[scheikunde] chroom(iii)oxide analyse-jodometrisch

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Reageer
Berichten: 28

[scheikunde] chroom(iii)oxide analyse-jodometrisch

Hallo,

Voor school moeten we een analyse uitvoeren waarmee we het chroom(III)oxide-gehalte bepalen in een monster (Surtec 650). Dit monster heeft tevens een pH rond 3,0 - 4,0. We volgen een werkwijze waarvan ik graag wil weten wat er theoretisch gebeurt (reactievergelijkingen, waarom voeg je dit, en waarom doe je dat, etc.) De werkwijze is simpelweg als volgt:

  • 1. 100 ml monster + NaOH (10%).
    2. +5 ml H2O2 en dan 5 min magneetroeren.
    3. +5 ml H2O2 en dan 30 á 40 min roerend laten koken.
    4. Afkoelen en dan filtreren.
    5. Filtraat naspoelen en aanvullen met deminwater tot 100 ml.
    6. +40 ml HCl (1:1).
    7. +1 gram KI.
    8. Titreren met natriumthiosulfaat (0,1 N) naar zwakgeel.
    9. zetmeeloplossing toevoegen (grijsblauw kleuromslag) en verder titreren tot ontkleuring.
Zelf heb ik her en der ook nog informatie en bevindingen bij elkaar gesprokkeld die wellicht kunnen helpen:

  • H2O2 zou het Cr2O3 moeten oxideren.
  • De kleur van de vloeistof tijdens stap 1 is en blijft groen.
  • Neerslag tijdens filteren is wit van kleur.
  • Na toevoeging van H2O2 wordt de vloeistof alsmaar geler naarmate hij langer aan het koken is.
  • Na toevoeging van HCl verandert de kleur van het filtraat van geel naar oranje.
  • Na toevoeging van KI verandert de kleur van oranje naar oranje-rood.


En als je geen H2O2 zou toevoegen:
  • Dan krijg je vanuit het groene mengsel; een groene neerslag (4) en een geel filtraat.
  • Dan krijgt je filtraat na toevoeging van HCl een lichtere kleur geel.
  • Het filtraat met HCl, krijgt na toevoeging van KI weer een sterkere kleur geel.


En als je geen NaOH zou toevoegen:
  • Dan ontstaat er in je getitreerde erlenmeyer (nadat je de hele werkwijze hebt uitgevoerd) na ~15 minuten een troebelblauwe kleur.


En als je geen HCl zou toevoegen:
  • Dan blijft je oplossing geel, en veroorzaakt het toevoegen van KI geen kleuromslag.
  • Toevoegen van natriumthiosulfaat en zetmeel veroorzaken ook geen kleuromslag, de oplossing blijft geel. Je kunt titreren tot Kerstmis maar er zal niks visueels veranderen.


Volgens mij zit je hier ook met chromaat en dichromaat in de knoei, klopt dat?

Bij voorbaat veel dank,

Gebruikersavatar
Berichten: 10.147

Re: [scheikunde] chroom(iii)oxide analyse-jodometrisch

A paar "hints", dan kun je aan de hand daarvan reactievergelijkingen opstellen en ook de vragen waarom je dit of dat doet beantwoorden. Laten we eerst beginnen met de officiële beschrijving. Zodra je begrijpt wat daar gebeurt en waarom, zijn de overige vragen makkelijk te beantwoorden. En laten we eerst het eerste stuk doen, en aan de hand daarvan kijken hoe verder, en hoeveel hulp nog nodig is.

H2O2 is inderdaad de oxidator waarmee je Cr2O3 oxideert. Cr2O3 is dus een reductor. Er ontstaat CrO42- omdat de oxidatie in basische omstandigheden gebeurt. Chromaat (CrO42- en dichromaat (Cr2O72-kunnen worden omgezet in elkaar, en dit evenwicht is afhankelijk van de pH. Onder zure omstandigheden zal dichromaat favoriet zijn. Chromaat en dichromaat hebben beide een eigen, typische, kleur (zoek op indien nodig). Kijk met deze blik nog eens naar de beschrijving en trek je conclusies over wat, wanneer ontstaat.

Omdat dit beide producten zijn van de redoxreactie tussen H2O2 en Cr2O3 kun je concluderen dat deze stoffen zelf oxidatoren zijn. Dit kun je ook nagaan aan de hand van de oxidatietoestand van Cr in de verschillende deeltjes (als je hierover hebt geleerd).

Hoe dan ook, er ontstaat dus een oxidator. En deze zal kunnen reageren met een reductor. Welke reductoren zie je allemaal terug in de stoffen die verder worden toegevoegd?


(de allerbelangrijkste stap is zien en begrijpen wat de oxidatoren en reductoren zijn. Pas dan heeft het zin om na te denken over de precieze reactie en de correcte vergelijking op te stellen)
Cetero censeo Senseo non esse bibendum

Berichten: 28

Re: [scheikunde] chroom(iii)oxide analyse-jodometrisch

Marko schreef: wo 06 okt 2021, 20:44 A paar "hints", dan kun je aan de hand daarvan reactievergelijkingen opstellen en ook de vragen waarom je dit of dat doet beantwoorden. Laten we eerst beginnen met de officiële beschrijving. Zodra je begrijpt wat daar gebeurt en waarom, zijn de overige vragen makkelijk te beantwoorden. En laten we eerst het eerste stuk doen, en aan de hand daarvan kijken hoe verder, en hoeveel hulp nog nodig is.

H2O2 is inderdaad de oxidator waarmee je Cr2O3 oxideert. Cr2O3 is dus een reductor. Er ontstaat CrO42- omdat de oxidatie in basische omstandigheden gebeurt. Chromaat (CrO42- en dichromaat (Cr2O72-kunnen worden omgezet in elkaar, en dit evenwicht is afhankelijk van de pH. Onder zure omstandigheden zal dichromaat favoriet zijn. Chromaat en dichromaat hebben beide een eigen, typische, kleur (zoek op indien nodig). Kijk met deze blik nog eens naar de beschrijving en trek je conclusies over wat, wanneer ontstaat.

Omdat dit beide producten zijn van de redoxreactie tussen H2O2 en Cr2O3 kun je concluderen dat deze stoffen zelf oxidatoren zijn. Dit kun je ook nagaan aan de hand van de oxidatietoestand van Cr in de verschillende deeltjes (als je hierover hebt geleerd).

Hoe dan ook, er ontstaat dus een oxidator. En deze zal kunnen reageren met een reductor. Welke reductoren zie je allemaal terug in de stoffen die verder worden toegevoegd?


(de allerbelangrijkste stap is zien en begrijpen wat de oxidatoren en reductoren zijn. Pas dan heeft het zin om na te denken over de precieze reactie en de correcte vergelijking op te stellen)

Maar begrijp ik het dan goed dat zowel CrO42- en dichromaat (Cr2O72- ontstaan?
Ik zie een gele kleur, dus er ontstaat chromaat zou ik zeggen. Vreemd is dat er ook nog een gele kleur ontstaat als je geen H2O2 toevoegt, wordt Cr2O3 dan alsnog geoxideerd? en of is dit een ander eindproduct dan het chromaation?

Ik zie en weet dat KI een reductor is. Die zal reageren met chromaat en dichromaat toch? En ontstaat er dan uteindelijk vrij Cr3+ dat zal reageren met de jodide?

Gebruikersavatar
Berichten: 10.147

Re: [scheikunde] chroom(iii)oxide analyse-jodometrisch

Maar begrijp ik het dan goed dat zowel CrO42- en dichromaat (Cr2O72- ontstaan?
Ja, weliswaar niet tegelijkertijd. Zoals ik al schreef kunnen ze in elkaar worden omgezet, en dit is pH-afhankelijk. Wat gebeurt er dus precies bij de stap waar je HCl toevoegt?

De gele kleur is denk ik inderdaad van CrO42-. Er zou, ook zonder H2O2 nog steeds wat oxidatie kunnen optreden. Kun je bedenken hoe?

KI, of liever gezegd, I- (jodide) is een reductor. Die zal reageren met chromaat (of dichromaat), daarbij ontstaat inderdaad Cr3+ en de I- wordt geoxideerd tot?
Cetero censeo Senseo non esse bibendum

Berichten: 28

Re: [scheikunde] chroom(iii)oxide analyse-jodometrisch

Ja, weliswaar niet tegelijkertijd. Zoals ik al schreef kunnen ze in elkaar worden omgezet, en dit is pH-afhankelijk. Wat gebeurt er dus precies bij de stap waar je HCl toevoegt?
Dan wordt de pH natuurlijk een stuk lager. Dus dan zou er dichromaat moeten ontstaan, of beter gezegd, dan zou het chromaat omgezet worden naar dichromaat? Maar niet volledig omgezet of wel?
De gele kleur is denk ik inderdaad van CrO42-. Er zou, ook zonder H2O2 nog steeds wat oxidatie kunnen optreden. Kun je bedenken hoe?
De enigste mogelijkheid die ik kan bedenken is dat de NaOH hiervoor zorgt, of ja, de hydroxide om precies te zijn.
Maar hydroxide heb ik nooit als een oxidator gezien, of zeg ik nou iets vreemds?
KI, of liever gezegd, I- (jodide) is een reductor. Die zal reageren met chromaat (of dichromaat), daarbij ontstaat inderdaad Cr3+ en de I- wordt geoxideerd tot?
jodide (I-) zal geoxideerd worden naar dijood (I2) neem ik aan.
Heb je dan zowel chromaat als dichromaat als uitgangsstoffen?

Gebruikersavatar
Berichten: 10.147

Re: [scheikunde] chroom(iii)oxide analyse-jodometrisch

Inderdaad wordt de chromaat omgezet naar dichromaat. Je mag ervan uitgaan dat dat volledig gebeurt, net als de andere omzettingen in de officiële procedure. Later zal het dus ook dichromaat zijn dat als oxidator optreedt.

Hydroxide kan inderdaad niet optreden als oxidator. Maar dit experiment wordt uitgevoerd aan de buitenlucht, dus er is zuurstof beschikbaar waarmee je kunt oxideren. Er zal maar een beetje ontstaan (de omzetting is lang niet volledig zoals dat bij [chem[]H2O2[/chem] wel zou zijn) maar alsnog genoeg om een gele kleur te zien.

Dat was althans mijn redenering. Maar je schrijft ook dat toevoegen van HCl in dit geval leidt tot een lichtere kleur geel, en dat haalt de redenering een beetje onderuit. Want ook een beetje chromaat zou omgezet moeten worden tot een beetje dichromaat, dus er zou een vage kleuromslag naar lichtoranje te zien moeten zijn.

Een andere oorzaak kan zijn dat dat Surtec 650 nog iets anders bevat dan Cr2O3 en dat dat voor de gele kleur zorgt. Maar ik weet niet wat dat zou kunnen/moeten zijn.
Cetero censeo Senseo non esse bibendum

Berichten: 28

Re: [scheikunde] chroom(iii)oxide analyse-jodometrisch

Dat was althans mijn redenering. Maar je schrijft ook dat toevoegen van HCl in dit geval leidt tot een lichtere kleur geel, en dat haalt de redenering een beetje onderuit. Want ook een beetje chromaat zou omgezet moeten worden tot een beetje dichromaat, dus er zou een vage kleuromslag naar lichtoranje te zien moeten zijn.
Dit kan ook te maken hebben dat je het tegelijkertijd ook gewoon verdund toch?
Een andere oorzaak kan zijn dat dat Surtec 650 nog iets anders bevat dan Cr2O3 en dat dat voor de gele kleur zorgt. Maar ik weet niet wat dat zou kunnen/moeten zijn.
Het zou meer duidelijkheid scheppen als we deze optie zouden kunnen uitsluiten. En dat de toevoeging van KI weer voor een
sterkere kleur geel zorgt, kunnen we meteen zeggen dat dat het beetje chromaat is?

Dit is tevens wat ik zover nu kan bedenken:

Cr2O3 + H2O2 +OH- ---> 2 CrO42- + (...)

2 CrO42- + 2 H+ ---> Cr2O72- + H2O

Cr2O72- + 2 I- ---> 2 Cr3+ + I2 + (...)

I2 + 2 S2O32- ---> 2 I- + S4O62-

Is dit tot zover correct?
Ik weet niet wat er op de rode plekken moet komen te staan. Daar kan ik nog een beetje hulp bij gebruiken.

We kunnen denk ik toch wel zeggen dat bij de 1e reactievergelijking een witte neerslag ontstaat. Kunnen we achterhalen wat deze neerslag is?

Gebruikersavatar
Berichten: 10.147

Re: [scheikunde] chroom(iii)oxide analyse-jodometrisch

Wees1proton#33 schreef: wo 13 okt 2021, 14:13
Dat was althans mijn redenering. Maar je schrijft ook dat toevoegen van HCl in dit geval leidt tot een lichtere kleur geel, en dat haalt de redenering een beetje onderuit. Want ook een beetje chromaat zou omgezet moeten worden tot een beetje dichromaat, dus er zou een vage kleuromslag naar lichtoranje te zien moeten zijn.
Dit kan ook te maken hebben dat je het tegelijkertijd ook gewoon verdund toch?
Dat zou kunnen.
Het zou meer duidelijkheid scheppen als we deze optie zouden kunnen uitsluiten. En dat de toevoeging van KI weer voor een
sterkere kleur geel zorgt, kunnen we meteen zeggen dat dat het beetje chromaat is?
Dat zou ik wel zeggen. Chromaat of dichromaat die de jodide oxideert. Dezelfde reactie als bij de officiële procedure, alleen dan in mindere mate.
Dit is tevens wat ik zover nu kan bedenken:

Cr2O3 + H2O2 +OH- ---> 2 CrO42- + (...)

2 CrO42- + 2 H+ ---> Cr2O72- + H2O

Cr2O72- + 2 I- ---> 2 Cr3+ + I2 + (...)

I2 + 2 S2O32- ---> 2 I- + S4O62-

Is dit tot zover correct?
Ik weet niet wat er op de rode plekken moet komen te staan. Daar kan ik nog een beetje hulp bij gebruiken.
In grote lijnen is het wel correct. Ben je bekend met het opstellen van redoxreacties? Heb je ook geleerd hoe je zelf halfreacties kunt opstellen als je de oxidator en bijbehorende reductor kent (door te balanceren met elektronen, H+ en H2O)?
We kunnen denk ik toch wel zeggen dat bij de 1e reactievergelijking een witte neerslag ontstaat. Kunnen we achterhalen wat deze neerslag is?
Lastig. Je moet waarschijnlijk in deze richting denken:

Surtec 650, waar jullie aan hebben gemeten, is een vloeistof. Deze vloeistof is zuur.
Cr2O3 is een slecht oplosbaar zout. Je bepaalt dus weliswaar een gehalte Cr2O3 maar dat kan nooit in die oplossing zitten. Strikt genomen bepaal je dan ook het gehalte aan Cr en dat reken je om naar een overeenkomstig gehalte aan Cr2O3. Maar, bottom line, er zit dus geen Cr2O3 in die oplossing maar een wel oplosbaar chroom-zout. En misschien nog wel andere dingen. Maar ja, wat die dingen zijn weet ik niet en valt uit de waarnemingen die je hebt gedaan ook niet te herleiden.
Cetero censeo Senseo non esse bibendum

Berichten: 28

Re: [scheikunde] chroom(iii)oxide analyse-jodometrisch

Dat zou ik wel zeggen. Chromaat of dichromaat die de jodide oxideert. Dezelfde reactie als bij de officiële procedure, alleen dan in mindere mate.
Ik dacht alleen chromaat in dit geval?
In grote lijnen is het wel correct. Ben je bekend met het opstellen van redoxreacties? Heb je ook geleerd hoe je zelf halfreacties kunt opstellen als je de oxidator en bijbehorende reductor kent (door te balanceren met elektronen, H+ en H2O)?
Daar ben ik wel bekend mee. Mogen we dan nu ook alle halfreacties volgen? (soms is er meer dan 1 optie aan halfreacities, dan durf ik niet meteen eentje te kiezen.) Het gaat voor mij ook om het gedeelte dat ik ze helemaal kloppend kan verwerken.
Lastig. Je moet waarschijnlijk in deze richting denken:

Surtec 650, waar jullie aan hebben gemeten, is een vloeistof. Deze vloeistof is zuur.
Cr2O3 is een slecht oplosbaar zout. Je bepaalt dus weliswaar een gehalte Cr2O3 maar dat kan nooit in die oplossing zitten. Strikt genomen bepaal je dan ook het gehalte aan Cr en dat reken je om naar een overeenkomstig gehalte aan Cr2O3. Maar, bottom line, er zit dus geen Cr2O3 in die oplossing maar een wel oplosbaar chroom-zout. En misschien nog wel andere dingen. Maar ja, wat die dingen zijn weet ik niet en valt uit de waarnemingen die je hebt gedaan ook niet te herleiden.
Ja we weten dat die monsteroplossing zuur is, en Cr2O3 lost wel in een zuur milieu op, we hebben als test wat monster genomen en de pH wat verhoogd, en we zagen dat er opeens groene neerslag ontstond, wat ook logisch is, want Cr2O3 lost niet op in een neutraal milieu. (pH 6 á 8).

We kunnen denk ik aan de hand van de reactievergelijkingen die ik tot nu toe heb kunnen vinden (zie hierboven) dat
er een stof (van het monster) aanwezig is die deze reacties verstoort. Daarom doet men eerst het monster in een basisch milieu oxideren. Want in principe zou het monster ook meteen in een zuur milieu geoxideerd kunnen worden, en dan heb je al Cr2O72- om met het jodide te laten reageren. Als er geen storende factor was, dan het men dit al gelijk gedaan.
En kun je op basis van dit dan ook meteen concluderen dat chromaat (CrO42-) niet kan reageren met jodide?

Gebruikersavatar
Berichten: 10.147

Re: [scheikunde] chroom(iii)oxide analyse-jodometrisch

Wees1proton#33 schreef: do 14 okt 2021, 08:05 Ik dacht alleen chromaat in dit geval?
Tja, dat is de vraag. Aan de kleur te zien wel, maar gezien de pH zou je (ook) dichromaat verwachten. Misschien dat er niet zoveel/geen dichromaat wordt gevormd vanwege de lage concentratie
Daar ben ik wel bekend mee. Mogen we dan nu ook alle halfreacties volgen? (soms is er meer dan 1 optie aan halfreacities, dan durf ik niet meteen eentje te kiezen.) Het gaat voor mij ook om het gedeelte dat ik ze helemaal kloppend kan verwerken.

Cr2O3 + H2O2 +OH- ---> 2 CrO42- + (...)
Hiervan zou ik maken:

Cr3+ + H2O2 - CrO42- + ....

Het kiezen van de juiste halfreactie doe je aan de hand van de omstandigheden. Als je in zure omstandigheden zit, gebruik je haflreacties waarbij H+ en H2O bij betrokken zijn. Onder basische omstandigheden, die halfreacties waarbij H2O en OH- zijn betrokken.

Voorbeeld, de halfreactie voor H2O2 in zure omstandigheden:

H2O2 + 2 H+ + 2e- 2 H2O

Onder basische omstandigheden:

H2O2 + 2e- 2 OH-

In dit geval zul je te maken hebben met basische omstandigheden. Ik weet niet of de vorming van CrO42- terug te vinden is als halfreactie. Je zou dan even op zoek moeten gaan naar een halfreactie met CrO42- en Cr3+. Mocht je die halfreactie niet kunnen vinden, dan kun je hem ook zelf opstellen. Laten we daar naar kijken als dat inderdaad nodig blijkt te zijn.

Balanceren doe je aan de hand van de elektronen in de halfreacties. De oxidator moet net zoveel elektronen opnemen als de reductor elektronen afstaat, omdat losse elektronen, in de context van chemische reacties, niet voorkomen.
Dus als in de ene halfreactie 2 elektronen opgenomen worden en in de andere 3 worden afgestaan, dan moet je de eerste x3 doen en de tweede x2 zodat je in beide gevallen op 6 elektronen uitkomt. Vervolgens kun je de halfreacties optellen tot 1 totaalreactie, waarbij voor en na de pijl even veel elektronen staan - en die vallen dan tegen elkaar weg.
Cetero censeo Senseo non esse bibendum

Berichten: 28

Re: [scheikunde] chroom(iii)oxide analyse-jodometrisch

Hiervan zou ik maken:

Cr3+ + H2O2 - CrO42- + ....
Dat begrijp ik niet. Als je al meteen Cr3+ hebt, waarom moet hij dan eerst worden omgezet naar chromaat en dichromaat?
Dat klinkt omslachtig toch?
In dit geval zul je te maken hebben met basische omstandigheden. Ik weet niet of de vorming van CrO42- terug te vinden is als halfreactie. Je zou dan even op zoek moeten gaan naar een halfreactie met CrO42- en Cr3+. Mocht je die halfreactie niet kunnen vinden, dan kun je hem ook zelf opstellen. Laten we daar naar kijken als dat inderdaad nodig blijkt te zijn.
Hmmm. Ik kan alleen een halfreactie vinden van Cr3+-->Cr(s) en een Cr2O72− + 14 H+ + 6 e− → 2Cr3+ + 7H2O(l).
Ik heb geen halfreactie van chromaat kunnen vinden.

Tevens ben ik erachter gekomen wat het witte poeder is dat weg wordt gefilterd. Dit is gevormd Al(OH)3, aluminiumhydroxide. In ons monster werden blijkbaar veel aluminiumproducten gedompeld, en kwamen er aluminiumionen vrij. Doordat we op het begin natronloog toevoegen wordt er Al(OH)3 gevormd. Misschien dat dit heel storend is, waardoor voorgaande reacties allemaal moeten gebeuren?

Reageer