аниони. Добавяме тук разтвора на калиев перманганат. И когато правим това, протича окислително-редукционна реакция. Това е уравнението на реакцията. Ако не знаеш как да изравняваш окислително-редукционни реакции, гледай видеото за окислително-редукционни процеси при киселините. Нека да разгледаме степените на окисление набързо, за да се уверим, че това е окислително-редукционен процес. Кислородът е 2–. Имаме 4 пъти кислород, така че 2– по 4 е 8–. Сумата трябва да приравним към 1–. Манганът е 7+, защото 7+ и 8– дават 1–. Манганът има степен на окисление 7+. Тук при продуктите ще имаме Mn 2+. Имаме Манган 2+ в разтвора, така че степента на окисление е +2. Манганът е преминал от степен на окисление от +7 на +2. Това е понижение, или редукция, на степента на окисление. Следователно манганът е бил редуциран в нашия окислително- редукционен процес. Сега да видим желязо 2+. Имаме желязо 2+ като реагент. Това означава степен на окисление +2. При продуктите имаме желязо 3+, така че това е степен на окисление +3. Желязото преминава от +2 в +3. Това е нарастване на степента на окисление. Желязо 2+ е било окислено в окислително-редукционния процес. Когато добавяме нашия калиев перманганат, тук се получават продуктите. Тези йони са безцветни в разтвор. Когато перманганатът реагира, този лилав цвят изчезва и получаваме безцветен разтвор. Нека да кажем, че сме добавили голяма част от перманганата. Всичко е обезцветено. И изведнъж с една следваща капка се появява светлолилав цвят. Всичко беше безцветно, и след тази една капка перманганат получаваме този светлолилав цвят. Това показва край на титруването. Причината за това е, че нашите продукти са безцветни. Ако имаме слабо виолетов цвят, това означава, че реакцията не е протекла докрай, имаме излишък от нереагирали перманганатни йони в разтвора. Това означава, че са реагирали напълно всички желязо 2+, които имаше първоначално в разтвора. Затова прекратяваме титруването в тази точка. Достигнали сме до края. Използвали сме определен обем от нашия разтвор на калиев перманганат. Да кажем, че сме свършили тук долу. Ако сме започнали тук, можем да видим, че сме използвали определено количество от нашия разтвор. Нека да кажем, че това са 20 милилитра. Използвали сме 20 милилитра от нашия разтвор на калиев перманганат, за да титруваме напълно нашето желязо 2+. А нашата цел е да намерим концентрацията на желязо 2+. Ако намерим концентрацията на желязо 2+, ще намерим колко мола от перманганата са били необходими, за да реагират напълно с желязото 2+. Можем да намерим моловете от моларността и обема. Нека да направя малко място тук. Знаем, че моларността е равна на молове за литър. Моларността на перманганата е 0,02. Имаме 0,02 концентрация на йоните на перманганата. Търсим моловете. Трябваха ни 20 мл за титруване, преместваме с три места десетичната запетая и получаваме 0,02 литра. Сега да намерим моловете. 0,02 по 0,02 е равно на 0,0004. Получаваме 0,0004. Това са броя молове перманганат, които бяха нужни, за да реагира напълно цялото желязо 2+, което имахме първоначално в разтвора. Трябваха 0,0004 мола перманганат, за да реагира напълно с желязото. Сега трябва да намерим колко мола желязо 2+ сме имали в началото. За да го направим, трябва да използваме химичното уравнение на реакцията. Трябва да погледнем коефициентите, тъй като те ни показват съотношението между моловете. Коефициентът пред перманганата е 1. Коефициентът пред желязо 2+ е 5. Ако съставим отношение на перманганата към желязо 2+, перманганатът ще бъде 1, а желязото ще бъде 5. Съставяме пропорция тук. 1 върху 5 е равно на... Трябва да запазим перманганата в числителя. Колко мола перманганат бяха необходими, за да реагират с желязо 2+. Това бяха 0,0004. Така че имаме 0,0004 мола перманганат. С х ще означим броя молове желязо 2+, което имахме в началото. Можем да умножим на кръст, за да намерим х. 5 по 0,0004 е равно на 0,002. х е равно на 0,002. х представлява моловете желязо 2+, които имахме в началото. И сме почти готови, защото търсехме концентрацията на катионите желязо 2+. Сега имаме моловете и знаем първоначалния обем, който е 10 милилитра. За да намерим концентрацията на желязо 2+, просто взимаме колко мола желязо 2+ имаме, което е 0,002, така че имаме 0,002 мола желязо 2+. Започнахме с общ обем 10 милилитра, което е 0,01 литра. Значи тук имаме 0,01 литра. И 0,002 делено на 0,01 е равно на 0,2. Значи имаме 0,2 мола. Това е първоначалната концентрация на йоните желязо 2+ в разтвора. Можеш да използваш формулата MV = MV и да я преработиш, тъй като тук отношението не е едно към едно. Това е друг начин да се направи. Но аз предпочитам да седна, да направя тези изчисления и да осъзная какво всъщност се случва.