Redoxní rovnováha založena na přenosu elektronů

Prezentace na téma: "Redoxní rovnováha založena na přenosu elektronů"— Transkript prezentace:

1 Redoxní rovnováha založena na přenosu elektronů
oxidace – odevzdávání e- Zn → Zn2+ + 2e- redukce – přijímání e- Cu2+ + 2e- → Cu oxidačně-redukční reakce Zn + Cu2+ ↔ Zn2+ + Cu elektrodový potenciál

2 Standardní potenciály elektrod
Elektroda Red/Ox n E0, [V] K / K+ 1 -2,92 Na / Na+ -2,71 Zn / Zn2+ 2 -0,76 Pb / Pb2+ -0,13 H / H+ 0,00 Cu / Cu2+ 0,34 Ag / Ag+ 0,81 Cl2 / Cl- 1,36 Mn2+ / MnO4- 5 1,52 F2 / F- 2,85 síla oxidované formy – oxidačních účinků síla redukované formy – redukčních účinků

3 Elektrochemické metody
elektrochemický článek elektroda elektrodový potenciál Nernstova rovnice pro elektrodový potenciál E=E0+RT/nF·ln c(ox) E=E0+0,059/n·log c(ox) Petersova rovnice E=E0+0,059/n·log c(ox)/c(red)

4 Elektrochemický článek – standardní elektrodový potenciál

5 Typy elektrod Elektrody I.druhu Elektrody II.druhu
kovové – Ag elda pro Ag+, Cu elda pro Cu2+ plynové – vodíková, chlorová elda Elektrody II.druhu kov pokrytý vrstvou nerozpustné soli od kationtu kovu argentchloridová (Ag/AgCl), kalomelová (Hg/Hg2Cl2) referentní Oxidačně redukční (redoxní) elektrody inertní kov Pt, Au nebo C měří aktivitu oxidované i redukované formy Petersova rovnice E=E0+0,059/n·log c(ox)/c(red)

6 Vybrané typy elektrod Pt (Au) elektroda vodíková elektroda
argentchloridová elektroda H2 (1atm) solný můstek Ag AgCl platinová čerň pevný KCl roztok kyseliny c=1M solný můstek Pt (Au) drátek

7 Provedení potenciometrického měření
voltmetr referentní elektroda indikační elektroda míchadlo magnetická míchačka

8 Praktické měření pH pH= -log c(H3O+) skleněná elektroda
membránový potenciál E=0,059 log c(H3O+)ext/c(H3O+)int E= konst - pH kalibrace 2 popřípadě 3 pufry Jaký je membránový potenciál buňky? Membránový potenciál buňky je určován koncentrací K+ iontů vně a uvnitř buňky. V mezibuněčném prostoru je 0,01M a v cytoplasmě 0,4M. vnější referentní elektroda vnitřní referentní elektroda skleněná membrána

9 Separační metody Chromatografie
objev – ruský botanik M.Cvět – 90.léta 19.stol. skleněná kolona naplněná CaCO3 – izolace fotosyntetických barviv znovuobjevení – Martin a Synge 1941 – teoretické základy chromatografie (1952 Nobelova cena) rozdělení dle skupenství mobilní fáze kapalinová plynová rozdělení dle umístění stacionární fáze kolonová plošná – tenkovrstvá rozdělení dle mechanismu separace

10 Princip kapalinové chromatografie
mobilní fáze chromatogram s píky stacionární fáze složky směsi odezva detektoru

11 Základní pojmy mobilní fáze stacionární fáze
chromatografická vlna – pík retenční čas – kvalitativní ukazatel – porovnání se standardy výška a plocha píku – kvantitativní ukazatel – kalibrační přímka odezva detektoru, mAU šířka píku, min výška píku, mAU plocha píku, mAU.min čas, min

12 Fyzikálně-chemické mechanismy separace
sítový efekt – gelová chromatografie adsorpce rozpouštění iontová výměna specifická interakce- afinitní chromatografie

13 Blokové schéma HPLC kolona zásobník dávkovací mobilní fáze ventil
detektor vysokotlaké čerpadlo

14 Planární chromatografie
tenkovrstvá – adsorpce papírová – rozpouštění rychlá identifikace čistoty látek retardační faktor R R= b/a Vypočti hodnoty R pro azobenzen a dimethylžluť na tenké vrstvě silufolu. Po vyvinutí vrstvy byly naměřeny tyto vzdálenosti: 7,5cm pro azobenzen, 4,2 cm pro dimethylžluť. Rozpouštědlo (toluen) vystoupal 10 cm.

15 Schéma plynového chromatografu
dávkovač zdroj nosného plynu detektor řídící a vyhodnocovací zařízení kapilární kolona termostatovaný prostor

16 Spektrofotometrické metody
Charakteristiky elektromagnetického vlnění rychlost c, vakuum c= 3·108m/s, prostředí v=c/n frekvence f vlnová délka λ=c/f energie fotonu E= h·f (h=6,6·10-34 J·s) korpuskulárně-vlnový dualismus λ=h/m·v

17 Výměna energie mezi hmotu a zářením
ΔE = Ekon- Epoč= h·f absorpce látka energii přijímá přechod do excitovaného stavu ( s) transmitance T, T=Φ/Φ0 absorbance A, A= log Φ0/Φ = -log T Lambertův – Beerův zákon A = ε·L·c emise látka převedena do excitovaného stavu dodáním energie – např.zahřátím po krátké době spontánní emise fluorescence zakázaný přechod λ emitovaného záření je delší než λ absorbovaného absorpce elektronové hladiny emise elektronové hladiny

18 Schéma spektrofotometru
kyveta se vzorkem zpracování signálu fotodioda zdroj záření monochromátor

19 Výpočty ve fotometrii – Lambertův Beerův zákon
transmitance (propustnost) T, T=Φ/Φ0 absorbance A, A= log Φ0/Φ = -log T Lambertův – Beerův zákon - A = ε·L·c srovnávací metoda – Avzorku/Astandardu=cvzorku/cstandardu Hodnota transmitance standardního roztoku glukózy (1g/L) byla 0,49. Transmitance roztoku séra je 0,55. Jaká je koncentrace glukózy v séru v mg/L a v mM? (Mr 180). Standard pro stanovení proteinů má T=0,33 a vzorek séra T=0,44. Jaký je poměr koncentrace proteinů v séru a standardním roztoku.

20 Molární absorpční koeficient ATP je 19,9·103L mol-1 cm-1 při vlnové délce 260nm. Jakou hodnotu A a T lze očekávat při fotometrickém měření 1·10-5 M roztoku ATP v 1cm kyvetě? Roztok lidského sérového albuminu o koncentraci 1,0mg/ml, který propouští v 1cm kyvetě 70% dopadajícího světla o vlnové délce 280nm, byl použit jako standard pro stanovení koncentrace neznámých bílkovin v roztoku. Vzorek neznámého roztoku bílkovin propouští v téže kyvetě při 280nm 50% světla. Jaká je koncentrace bílkovin ve studovaném vzorku? (1,94mg/ml)

21 Elektromagnetická záření využívaná v analytické chemii
λ druh záření spektrální metoda interakce m radiové vlny NMR s magneticky orientovanými jádry μm IČ IČ spektrometrie s vibračními a rotačními stavy molekul nm VIS, UV UV, VIS spektrometrie s valenčními elektrony <1nm RTG RTG spektrometrie s vnitřními elektrony

22 Odměrná analýza, volumetrie
Princip – k roztoku analytu se přidává roztok činidla o známé koncentraci, které s analytem reaguje. Činidla se přidá takové množství, které je při reakci právě ekvivalentní množství analytu. Z objemu a koncentrace roztoku činidla se stanoví obsah analytu. Pro koncentrace analytu větší než 10-3M. analyt + odměrný roztok ↔ produkty ekvivalenční bod – analyt a činidlo ve stechiometrickém poměru subjektivní stanovení: vizuálně – indikátory objektivní: potenciometricky, fotometricky titrační křivka – grafické znázornění průběhu titrace logaritmické, lineární odměrný roztok (titrační činidlo) stálý roztok o přesně známé koncentraci faktor odměrného roztoku

23 Metody odměrné analýzy – druhy titrací
Neutralizační titrace H+ + OH- ↔ H2O acidimetrie – titrace odměrným roztokem kyseliny: HCl, H2SO4, HNO3 alkalimetrie – titrace odměrným roztokem báze: NaOH, KOH, Ba(OH)2 Srážecí titrace tvorba málo rozpustné soli: AgCl, BaSO4 Ag+ + Cl- ↔ AgCl (s) argentometrie - titrace AgNO3 – stanovení: Cl-, Br-,I-, CN- Komplexotvorné titrace tvorba málo disociovaného rozpustného komplexu chelatometrie – titrace kyselinou ethylendiamintetraoctovou EDTA tvoří komplexy s dvoj-, troj- a čtyřmocnými ionty kovů stanovení – Ca2+, Mg2+, Fe3+, Zn2+ Redoxní titrace založeny na přenosu elektronů oxidimetrie – titrace oxidačním činidlem: např. KMnO4 reduktometrie – titrace redukčním činidlem: např.TiCl3

24 Titrační křivka titrace kyseliny silnou bazí

25 Výpočty v odměrné analýze
Jaká je koncentrace HCl v žaludeční šťávě, když na titraci 10,0 mL vzorku bylo spotřebováno 6,5 mL 0,2M NaOH s faktorem 1,05? Jaká je koncentrace H2SO4 ve vzorku, když na titraci 10mL vzorku bylo spotřebováno 20,6 mL 0,1M NaOH? Vzorek o neznámé koncentraci NaCl byl titrován odměrným roztokem AgNO3 o koncentraci 0,05M. Jaká je koncentrace NaCl v neznámém vzorku, když na titraci 20,0 vzorku bylo spotřebováno 5,2ml titračního činidla? Koncentrace síranu železnatého ve vzorku byla stanovována manganometricky titrací 0,05M roztokem manganistanu draselného v kyselém prostředí. Jaká je koncentrace síranu železnatého ve vzorku, když na titraci 20,0ml vzorku bylo spotřebováno 12,2ml odměrného roztoku?