MnO4– + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O Fe2+ – e- → Fe3+ ‖⋅5 (oksüdeeria – liidab elektrone) (redutseeria – loovutab elektrone) MnO4– + 8H+ + 5e- + 5Fe2+ – 5e- → Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+ 2KMnO4 + 8H2SO4 + 10FeSO4 → 2MnSO4 + 8H2O + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 FeSO4 lisamisel kadus lahusest permanganaatioonist tingitud värvus. Katse 12. K2Cr2O7 lahusele (1...2 ml) lisada ~1 ml lahjendatud väävelhappelahust ja 1...2 ml Fe 2+-ioone sisaldavat lahust. Cr2O72–(aq) + Fe2+(aq) + H+(aq) → Cr3+(aq) + Fe3+(aq) + H2O(l) Cr2O72– + 14H+ + 6e-→ 2Cr3+ + 7H2O Fe2+ – e- → Fe3+ ‖⋅6 (oksüdeeria – liidab elektrone) (redutseeria – loovutab elektrone) Cr2O72– + 14H+ + 6e- + 6Fe2+ – 6e- → Cr3+ + 7H2O + 6Fe3+ Cr2O72– + 14H+ + 6Fe2+ → Cr3+ + 7H2O + 6Fe3+ K2Cr2O7 + 7H2SO4 + 6FeSO4 → Cr2(SO4)3 + 7H2O + 3Fe2(SO4)3 + K2SO4
Anioonidest võisid lahuses esineda: SO42- [Fe(CN)6]4- I rühma anioon, AgNO3 lisamisel tekkinud sade lahustus HNO3 toimel täielikult. [Fe(CN)6]3- I rühma anioon, AgNO3 lisamisel tekkinud sade lahustus HNO3 toimel täielikult. Hilisemal analüüsil selgus, et antud anioon siiski esines analüüsitavas lahuses. Br- I rühma anioon, AgNO3 lisamisel tekkinud sade lahustus HNO3 toimel täielikult. (COO)22- I- I rühma anioon, AgNO3 lisamisel tekkinud sade lahustus HNO3 toimel täielikult. CrO42- Cr2O72- CO32- NO3- Cl- I rühma anioon, AgNO3 lisamisel tekkinud sade lahustus HNO3 toimel täielikult. (COO)22- tõestamine Ca2+-iooniga sadet ei tekkinud ning lahuse värvus ei muutunud. Seega puudusid (COO)22--ioonid. CrO42- tõestamine Hapestasin analüüsitavat lahust ning lahuse värvus muutus kollasest oranziks. Järelikult leidusid lahuses kromaatioonid. Cr2O72- tõestamine Hapestasin analüüsitavat lahust ning seejärel lisasin SO32--ioone sisaldavat lahust. Lahus ei
molekulaarkujul reaktsioonivõrrand MnO4–(aq) + 5Fe2+(aq) + 8H+(aq) → 8Mn2+(aq) + 5Fe3+(aq) + 4H2O(l) KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 → 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 8H2O Mn7+ + 5e → Mn2+ oksüdeerija Fe2+ - 1e → Fe3+ *5 redutseerija FeSO4 lisamisel kadus lahusest permanganaatioonist tingitud värvus. Katse 12. K2Cr2O7 lahusele (1...2 ml) lisada ~1 ml lahjendatud väävelhappelahust ja 1...2 ml Fe2+-ioone sisaldavat lahust. Cr2O72–reageerib kui oksüdeerija, mille tulemusena kaob lahusele iseloomulik dikromaatioonist tingitud värvus. Tasakaalustada ning esitada molekulaarkujul reaktsioonivõrrand Cr2O72–(aq) + 6Fe2+(aq) + 14H+(aq) → 2Cr3+(aq) + 6Fe3+(aq) + 7H2O(l) K2Cr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 → Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O Cr6+ + 3e →Cr3+ *1 oksüdeerija Fe2+ - 1e →Fe3+ *3 redutseerija
MnO4– + 5Fe2+ + 8H+ → 8Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O 2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 = 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O Fe2+-e=Fe3+ redutseerija Mn7++5e=Mn2+ oksüdeerija KMnO4 on lillat värvi, teised lähteained on värvitud, reaktsiooni tulemusena kaob lahusele iseloomulik permanganaatioonist tingitud värvus. KATSE 12 K2Cr2O7 lahusele (1…2 ml) lisada lahjendatud väävelhappelahust ja 1..2 ml Fe 2+ -ioone sisaldavat lahust. Cr2O72– reageerib kui oksüdeerija. Tasakaalustada ning esitada molekulaarkujul reaktsioonivõrrand K2Cr2O7 + 7H2SO4 + 6FeSO4 → K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7H2O Cr2O72+ + 14H+ + 6Fe2+ → 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O Cr6++3e=Cr3+ oksüdeerija Fe2+-e=Fe3+ redutseerija Lähteainetest K2Cr2O7 on kollane ja teised lähteained värvitud. Reaktsiooni tulemusena kaob lahusele iseloomulik dikromaatioonist tingitud oranž värvus ja lahus läheb tumeroheliseks/pruuniks.
Valada katseklaasi ~0,5 ml lahjendatud väävelhappelahust ning lisada 2 tilka KMnO4 lahust. Seejärel lisada tilkhaaval Fe2+-ioone sisaldavat lahust. Reaktsiooni tulemusena kaob lahusele iseloomulik permanganaatioonist tingitud värvus. Tasakaalustada ning esitada molekulaarkujul reaktsioonivõrrand MnO4-(aq) + Fe2+(aq) + H+(aq) → Mn2+(aq) + Fe3+(aq) + H2O(l) Katse 12. K2Cr2O7 lahusele (1...2 ml) lisada ~1 ml lahjendatud väävelhappelahust ja 1...2 ml Fe 2+ioone sisaldavat lahust. Cr2O72- reageerib kui oksüdeerija, mille tulemusena kaob lahusele iseloomulik dikromaatioonist tingitud värvus. Tasakaalustada ning esitada molekulaarkujul reaktsioonivõrrand Cr2O72- (aq) + Fe2+(aq) + H+(aq) → Cr3+(aq) + Fe3+(aq) + H2O(l) Katseandmed Katse 1 Na 2 SO 4 + BaCl2 → 2 NaCl+ BaSO 4 ↓ 2+¿ → BaSO 4 ↓ 2−¿+ Ba¿ SO ¿4 Katse 2 Al 2 ( SO 4 )3 +6 NH 3 ∙ H 2 O→ 3 ( NH 4 )2 SO 4 + 2 Al ( OH )3 ↓
täielikkust. Tsentrifugaadi jätsin V rühma katioonide analüüsiks. Pesin karbonaatide sadet ammooniumpuhverlahusega ning lahustasin selle 2M äädikhappes ja tõestsin lahusest Ba2+ ja Ca2+-ioonid. Ba2+- ioonide tõestamine ja eraldamine Lisasin 4 tilgale lahusele 3 tilka K2CrO4 lahust. Tekkis kollane BaCrO4 sade, mis tõestas Ba2+- ioonide olemasolu lahuses. Ba2+ + CrO42- BaCrO4 BaCrO4 sade ei lahustu äädikhappe toimel, aga reageerib lahjendatud HCl lahusega. 2 BaCrO4 + 2 H+ 2 Ba2+ + Cr2O72- + H2O Lahuses sisaldusid Ba2+-ioonid, seega tuli need eraldada ülejäänud lahusest. Jätsin osa lahust Ca2+- ioonide tõestamiseks punktis b). Lisasin lahusele K2CrO4 ja soojendasin. Tsentrifuugisin BaCrO4 sademe. Tsentirfugaat oli kollakas, mis tulenes CrO42- - ioonide liiast. Liia kõrvaldamiseks lisasin tsentrifugaadile umbes 15 tilka Na2CO3 lahust ja keetsin veevannis. Pesin tekkinud sadet CaCO3 destilleeritud veega ja lahustasin äädikhappes. Ca2+- ioonide tõestamine
Kolme esimese perioodi elementide elektronegatiivsuste väärtused H 2,1 Li Be B C N O F 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 Na Mg Al Si P S Cl 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,5 3,0 Näide 1. Arvutada elementide oksüdatsiooniastmed pliidikromaadis PbCr2O7. Pliidikromaat on dikroomhappe H2Cr2O7 sool. Mõlema ühendi täielikul dissotsieerumisel tekib kahe negatiivse laenguga dikromaatioon Cr2O72- . Pb laeng on tundmatu (x). Molekul tervikuna on ilma laenguta, mis tähendab, et kõikide laengute summa võrdub nulliga. PbCr2O7 x 2- x + 2- = 0 x=2 Seega Pb oksüdatsiooniaste on II ja järgnevalt saab leida kroomi oksüdatsiooniastme a) Cr2O72- laengu järgi -II VI -II Cr2O72- x = 6, seega Cr2O72- 2x -14 = 2- b) PbCr2O7 aatomite oksüdatsiooniastmete järgi
Tekib paks valge karbonaatide sade. Tsentrifuugin ja kontrollin sadenemise täielikkust. Tsentrifugaadi säilitan V rühma katioonide analüüsiks. Pesen sadet 2 korda NH 4Cl ja NH3 H2O lahusega. Karbonaatide sademe lahsutan 2M etaanhappes ja tõestan lahusest IV rühma katioonid. Ba2+ ioonide tõestamine Lisan 3-4 tilgale lahusele 2-3- tilka K2CrO4. Tekib kollane sade, mis ei lahustu etaanhappes, aga reageerib lahjendatud HCl-ga. Ba2+ + CrO42– →BaCrO4↓ 2BaCrO4 + 2H+ → 2Ba2+ + Cr2O72– + H2O Hoian osa lahust alles Ca2+ tõestusele. Teise osa lahusest eraldan Ba 2+ ioonide Ca2+ ioonidest. Lisan sellele lahusele kaaliumkromaati ning soojendan. Tekkinud baariumkromaat eraldatakse lahusest tsentrifuugimisega. Tsentrifugaadis on kaltsiumioonid ning selle kollane värvus on põhjustatud kromaatioonide liiast. Kollase värvuse kõrvaldamiseks lisan tsentrifugaadile 10-15 tilka naatriumkarbonaadi lahust ja keedan vesivannis. Tekkinud kaltsiumkarbonaadi
Seejärel lisada tilkhaaval Fe2+-ioone sisaldavat lahust. 2MnO4 + 10Fe2+ + 16H+ 2Mn2+ + 10Fe3+ + 8H2O 2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O Kommentaar: KMnO4 on lillat värvi, teised lähteained on värvitud, reaktsiooni tulemusena kaob lahusele iseloomulik permanganaatioonist tingitud värvus. Katse 12. K2Cr2O7 lahusele lisada lahjendatud väävelhappelahust ja Fe2+ -ioone sisaldavat lahust. Cr2O72 reageerib kui oksüdeerija. Tasakaalustada ning esitada molekulaarkujul reaktsioonivõrrand K2Cr2O7 + 7H2SO4 + 6FeSO4 K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + 7H2O Cr2O72+ + 14H+ + 6Fe2+ 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O Kommentaar: Reaktsiooni tulemusena kaob lahusele iseloomulik dikromaatioonist tingitud oranz värvus ja lahus läheb tumeroheliseks. Kokkuvõte: Praktiline töö näitas elektrolüütide lahustes toimuvate reaktsioonide kulgemise peamisi põhjuseid.
permanganaatioonist. FeSO4 lisamisel piisab juba ühest tilgast, et lahuse värvus valastuks. Katse 12 1...2 ml K2Cr2O7 lahusele (oranzi värvusega) lisatakse ~1 ml lahjendatud (1 M) väävelhappelahust ja 1...2 ml FeCl2 lahust. Cr2O7 2- + 6Fe2+ + 14H + 2Cr 3+ + 6Fe3+ + 7H 2 O K 2 Cr2 O 7 + 6FeCl2 + 14HCl 2CrCl3 + 6FeCl3 + 2KCl + 7H 2O Cr 6+ + 3e- Cr 3+ oksüdeerija Fe2+ - e- Fe3+ | 3 redutseerija Cr2O72- reageerib kui oksüdeerija ning selle tulemusena kaob lahusele iseloomul dikromaatioonist tingitud värvus. Kokkuvõte Eksperimentaalse töö eesmärgid said täidetud: kõik 12 katset sooritati edukalt ning nähti, kuidas reageerivad erinevad ioonid elektrolüütide lahustes.
2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 8H2O 2MnO4- + 5Fe2+ + 16H+ 2Mn2+ + 5Fe3+ + 8H2O 7 Katse 12 K2Cr2O7 lahusele lisasin 1 ml lahjendatud väävelhappelahust ja 1-2 ml FeSO 4 lahust.Cr2O7- reageeris kui oksüdeerija, mille tulemusena kadus lahusele iseloomulik dikromaadist tingitud värvus. Värvus muutus roheks-pruunikaks. K2Cr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O Cr2O72+ + 6Fe2+ + 14H+ 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O Kokkuvõte või järeldused Erinevate lahuste kokku segamisel toimusid erinevad reaktsioonid nende lahuste vahel. Toimus nii gaaside eraldumine kui ka sademete tekkimine. 8
leelisus näitab hapet neutraliseerivate osakeste hulka proovis ehk nende ainete hulka vees, mis reageerivad H+ ioonidega · Fenoolftaleiinne kuni pH 8,3-ni (indikaator ff) · Üldleelisus kuni pH 4,3-ni (indikaator mü) o Sadestustiitrimine Näiteks kloriidide määramiseks: Cl- + Ag+ AgCl (t) (titrant on AgNO3) o Redokstiitrimine KHT määramine : Orgaaniline aine+ oksüdeerija CO2 + H2O Cr2O72- + 14H+ + 6e- 2Cr3+ + 7H20 HgSO4 kasutatakse kloriidide sadestamiseks, et vältida KHT ülehindamist Cr2O72- + 6Cl- + 14H+ 3Cl2 + 2Cr3+ + 7H20 Analüüsi jätkatakse reageerimata K2Cr2O7 hulga määramisega tiitrimeetriliselt Mohri soola (NH4)2Fe(SO4)2 lahusega Cr2O72- + 6Fe2+ +14H+ 6Fe3++ 2Cr3+ + 7 H20 heleroheline punakaspruun
- ; BrO3 H2CO3 N2O5 - ; CO32 P4O10 - ; HClO Na2O - ; ClO ThO2 - (IV); HClO2 La2O3 - (III); ClO2 BeO - ; HClO3 Al2O3 - ; ClO3 HClO4 SnO - (II); ClO4 SnO2 - (IV); H2CrO4 ZnO - (II); CrO42 MnO2 - (IV); CrO4 Fe2O3 - (III); H2Cr27 FeO - (II); Cr2O72 Be(OH)2- ; FeO42 HIO3 Al(OH)3- ; IO3 AlO(OH) - ; HIO4 TiO(OH)2- - ; IO4 Fe(OH)2- (II); H5IO6 FeO(OH)- ; IO65 Be(OH)2- HMnO4 Al(OH)3 - ; MnO4 MnO42 AlO(OH)- ; MO42 TiO(OH)2- - ; HNO2 Fe(OH)2- (II); NO2 FeO(OH)- ; HNO3 OF2 - ; NO3 CaC2 - ; HPO3
Fe 3 + + e - Fe 2 + 0.0591 pH E E0 log( 2 ) 2 2 [H ] 2H+ +2e- H2(g) Cr2O72- + 6e- +14H + 2Cr 3 + + 7H2O 3 2 0 .0591 [ Cr ] E E0 log( ) 6 [ Cr2 O72 ][ H ]14
2 MnO4 6 H 5H 2 O 2 2 Mn 2 8 H 2 O 5O 2 2 KMnO4 3H 2 SO4 5H 2 O 2 2 MnSO4 8 H 2 O 5O 2 K 2SO 4 E 0 1,52 0,68 1,49V 0 ˃ antud reakstsioon kulgeb standarttingimustel spontaalselt Kas vesinikperoksiid on katses oksüdeerijaks või redutseerijaks? Antud katses on vesinikperoksiid redutseerijaks. Reaktsioone Cr-ühenditega Tekkiva ühendi kindlakstegemisel arvestada, et Cr2O72– annab lahusele oranži, CrO42– kollase, Cr3+ rohelise värvuse ning Cr(OH)3 moodustab rohelise sademe. Katse 10. Valada katseklaasi ~0,5 mL K2Cr2O7 lahust ja lisada hapestamiseks sama kogus lahjendatud väävelhapet. Lisada tahket naatriumsulfitit seni, kuni lahuse värvus enam ei muutu. Kirjeldada toimuvaid muutusi. Lahus muutus tumeroheliseks, sadet ei ole. Kirjutada toimuva reaktsiooni võrrand ja poolreaktsioonide võrrandid. 2 2
Lõpuni minevad ja tasakaalureaktsioonid ehk mittepööratavad ja pööratavad reaktsioonid. Pööratavad reaktsioonid ei kulge lähteainete täieliku üleminekuni saadusteks. Näiteid praktiliselt mittepööratavate ioonireaktsioonide kulgemise kohta: 1. Sademe teke 2. Lenduva ühendi teke 3. Kompleksiooni teke 4. Nõrga elektrolüüdi teke Redoksreaktsioonid Oksüdeerija osake, mis liidab elektrone (Cl2, O2, O3, Br2, H2O2, CrO3, Cr2O72-, ClO4+, NO3-) Redutseerija osake, mis loovutab ioone (C, CO, H2, H2S, Na, K, Mg, Al, SO2, Sn2+, Zn, SO32-) Keemilise reaktsiooni kiirus Oleneb nii homogeenses kui heterogeenses süsteemis: 1. Temperatuurist 2. Kontsentratsioonist 3. Gaaside ja aurude korral nende rõhust 4. Faaside kokkupuutepind Ainult heterogeenses 5. Reaktsiooniproduktide difusioonikiirus faasi sügavusse süsteemis 6
konsentratsioonide kasutamine on promblemaatiline, seetõttu kasutatakse KI). Titrandina võib kasutada ka naatriumtiosulfaati Na2S2O3 . 3- - - I + 2e -> 3I . Indikaator I2-lahus on pruunikas. Üle minev värvusetuni. Kasutamine: Madala redokspotentsiaaliga aineid tiitritakse otse joodi lahusega :S2-, SO32-, Sn2+, Sb3+, As3+; Kõrgema redokspotentsiaaliga ained redutseeritakse enne jodiidioonide liiaga ja vabanenud jood tiitritakse naatriumtiosulfaadiga: MnO4-, Cr2O72-, CrO42-, Cl2, Br2 jt. Hapete määramine- jodiid-jodaati sisaldavat lahust lisatakse liiaga, reaktsioonis vabaneb H+ le ekvivalentne hulk I2, mis tiitritakse tiosulfaadi lahusega 1) desinfitseerivates vahendites joodi määramiseks; 2) aldehüüdide konsentratsiooni määramiseks; 3) palavikku alandavad (valuvaigistavad) vahendid; 4) antibiootikumid; 5) askorbiinhappe määramiseks; 6) asendusreaktsioon: tugeva oksüdeerija asendamine. 7) Spetsiifiline
Lõpuni minevad ja tasakaalureaktsioonid ehk mittepööratavad ja pööratavad reaktsioonid. Pööratavad reaktsioonid ei kulge lähteainete täieliku üleminekuni saadusteks. Näiteid praktiliselt mittepööratavate ioonireaktsioonide kulgemise kohta: 1. Sademe teke 2. Lenduva ühendi teke 3. Kompleksiooni teke 4. Nõrga elektrolüüdi teke Redoksreaktsioonid Oksüdeerija osake, mis liidab elektrone (Cl2, O2, O3, Br2, H2O2, CrO3, Cr2O72-, ClO4+, NO3-) Redutseerija osake, mis loovutab ioone (C, CO, H2, H2S, Na, K, Mg, Al, SO2, Sn2+, Zn, SO32-) Keemilise reaktsiooni kiirus Oleneb nii homogeenses kui heterogeenses süsteemis: 1. Temperatuurist 2. Kontsentratsioonist 3. Gaaside ja aurude korral nende rõhust 4. Faaside kokkupuutepind Ainult heterogeenses 5. Reaktsiooniproduktide difusioonikiirus faasi sügavusse süsteemis 6
metallisulamis. Analüüt võib olla nii element (nt joogivee kaaliumisisaldus), ioon (juurvilja nitraadisisaldus), molekul (askorbiinhape puuviljas, benseen bensiinis), ainete kogum (nt leiva kiudainesisaldus). Samas ka nt kroomi võib määrata erinevalt, kas kroomi üldsisaldust vees, kroom IV sisaldust vees või kromaatiooni CrO42- sisaldust vees. Cr(IV) esineb vees peamiselt kahe ioonina: kromaatioon CrO42- neutraalses ja aluselises keskkonnas, dikromaatioon Cr2O72- happelises keskkonnas. Võimalik on määrata ka nt ainult lahustunud analüüdiosa. Maatriks on proovi see osa, mis ei ole analüüt. Seega proov = maatriks + analüüt. Eristatakse kvalitatiivset analüüsi (millised ained on uuritavas objektis) ja kvantitatiivset analüüsi (kui palju mingeid aineid sisaldab uuritav objekt). NT: Joogivesi analüüsipbjektiks, prooviks mingi osa sellest, analüüdiks Cr6+ ja maatriksiks kõik muu
annaabi.ee 
