معايرة الأكسدة والاختزال

من طرف ???? 2010-01-02, 12:48 pm

تفاعلات الأكسدة والاختزال : هي التفاعلات المصحوبة بحدوث تغير في تكافؤات العناصر حيث يحدث انتقال للإلكترونات بين الذرات الأمر الذي يؤدي إلى حدوث تغير في أعداد الأكسدة لكل منها
مثال 1:

حيث حدث اختزال للمنجنيز السباعي(Mn+7) في برمنجنات البوتاسيوم نتيجة اكتسابه لخمس إلكترونات إلى منجنيز ثنائي (Mn+2) في كبريتات المنجنيز وفي نفس الوقت أكسدة للكربون الثلاثي (C+3) في حمض الأكساليك وذلك لفقده إلكترون واحد وتأكسده إلى كربون رباعي(C+4) في ثاني أكسيد الكربون.
مثال2:

نقطة التكافؤ (نقطة النهاية) :
أساس عملية المعايرة هو الإضافة التدريجية لمحلول أحد المادتين من السحاحة إلى حجم معلوم من محلول المادة الأخرى في الدورق المخروطي ويتم الاستمرار في الإضافة حتى نقطة التكافؤ التي يتم عندها تفاعل كمية من المادة الموجودة في الدورق دون زيادة. ويتم معرفة الكمية الكافية المضافة من السحاحة عن طريق الأدلة.
الأدلة :
هناك عدة طرق يمكن استخدامها لمعرفة نقطة النهاية وتعتمد في هذا النوع من التفاعلات على نوع المادة المؤكسدة والمادة المختزلة ومن أبرز الأدلة لتفاعلات الأكسدة والاختزال ما يلي :

1) الدليل الذاتي (Self-Indicator): عندما تكون إحدى المواد الداخلة في تفاعل الأكسدة والاختزال ملونة فإنه يمكن استخدام لونها دليلاً على نهاية عملية المعايرة.
مثال : محلول برمنجنات البوتاسيوم (KMnO4) الذي يمتاز بلونه البنفسجي الغامق(يعود اللون البنفسجي إلى وجود المنجنيز في حالة الأكسدة السباعية) بينما محلول كبيرتات المنجنيز الثنائي (MnSO4) عديم اللون(يعود انعدام اللون إلى وجود المنجنيز في حالة الأكسدة الثنائية).
لذلك فإن معايرات الأكسدة والاختزال التي تستخدم فيها البرمنجنات كعامل مؤكسد فإنه عادة ما توضع البرمنجنات في السحاحة والمادة الأخرى وهي العامل المختزل في الدورق المخروطي وبإضافة البرمنجنات يحدث لها اختزال إلى منجنيز ثنائي فيزول لونها البنفسجي وباستمرار إضافتها يحدث ذلك إلى أن يتم استهلاك العامل المختزل وعندئذ فإن قطرة إضافية واحدة من البرمنجنات كفيلة بجعل المحلول العديم اللون يكتسب لوناً وردياً وهذا يدل على عدم اختزال تلك القطرة من البرمنجنات الأمر الذي يدل على تمام ونهاية المعايرة أي الذي يدل على الوصول إلى نقطة التكافؤ.

الصورة الرمزية شريف بن حسن

افتراضي
2) الدليل العضوي (Organic Indicator):
في بعض تفاعلات الأكسدة والاختزال لا يمكن استخدام طريقة الدليل الذاتي.
مثال : يستخدم ثنائي الكرومات (Cr2O7-2) لأكسدة مواد أخرى مثل الحديد الثنائي (Fe+2) إلى حديد ثلاثي(Fe+3) أو اليود (I-) إلى يود حر (I2) وهنا نستخدم أدلة عضوية مثل :
أ) دليل النشا(Starch Indicator) :وجد أن النشا يكون مع اليود الحر لوناً أزرقاً واضحاً وهذا يفيد في الاستفادة منه دليلاً في كثير من المعايرات التي يمكن لليود أن يدخل في التفاعل (مادة متفاعلة أو ناتجة).
مثال : عند تقدير تركيز أي مادة مؤكسدة مثل البرمنجنات أو ثنائي الكرومات ومثل البرومات أو النحاس الثنائي , حيث توضع المادة المؤكسدة في الدورق المخروطي ويضاف إليها كمية زائدة من يوديد البوتاسيوم (KI) فيتأكسد اليوديد (I-) إلى يود (I2) وذلك بكمية تعتمد على كمية المادة المؤكسدة كما يلي :

فإذا وجد النشا في الدورق فإن المحلول سيتلون بلون أزرق , بعد ذلك تضاف من السحاحة مادة تتفاعل مع (I2)
مثل الثيوكبريتات كما يلي :

وتستمر إضافة هذه المادة حتى تتفاعل مع كامل اليود الذي تحرر ويتضح ذلك من اختفاء اللون الأزرق تماماً من المحلول.
ملاحظة : يراعى أنه لا يوضع النشا في الدورق إلا في المرحلة النهائية من المعايرة والتي يستدل عليها بتلون المحلول باللون الأصفر الباهت وذلك لأن التركيز الكبير من اليود يكون مع النشا مركباً غير قابل للتفكك.

ب) دليل (Diphenylamine) :يؤكسد ثنائي الكرومات الحديد الثنائي إلى حديد ثلاثي وذلك في وسط حمضي كما يلي :

فإذا وضعت ثنائي الكرومات في السحاحة فإن استمرار إضافتها إلى الدورق المخروطي يعني اختزالها بالحديد الثنائي باستمرار مادام الحديد الثنائي موجوداً وما أن يتم استهلاكه تبقى ثنائي الكرومات غير مختزلة وهنا فإن وجود قطرات من دليل ثنائي فينيل أمين في المحلول يؤدي إلى تكوين مركب ذي لون أزرق بنفسجي الأمر الذي يعني أن ظهور هذا اللون في المحلول يعتبر دليلاً على نهاية معايرة ثنائي الكرومات مع الحديد الثنائي.

ثنائي فينيل أمين

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

كما يمكن الإستدلال على نقطة التكافؤ بعدة تقنيات منها المعايرة الكمونية التي من شروطها أن يكون كل من الثنائية الموكسدة مثل شاردة الكرومات / الماء و الثنائية المرجعة(المختزلة كما يقال خارج سوريا) خاضعتان للنظام العكوس أو المختلط...
كما يمكن الإستدلال على نقطة التكافؤ بقياس ناقلية المحلول بحيث يجب أن تكون ناقلية المواد قبل نقطة التكافؤ مختلفة عن ناقلية المواد بعدها..
كما يمكن الإستدلال على نقطة التكافؤ بالمعايرة الأمبيرو مترية بحيث يكون إحدى المواد المحددة أو ناتجها فعالة إلكتروكيميائياً أو أن الكاشف أو ناتجه فعال إلكتروكيميائياً
كما يمكن الإستدلال على نقطة التكافؤ بالمعايرة البي أمبيرو مترية و شرطها أن إحدى الثنائيات على الأقل الموكسدةأو المرجعة(المختزلة كما يقال خارج سوريا) خاضعة للنظام العكوس أو المختلط...