Determinarea fierului (II) prin titrare potențiometrică redox cu sulfat de ceriu (IV)

SCOPUL LUCRARII îl constituie determinarea cantitatii de Fe(II) dintr-o proba prin titrare redox cu Ce(IV)1. Experimentul se desfasoara în doua etape distincte. Prima etapa presupune standardizarea solutiei reactivului de titrare, Ce(SO4)2, utilizând în acest scop o solutie etalon de Fe(II). În a doua etapa se va determina cantitatea de Fe(II) dintr-o proba necunoscuta.

1.1. Reactia de titrare

Una dintre metodele frecvent aplicate la determinarea Fe(II) este titrarea redox, utilizând ca reactiv de titrare un agent oxidant adecvat, cum ar fi permanganat de potasiu, bicromat de potasiu, sulfat de ceriu. În aceasta lucrare se va determina continutul de Fe(II) dintr-o proba pe baza urmatoarei reactii de titrare:

Fe2+ + Ce4+ Ä Fe3+ + Ce3+ (1)

1.2. Curba de titrare

Metoda potentiometrica permite evidentierea desfasurarii reactiei de titrare, utilizându-se în acest scop o celula electrochimica în care electrodul indicator este un electrod metalic, confectionat dintr-un material inert din punct de vedere chimic (Au, Pt, Pd).

Tensiunea electromotoare a celulei electrochimice utilizate în aceasta titrare este:

(2)

în care este potentialul electrodului indicator iar este potentialul electrodului de referinta.

Potentialul electrodului indicator este asociat cuplului redox Fe2+/Fe3+ în timpul titrarii Fe(II), respectiv cuplului redox Ce4+/Ce3+, constituit dupa echivalenta, atunci când se adauga reactiv de titrare în exces.

Astfel, pe parcursul titrarii Fe(II), potentialul de electrod (exprimat în mV, la 25 °C), este descris prin ecuatia lui Nernst:

(3)

Se observa ca pe masura ce concentratia Fe3+ în proba creste, potentialul de electrod capata valori tot mai mari. Un punct caracteristic pe curba de titrare în aceasta zona este potentialul de electrod masurat atunci când cele doua forme ale cuplului redox au concentratii egale. Acest punct corespunde potentialului formal al cuplului Fe3+/Fe2+:

(4)

La echivalenta potentialul de electrod este caracterizat printr-o valoare caracteristica, care este specifica celor doua cupluri redox care participa la reactia de titrare si va fi:

(5)

Adaosul de reactiv de titrare în exces va determina modificarea în continuare a potentialului de electrod conform ecuatiei lui Nernst particularizata pentru cuplul redox Ce4+/Ce3+:

(6)

în care variabila independenta este concentratia ionului Ce4+. Cantitatea de Ce3+ ramâne constanta, la valoarea corespunzatoare celei atinse la punctul de echivalenta.

Potrivit relatiei (6), atunci când cele doua forme ale cuplului redox Ce4+/Ce3+ au concentratii egale, termenul logaritmic se anuleaza. Valoarea particulara a potentialului electrodului indicator, masurata în aceste conditii, este chiar potentialul formal al cuplului Ce4+/Ce3+:

(7)

În concluzie, prin înregistrarea curbei de titrare ( , unde Va este volumul de solutie de reactiv de titrare adaugat), se vor putea obtine urmatoarele date importante:

- Volumul de echivalenta, cu ajutorul caruia se va calcula cantitatea de Fe(II) din proba necunoscuta.

- Potentialul formal al cuplului redox Fe3+/Fe2+.

- Potentialul formal al cuplului redox Ce4+/Ce3+.

Etapa 1 - Standardizarea reactivului de titrare

Mod de lucru

(1) Se masoara cu pipeta un volum VFe(II) din solutia etalon de Fe(II) (de exemplu 1,5 ml) si se transfera într-un pahar Berzelius.

(2) Se dilueaza cu o cantitate minima de apa distilata.