77Redoxreaktionen – Elektrochemie Weitere Redoxpaare Redoxreaktionen bei Titrationen Im Körper eines Erwachsenen sind durchschnittlich 2 bis 4 g des essenziellen Spurenelements Eisen in gebundener Form enthalten. Der größte Teil ist als Eisen(II)-Ionen an den roten Blutfarbstoff Hämoglobin gebunden, der für den Sauerstofftransport im Körper verantwortlich ist. Fehlt dem Körper Eisen, kann es u.a. zu Müdigkeit, Kopfschmerzen, Konzentrationsschwierigkeiten und Blutarmut kommen. Zur Behebung von Eisenmangel gibt es verschiedene Präparate, die den Körper mit Eisen(II)-Ionen versorgen. Diese enthalten Eisen(II)Salze gelöst oder in Tablettenform. Eisen(III)-Ionen können vom Körper nicht aufgenommen werden. Die Stoffmenge der Eisen(II)-Ionen in diesen Präparaten lässt sich durch Manganometrie (V3) bestimmen. Bei diesem Verfahren handelt es sich um eine Titration, für die man keinen Indikator benötigt, da es zur Entfärbung der verwendeten violetten Permanganat-Lösung kommt. Bei der manganometrischen Titration werden die im Medikament enthaltenen Eisen(II)-Ionen durch die Permanganat-Ionen zu Eisen(III)-Ionen oxidiert. Dies ist möglich, da das Standardpotenzial des Redoxpaares Fe2+/Fe3+ niedriger ist als das des Redoxpaares Mn2+/(MnO4– + 8 H+) (B1). Aufgaben A2 Laut Hersteller enthält 1 mL ferro sanol® 30 mg gebundenes Eisen. Vergleichen Sie diesen Wert mit dem von Ihnen in Auswertung d) ermittelten Wert und diskutieren Sie, worauf eventuell niedrigere Werte zurückzuführen sein könnten. A3 Ascorbinsäure (Vitamin C) kann leicht oxidiert werden. Das Redoxpaar lässt sich vereinfacht als AscH2/(Ascox + 2 H+) darstellen (Ascorbinsäure AscH2, Dehydroascorbinsäure Ascox, es werden je 2 Elektronen übertragen). Das Standardpotenzial E° beträgt +0,06 V. Erläutern Sie, warum empfohlen wird, Medikamente wie ferro sanol® mit einem Vitamin Chaltigen Getränk einzunehmen. ERW EITERUNG·VERTIEFUNG·ANW ENDUNG Versuche V1 Anfertigen einer Druckplatte Überziehen Sie ein gereinigtes, entfettetes Stück Kupferblech mit einer dünnen Schicht Kerzenwachs. Ritzen Sie nach Aushärten des Wachses mit einer Nadel ein Motiv in die Wachsschicht. Legen Sie dann das Kupferblech für einige Minuten in halbkonzentrierte Salpetersäure* (im Abzug!) oder in Eisen(III)-chlorid-Lösung*. Spülen Sie anschließend das Blech mit Wasser ab und entfernen Sie das Wachs im kochenden Wasserbad. Beobachten Sie die Oberfläche des Kupferblechs. V2 Messung des Standardpotenzials von Fe2+/Fe3+ Stellen Sie sich durch Elektrolyse von Salzsäure*, c = 1 mol/L, (vgl. S. 72) eine Standard-Wasserstoff-Halbzelle her und verbinden Sie diese über Elektrolytbrücke und Voltmeter leitend mit einer Platin-Elektrode, die in eine Lösung aus gleichen Volumina von Eisen(II)-sulfat*, c(Fe2+) = 1 mol/L, und Eisen(III)-chlorid*, c(Fe3+) = 1 mol/L, taucht. Lesen Sie die Spannung ab. V3 Geben Sie 1 mL (20 Tropfen) des Präparats gegen Eisenmangel ferro sanol® in einen Erlenmeyerkolben, verdünnen Sie mit ca. 50 mL Wasser und fügen Sie 5–10 mL verdünnte Schwefelsäure* hinzu. Titrieren Sie mit Kaliumpermanganat*-Lösung, c = 0,01 mol/L, bis sich die Kaliumpermanganat-Lösung nicht mehr entfärbt. Auswertung a) Planen Sie einen Versuch, mit dem man bei V1 die Kupfer-Ionen und die Eisen-Ionen nachweisen kann. b) Vergleichen Sie den in V2 enthaltenen Messwert mit den Angaben aus B1. Erklären Sie, worauf man eventuell auftretende Abweichungen zurückführen kann. c) Kaliumpermanganat-Lösung wirkt oxidierend. Ge mäß der folgenden Gleichung entstehen in saurer Lö sung farblose Mangan(II)-Ionen: MnO4 –(aq) + 8 H+(aq) + 5 e– Mn2+(aq) + 4 H2O Formulieren Sie Teilgleichungen und eine Gesamtgleichung zu den in V3 ablaufenden Reaktionen. d) Berechnen Sie die Stoffmenge und die Masse an Eisen(II)-Ionen in 1 mL ferro sanol®. 3377_01_01_2012_Kap2_058_123 23.09.14 06:26 Seite 77 Nu r z u Pr üf zw ec ke n Ei en tu m d es C .C . B uc hn er V er la gs