Ověření Nernstovy-Petersovy rovnice pro elektrodový potenciál redox elektrody Ce^+4/Ce^+3

$$

Oxidačně redukční (redox) elektroda . Hlavní součást redox elektrody je platinový plíšek, na kterém
se po jeho ponoření do roztoku s oxidačně redukčním systémem ustavuje redox potenciál  , pro který
platí Nernstova-Petersova rovnice:

        (1.1.)




                                            Obr. 1: Závislost potenciálu redox elektrody na hodnotě

V případě, že sledujeme redox potenciál roztoku obsahující pouze oxidačně redukční systém tvořený
kationty Ce^+4 a Ce+3 je  aktivita kationtů Ce^+4 a aktivita kationtů Ce+3 , kterou pro nízké
koncentrace lze ztotožnit s analytickou koncentrací [Ce^+4 ] a [Ce^+3]. Ostatní symboly v rovnici
(1.1.) mají obvyklý význam.

Hodnota směrnice 0,059V závislosti (1.1.) se nazývá Nernstova směrnice nebo Nernstova odezva redox
elektrody.

Měření redox potenciálu se provádí kombinovanou redox elektrodou, která se skládá z redox elektrody
a referentní elektrody o známém potenciálu v jednom skleněném celku.

?

Úkol: Ověřete Nernstovu-Petersovu rovnici redox systém Ce^+4/Ce^+3. Z lineární části závislosti
(1.1.) určete experimentální hodnotu Nernstovy odezvy použité redox elektrody a porovnejte ji s
teoretickou 59 mV.

Určete hodnoty redox potenciálu v neznámém oxidačně redukčním systému (např. Bělousov-Žabotinský).
Stanovte koncentraci [Ce^+4 ] a [Ce^+3], znáte-li celkovou koncentraci céru.

"

Potřeby a chemikálie: Pt-redox elektroda, stojan na elektrodu, potenciometr pro měření napětí,
elektromagnetická rotační mícháčka s míchadlem, 2ks kádinka (100 cm^3), dělené pipety na 25, 10
a 5 cm^3. 10 odměrek (50 cm^3), uchovávací roztok pro redox elektrodu (5·10^-2M KCl, resp. nasycený
KCl. Základní roztoky: 0,006M Ce(SO[4])[2 ].4H[2]O v 1,5 M H[2]SO[4]. 0,006M Ce[2](SO[4])[3
].xH[2]O v 1,5 M H[2]SO[4].


2

Postup: Seznámíme se s obsluhou přístroje Mettler Toledo a použitím přiložené elektrody pro měření
redoxpotenciálů (Pt elektroda).

Měření kalibrační křivky redox potenciálů. Odpipetujeme do kádinky 50ml základního roztoku 0,006M
Ce^3+. K tomuto roztoku Ce^3+ připipetujeme co nejpřesněji postupně přídavek 0,5; 2; 2,5; 20 a 25
ml roztoku 0,006M Ce^4+. Po každém z uvedených přídavků změříme redoxpotenciál v mV.

Měření neznámého roztoku. Změříme  kombinované redox elektrody v oscilačním systému např.
Bělousov-Žabotinský (zeptejte se na instrukce lektora) nebo v neznámém vzorku.

?

Protokol: Tabulka 1: pro základní roztok 0,006M Ce^3+ a každý měřený roztok: množství přidaného
roztoku 0,006M Ce^4+., celkový objem, koncentrace [Ce^+4 ] a [Ce^+3],  a naměřený redox potenciál .
Graf 1: Závislost  na hodnotě . Dále: experimentální hodnota Nernstovy odezvy, poměr koncentrace
[Ce^+4 ]/[Ce^+3] v neznámém vzorku, či v extrémech oscilačního systému Bělousov-Žabotinský.

Orientační značky:

   &     Úvod k skupině laboratorních úloh

  $    Teorie a vztahy k vyhodnocení úlohy

    ?      Úkol (otázka na níž odpovídá závěr laboratorní úlohy)

   "     Přístroje, potřeby a chemikálie potřebné k provedení úlohy

    G      Důležitá informace nebo upozornění

    2      Pracovní postup

   :     Způsob vyhodnocení

   ?     Co nezapomenout uvést v protokolu (viz obecná osnova v kap. 13)