برچسب: اکسیداسیون – احیا

هدف :  آشنایی با تیتراسیون اکسیداسیون – احیا ابزار و مواد لازم : آب اکسیژنه ، ^-H₂AsO₃ ، مس (II) و ۰٫۵ گرم آهن ناخالص در اسید کلریدریک ، پی پت ، تعدادی بشر ، مجموعه ی بورت و پایه ، پیست . پرمنگنات ، سدیم بی کربنات ، محلول ید استاندارد ، پتاسیم یدید ، محلول سدیم تیو سولفات استاندارد ، محلول کلرید قلع ، محلول کلرید جیوه (II) ، اسید سولفوریک ، اسید فسفریک ، پتاسیم دی کرومات استاندارد ، شناساگر دی فنیل آمین سولفونات باریم ، شناساگر چسب نشاسته و آب مقطر .

تئوری : واکنش های اکسیداسیون – احیا : اصطلاح اکسایش در اصل برای واکنش های ترکیب مواد با اکسیژن به کار می رفت و احیاء به عنوان برداشتن اکسیژن از یک ترکیب اکسیژن دار ، تعریف می شد . معنی این واژه ها به تدریج وسیعتر شده اند . امروزه اکسایش و احیاء بر اساس تغییر عدد اکسایش تعریف می شوند . اکسایش ، فرایندی است که در آن عدد اکسایش یک اتم افزایش می یابد و احیاء ، فرایندی است که در آن عدد اکسایش یک اتم کم می شود .

بر این اساس ، در واکنش زیر اکسایش و احیاء صورت می گیرد :

S + O₂ → SO₂

عددهای اکسایش هر گونه به صورت زیر است :

S=0 , O₂=0 , S(SO₂)=+4 , O₂(SO₂)=+4

واکنش های اکسید و احیاء بر مبنای انتقال الکترون استوار بوده و واکنش شامل دو نیم واکنش اکسید (مولد الکترون) و احیاء (مصرف کننده ی الکترون) می باشد . در مقایسه با تیتراسیون اسید و باز و تیتراسیون رسوبی که در آن ها واکنش تیتراسیون شامل جابجایی تعداد یون های مشخصی است ، در تیتراسیون اکسیداسیون و احیاء ، واکنش همراه با انتقال الکترون ها صورت می گیرد . در یک چنین واکنشی ماده ی اکسیدکننده الکترون گرفته ، احیاء می شود و ماده ی احیاء کننده الکترون از دست داده ، اکسید می گردد . این تبادل الکترونی منجر به تغییر ظرفیت یون ها و یا اتم های مربوطه می شود و در نتیجه ظرفیت اتم و یا یون اکسید شده افزایش یافته و ظرفیت اتم و یا یون احیاء شده کاهش می یابد . قدرت مواد اکسید کننده و احیاء کننده متفاوت است . مواد اکسنده ی قوی تمایل زیادی به گرفتن الکترون دارند ، بنابراین قادرند الکترون های بسیاری از مواد احیاء کننده را جابجا  کنند و بالعکس مواد اکسید کننده ی ضعیف تمایل کمتری به گرفتن الکترون دارند ، بنابراین آن ها فقط موادی که دارای خاصیت احیاء کنندگی قوی هستند ( زود الکترون آزاد می کنند ) را اکسید می کنند . بدیهی است می توان با در نظر داشتن پتانسیل اکسیداسیون و احیاء جهت واکنش را پیش بینی نمود . تیتراسیون های اکسید و احیاء را بر حسب نوع ماده اکسیدان می توان تقسیم بندی نمود  : ١- اکسیداسیون توسط  KMnO₄ =>    منگانیمتری ٢- اکسیداسیون توسط  I₂ =>    یدی متری ٣- اکسیداسیون توسط  K₂Cr₂O₇ =>     کرمیمتری کاربرد معرف در تیتراسیون های اکسیداسیون و احیاء : در بعضی از تیتراسیون های اکسیداسیون و احیاء نیازی به استفاده از معرف نیست ، زیرا پایان تیتراسیون با تغییر رنگ واضحی مشخص می شود . مثلاً در واکنش های اکسیداسیون توسط پتاسیم پرمنگنات رنگ بنفش -MnO4 وقتی که کاملا به +Mn اکسید شود ، بی رنگ می شود . به طور کلی در تیتراسیون های اکسیداسیون و احیاء در نقطه پایان تغییر محسوسی در پتانسیل سیستم مشاهده می شود . روش های متفاوتی جهت تشخیص چنین تغییری وجود دارد ؛ یکی روش استفاده از معرف و دیگری روش تجزیه ی شیمیایی می باشد . معرف هایی که در این نوع تیتراسیون ها به کار می روند ، بر دو نوعند : ١ – معرف های اختصاصی واکنش ٢ – معرف های اکسیداسیون و احیاء معرف های اختصاصی واکنش : معرف هایی هستند که بر یکی از مواد شرکت کننده به طریقی اثر نموده و باعث تغییر رنگ می شود  . مثال متداول آن ، نشاسته است که با یون تری یدید  ایجاد کمپلکس آبی رنگ می کند . در نتیجه چنین کمپلکسی نقطه ی پایان تیتراسیون را که ممکن است تشکیل و یا اتمام ید باشد ، مشخص می کند  . معرف های اکسیداسیون و احیاء : تغییر رنگ این معرف ها به تغییر پتانسیل سیستم بستگی داشته و به غلظت مواد شرکت کننده بستگی ندارد. مانند معرف های اسید و باز که در pH معینی به کار می روند  . این معرف ها هم در پتانسیل اکسیداسیون معینی تغییر رنگ می دهند . معادله ی واکنش معرف های اکسیداسیون و احیاء که به تغییر رنگ منجر می شود را می توان به صورت زیر نوشت :

Inox + ne- → Inred

به عبارت دیگر معرف های اکسیداسیون و احیاء موادی هستند که رنگ فرم اکسید شده ی آن ها با فرم احیاء شده متفاوت بوده و به طور برگشت پذیر می توانند اکسید یا احیاء  شوند . برای نمونه دی فنیل آمین را می توان نام برد . دی فنیل آمین بی رنگ تحت تأثیر اکسید کننده ای چون K₂Cr₂O₇ به دی فنیل بنزیدین بنفش رنگ اکسید می شود  .