منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves





منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves

منحنيات
معايرة الأكسدة والاختزال
Redox Titration Curves  


** یتم رسم منحنیات الأكسدة والاختزال بالاستعانة بمعادلة نرنست.

** یعبر منحنى المعایرة عن التغیر في تركیز
المادة
المراد تعینها ، وذلك بدلالة المادة القیاسیة.

** توضح معادلة نرنست العلاقة بین الجهد والتركیز بذلك
یمكن
تمثیل منحنى معایرة الأكسدة والاختزال برسم العلاقة بین مللترات المادة القیاسیة
(یمكن
أن یكون عاملاً
مختزلاً
أو مؤكسدا) وقیم الجهد التي تقابل كل إضافة ، ویتم حساب الجهد باستخدام معادلة نرنست التي
توضحها
العلاقة التالیة:
منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves

حیث تحسب قیم هذا الجهد مع التغیر في تركیز محتویات الخلیة أثناء المعایرة ویستخدم نصف الخلیة
القياسي
(H+/H2) لتقوم بدور نصف خلیة مقارنة،أما في المعمل فیستخدم قطب الكالومیل المشبع كقطب
مقارنة
وذلك للحصول على منحنى المعایرة في التجارب العملیة.

** أن الوسیلة المناسبة لتوضیح هذه الحسابات هو
استخدام
تفاعل السیریوم الرباعي
Ce+4
 مع الحدید الثنائي
Fe+2

مثال(1): دراسة معايرة 100 مل من محلول الحديدوز (0.1N) Fe+2 مع محلول السيريوم الرباعي Ce+4  مع الحديد الثنائي في وجود
حمض الكبريتيك
(1N) H2SO4.


** إن معادلة التفاعل
التأكسدية الاختزالية لهذا التفاعل هي:
منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves

** الكمية التي تقابل [H+] في المعايرات الحامضية القاعدية هنا هي
النسبة
[OX] / [Red] حيث يوجد عندنا هنا منظومتان من هذا النوع
هما:
منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves
منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves

**
إذا طبقنا معادلة نرنست على المنظومة
(1) عند
درجة
25 مo تكون قيمة
جهد القطب لها كما يأتي:
منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves

**
ومن جداول جهود الأقطاب القياسية نجد أن 
E1 = 0.75
V
 وعليه تكون:
منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves

** يكون جهد القطب
بالطريقة نفسها للمنظومة
(2) كما يأتي:
منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves
منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves

**
يكون ثابت التوازن لهذا التفاعل:
منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves
منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves
منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves
منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves

وتدل
قيمة ثابت التوازن الإيجابية العالية على أن التفاعل يجري بصورة تامة وكاملة وهو
صالح لإجراء المعايرة والتعين الكمي للحديد.


**
في أثناء زيادة محلول سيريوم
(IV) إلى أن تصل إلى نقطة التكافؤ يكون تأثيره هو
في أكسدة الحديد الثنائي وبالنتيجة تبدل النسبة 
[Fe+3 / Fe +2]

أولاً:
إضافة
10 ml  من
محلول  
Ce+4

**
عند زيادة
10 ml  من
محلول الكاشف المؤكسد وهو محلول
Ce+4 إلى 100 ml  من
محلول الحديد الثنائي يصبح الحجم الكلي
110 ml وعليه فإن تركيز Fe+3 المتكون يكون:

منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves


**
وتركيز
[Fe+2] المتبقي بعد التفاعل مع 10 ml  من محلول السيريوم.

منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves
منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves
منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves

ثانياً:
إضافة
20 ml  من
محلول  
Ce+4

 بالطريقة نفسها نحسب E1 عند زيادة 20 ml من محلول السيريوم إذ تكون:

منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves

ثالثاً:
إضافة
50 ml  من
محلول  
Ce+4

 نستمر بزيادة محلول السيريوم وحساب الجهد فعند زيادة 50  مل من المحلول المؤكسد
تكون:



منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves

رابعاً:
إضافة
90 ml  من
محلول  
Ce+4

عند إضافة 90 ml  من المحلول
المؤكسد تكون:

منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves

خامساً:
إضافة
99 ml  من
محلول  
Ce+4

عند إضافة 99 ml  من المحلول
المؤكسد تكون:

منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves

سادساً:
إضافة
99.9 ml  من
محلول  
Ce+4

عند إضافة 99.9 ml  من المحلول
المؤكسد (أى قبل نقطة التكافؤ بـ  
0.1 ml) تكون:

منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves

سابعاً:
إضافة
100 ml  من
محلول  
Ce+4 (نقطة التكافؤ)

** عند  نقطة التكافؤ أي إضافة  100 ml من محلول السيريوم الرباعي إلي 100 ml  من
محلول الحديد الثنائي فيكون:

منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves


**
بحسب جهد القطب كما يأتي:



منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves

سابعاً:
إضافة
100.1 ml  من
محلول  
Ce+4 (بعد نقطة التكافؤ)

**
بعد نقطة التكافؤ فإن الاستمرار في زيادة محلول السيريوم الرباعي يعني زيادة نسبة
[Ce+4
/ Ce +3]
فإذا كان
حجم المزاد من المحلول المؤكسد هو
100.1 ml  فإن
المتبقي من حجم
Ce+4
 هو 0.1 ml وإن تركيزه عندئذ يكون :

[Ce+4] =( 0.1 × 0.1) /100.1


وذلك
من القانون :
N1
× V1 = N2 × V2


ويكون:

[Ce+3] =( 0.1 × 0.1) /100.1


ومن
ثم فأن:
منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves

سابعاً:
إضافة
101 ml  من
محلول  
Ce+4

منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves

رسم
منحنى معايرة الأكسدة والأختزال

من
ربط العلاقة بين الحجوم المزاده من محلول الكاشف المؤكسد وقيم جهود الأختزال
المحسوبة نحصل على الشكل التالي للتفاعل السابق:



منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves



مثال
(2): دراسة معايرة
100 ml  من محلول الحديد الثنائي تركيزه 0.1 N  بمحلول السيريوم الرباعي تركيزه 0.2 N


لتحديد نقطة التكافؤ:

N1 × V1 = N2 × V2
0.1 × 100 = 0.2 × V2


وبالتالي
فأن نقطة التكافؤ عند حجم
V2 من السيريوم الرباعي يساوي = 50 ml 



منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال Redox Titration Curves

المراجع:
– كتاب أسس الكيمياء التحليلية (التحليل الوصفي والكمي والآلي) / محمد مجدي عبد الله واصل جامعة الأزهر الشريف / دار الفجر للنشر والتوزيع / القاهرة

– كتاب تجارب في الكيمياء التحليلية (التحليل الكمي الحجمى والوزني) / مسعود فرج أبو سته / كلية العلوم – جامعة سبها
– محاضرات الكيمياء التحليلية (التحليل الحجمى والوزني) / خيرية محمد عبدالله الأحمري /(1430 – 1429 هـ ) / جامعة الملك عبد العزيز- المملكة العربية السعودية.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *