Redoxtitration

Guten Tag und herzlich willkommen! Dieses Video heißt Volumetrie 3 RedOx-Titration. Das Video gehört zur Reihe quantitative Analytik. Für die notwendigen Vorkenntnisse solltest du dir das Video Volumetrie bereits angeschaut haben. Mein Ziel ist es, dir in diesem Video, die Grundlagen der RedOx-Titration zu vermitteln. Das Video habe ich in 6 Abschnitte unterteilt: 1. Was ist RedOx-Titration? 2. Bedingungen für die Tritration 3. Praktische Durchführung 4. Tritrationskurve und Äquivalenzpunktbestimmung 5. Beispiele für RedOx-Titration 6. Zusammenfassung   1. Was ist RedOx-Titration? Die RedOx-Titration ist wie der Name sagt eine Titration, damit gehört sie zu den volumetrischen Methoden. Für die Titration benötigt man eine Bürette, in der sich die Maßlösung befindet. Die Maßlösung tropft in ein Becherglas der Probelösung. Der Stoff der Maßlösung sei A, der Stoff der Probelösung sei B. Der Gehalt von A muss bekannt sein, das heißt, seine Konzentration. Das geschieht durch die bekannte Titrationsgleichung. Bei W handelt es sich um die Wertigkeit des entsprechenden Stoffes. Wichtig für die Titration ist, dass A und B miteinander reagieren. Es handelt sich um eine RedOx-Reaktion: A sei hier das Oxidationsmittel und B sei das Reduktionsmittel. Nehmen wir ein Beispiel: I2 sei das Oxidationsmittel, So3²- das Reduktionsmittel. Iod regiert mit Sulfit-Ionen. Es ist zu beachten, dass auch der umgekehrte Fall eintreten kann. A ist ein Reduktionsmittel und B ein Oxidationsmittel.   2. Bedingungen für die Titration Erinnern wir uns an die Beispiel-Reaktion des Kapitels 1. Damit eine RedOx-Reaktion für eine Titration geeignet ist, muss sie stöchiometrisch ablaufen. Ein Iodmolekül reagiert immer mit einem Sulfit-Ion, das Verhältnis ist 1:1, die Reaktion stöchiometrisch. Als 2. muss die Reaktionsgeschwindigkeit hoch sein. Die Reaktion muss praktisch quantitativ ablaufen, der Umsatz sollte >99,9% sein. Und schließlich sollte die Äquivalenzpunktbestimmung gut und genau möglich sein. Sei das nun durch eine Farbreaktion oder durch die Messung des Potenzials.   3. Praktische Durchführung Wir wollen bei dem in Abschnitt 1 gewählten Beispiel verweilen. Jod ist sublimierbar, es ist leicht zu reinigen und daher als Maßlösung gut geeignet. In Wasser ist es schwer löslich, doch Zugabe von Kaliumiodid verbessert seine Löslichkeit. Der Äquivalenzpunkt kann durch die Zugabe von Stärke ermittelt werden. Die Reaktion mit Iod liefert die bekannte lilafarbene Iodstärke. Zum Üben und zum Vergleich sollte ein Blindversuch, das heißt ohne Probe für die Farberkennung durchgeführt werden. Im Vorversuch sollte eine Schnelltitration durchgeführt werden, um die Abschätzung des Äquivalentpunktes zu ermöglichen. Schauen wir uns eine beispielhafte Auswertung an. Das Volumen der Probelösung beträgt 30 ml, 15 ml der Iodlösung werden bei der Titration verbraucht. Die Iodlösung hat eine Konzentration von 0,01 mol/l. Für die Berechnung der Konzentration der Probelösung verwenden wir die Titrationsgleichung. Wir setzen die bekannten Werte ein. Die Wertigkeiten sind die Zahlen der Übertragung der Elektronen. Nun wird die Gleichung vereinfacht. Wir erhalten 2×CSO3²-=0,01 mol/l. Die Konzentration des Sulfits beträgt 0,005 mol/l. Nun bestimmen wir die Stoffmenge, indem wir die Konzentration mit dem Volumen multiplizieren. Wir setzen ein, vereinfachen und rechnen. Die Stoffmenge an Sulfit beträgt 0,0015 mol. Als letztes bestimmen wir die Masse an Sulfit, indem wir die Stoffmenge mit der molaren Masse multiplizieren. Wir setzen die bekannten Größen ein und vereinfachen. Wir erhalten 0,12 g Sulfit. Damit ist das analytische Problem gelöst. 4. Titrationskurve und Äquivalenzpunktbestimmung Eine wichtige Frage bei jeder Titration ist: Wann ist die Titration beendet? Dafür trägt man das Volumen an Maßlösung gegen eine messbare Eigenschaft auf. Der Äquivalenzpunkt ist der eingezeichnete Wendepunkt, genau an dieser Stelle müssen wir das Volumen bestimmen und dafür benötigen wir die Eigenschaft. Für die Äquivalenzpunktbestimmung gibt es verschiedene Möglichkeiten. In manchen Fällen kann die Eigenfärbung des Titrationsmittels verwendet werden, so zum Beispiel bei der Titration von Oxalsäure mit Kaliumpermanganat. 2. chemischer Indikator, einen solchen haben wir in unserem Anfangsbeispiel bereits benutzt. Es handelt sich um Stärke, die bei der Reaktion mit Iod lilafarben wird. Die 3. Möglichkeit ist eine potentiometrische Messung. Hier wird die Potenzialdifferenz von Oxidation und Reduktion ausgenutzt. Die Potenzialdifferenz wird während der Titration gemessen. Hier ein einfaches Schaltbild einer potentiometrischen Messung. Unten befindet sich die Messzellen, hier wird titriert. Oben finden wir eine Batterie. Der Spannungsabfall kann durch einen Schiebewiderstand geregelt werden. Der Schiebewiderstand wird bewegt und man stellt fest, für welchen Spannungswert das Galvanometer keinen Strom mehr anzeigt. Man nimmt eine Kurve die links auf und ermittelt dadurch den Äquivalenzpunkt. 4. Redoxindikatoren. Das sind Verbindungen, die bei einem bestimmten Standardpotenzial einen Farbumschlag zeigen. Das Potenzial des Äquivalenzpunktes, wird folgendermaßen errechnet: E sind die Oxidations- und Reduktionspotenziale der Teilreaktionen. Nox und nred sind die entsprechend übertragenen Elektronen. Und hier einige Beispiele für Redoxindikatoren: Nitroferroin ist im reduzierten Bereich rot, im oxidierten Bereich blassblau. Das Umschlagpotenzial liegt bei 1,25 V. Diphenylamin ist reduziert farblos, oxidiert lila. Das Umschlagpotenzial beträgt 0,76 V. Methylenblau ist reduziert blau und oxidiert farblos, das Umschlagpotenzial beträgt 0,53 V. 5. Beispiele für RedOxtitrationen Die Bromatometrie. Ein Oxidationsmittel reagiert mit einem Reduktionsmittel. Das Oxidationsmittel sind hier Bromationen. Die 2. Gruppe ist die Manganometrie. Hier wirken Permanganationen als Oxidationsmittel. Die 3. Gruppe ist die Cerimetrie, hier sind Cer4-Ionen Oxidationsmittel, sie werden zu Cer3-Ionen reduziert. Schon älter ist die Kaliumdichromat-Methode, hier werden. Hier werden Dichromat-Ionen als Oxidationsmittel verwendet und schließlich die Iodometrie. Iod wird als Oxidationsmittel verwendet oder es entsteht. Als Beispiel hab ich die Oxidation der Sn2+-Ionen zu Sn4+-Ionen angegeben. 6. Zusammenfassung Eine RedOx-Titration ist eine Titration die eine Redoxreaktion abläuft. Wichtig ist, dass die Reaktion stöchiometrisch, schnell und quantitativ abläuft. Der Äquivalenzpunkt muss gut bestimmbar sein. Die Durchführung ist den anderen volumetrischen Methoden ähnlich. Der Äquivalenzpunkt kann durch Eigenfärbung, einem chemischen Indikator, potentiometrisch oder durch Redoxindikatoren bestimmt werden. Beispiele für RedOx-Titrationen findet man in der Manganometrie, der Bromatometrie, der Cerimetrie, Titration mit Dichromat und der Iodometrie. Ich danke für die Aufmerksamkeit. Alles Gute, auf Wiedersehen.