J . S o p o u š e k ú l o h a
/53/
8d
8. Aktivity iontů
8.d. Ověření Nernstovy-Petersovy rovnice redoxní elektrody
Ce+4
/Ce+3
OXIDAČNĚ REDUKČNÍ (REDOXNÍ) ELEKTRODA. Hlavní součástí redoxní elektrody je
platinový plíšek, na kterém se po jeho ponoření do roztoku s oxidačně redukčním
systémem (například kationty Ce+4
a Ce+3
) ustavuje redoxní potenciál, pro který platí
Nernstova-Petersova rovnice:
[ ]
[ ]4
3
43
4
3
43
4/3
log059,0log
303.2
ln //
Re0
Re +
+
++
+
+
++
++
⋅−≈⋅
⋅
−=⋅−= Ce
Ce
CeCe
Ce
Ce
CeCe
Ox
d
dox E
a
a
F
RT
E
a
a
nF
RT
EE
CeCe
(1.1.)
V případě, že sledujeme redoxní potenciál roztoku obsahující pouze oxidačně redukční
systém tvořený kationty Ce+4
a Ce+3
je 4+
Ce
a aktivita kationtů Ce+4
a 3+
Ce
a aktivita kationtů
Ce+3
, které pro nízké koncentrace lze ztotožnit s analytickou koncentrací [Ce+4
] a [Ce+3
].
Ostatní symboly v rovnici mají obvyklý význam.
Hodnota směrnice 0,059V závislosti (1.1.) je Nernstova směrnice redoxní elektrody.
Vlastní měření redoxního potenciálu se provádí kombinovanou redoxní elektrodou,
která obsahuje redoxní elektrodu a referenční elektrodu v jednom celku.
ÚKOL: Ověřte Nernstovu-Petersovu rovnici redoxního systému Ce+3
/Ce+4
.
Z lineární části závislosti (1.1.) určete experimentální hodnotu Nernstovy odezvy
použité redox elektrody a porovnejte ji s teoretickou hodnotou 59 mV. Stanovte poměr
[Ce3+] [Ce4+]⁄ v neznámem vzorku (např. v systému Bělousov-Žabotinský).
POTŘEBY A CHEMIKÁLIE: Pt-redox elektroda, potenciometr pro měření napětí,
elektromagnetická rotační míchačka, 2 kádinky (100 cm3
), dělené pipety na 25, 10
a 5 cm3
. 10 odměrek (50 cm3
), uchovávací roztok pro redoxní elektrodu (5·10-2
M KCl
nebo nasycený KCl. Základní roztoky: 0,006M Ce(SO4)2 v 1,5 M H2SO4 ; 0,006M
Ce2(SO4)3 v 1,5 M H2SO4.
POSTUP: Seznámíme se s obsluhou přístroje pro měření potenciálu redoxní
elektrody.
MĚŘENÍ KALIBRAČNÍ KŘIVKY REDOXNÍHO POTENCIÁLŮ. Odpipetujeme do kádinky 50ml
základního roztoku 0,006M Ce3+
. K tomuto roztoku Ce3+
odpipetujeme co nejpřesněji
postupně přídavek 0,5; 2; 2,5; 20 a 25 ml roztoku 0,006M Ce4+
. Po každém
z uvedených přídavků změříme redoxní potenciál.
MĚŘENÍ NEZNÁMÉHO ROZTOKU. Změříme doxERe kombinované redoxní elektrody
v systému s neznámým poměrem [Ce3+] [Ce4+]⁄ . Nebo můžeme sledovat tento poměr
v oscilačním systému Bělousov-Žabotinský.
PROTOKOL: TABULKA 1: pro základní roztok 0,006M Ce3+
a každý měřený roztok:
množství přidaného roztoku 0,006M Ce4+.
, celkový objem, koncentrace [Ce+3
]
a [Ce+4
], [ ]
[ ]4
3
log +
+
Ce
Ce
a naměřený redoxní potenciál doxERe . Graf 1: Závislost doxERe na
hodnotě [ ]
[ ]4
3
log +
+
Ce
Ce
. Dále: experimentální hodnota Nernstovy odezvy, poměr

?



J . S o p o u š e k ú l o h a
/54/
8d
koncentrace [Ce+3
]/[Ce+4
] v neznámém vzorku, či při maximální a minimální hodnotě
redox potenciálu v oscilačním systému Bělousov-Žabotinský.