Применение методов редоксометрии для анализа

Перманганатометрия

Метод перманганатометрии основан на реакциях окисления восстановителей ионом перманганата. Окисление может проводиться как в кислой, так и в щелочной (или нейтральной) среде.

При окислении в кислой среде ион Мп0₄ восстанавливается до Мп²⁺ по реакции.

Окислительный потенциал в кислой среде для Мп0₄/Мп²⁺ составляет 1,51 В и является более высоким, чем в нейтральной (Мп0₄/Мп0₂|, ф° = = 0,59 В) или щелочной среде. При титровании перманганатом в кислой среде, как правило, не применяют индикаторы, так как реагент сам окрашен и является чувствительным индикатором: избыточная капля КМп0₄ окрашивает раствор в бледно-розовый цвет. Применять безиндикаторное титрование в нейтральной среде на фоне бурого осадка Мп0₂1 и в щелочной — на фоне зеленой окраски иона Мп0₄ затруднительно.

Приготовление рабочего раствора перманганата калия

Приготовить титрованный раствор перманганата калия по точной навеске нельзя, так как он не соответствует требованиям, предъявляемым к установочным веществам. КМп0₄ всегда содержит примеси продуктов восстановления, например Мп0₂. Кроме того, он легко разлагается под влиянием восстановителей — аммиака, органических веществ и др. Титр его необходимо устанавливать не ранее, чем через 7—10 дней после приготовления раствора.

Реагенты

Перманганат калия КМп0₄.

Серная кислота H₂S0₄, 2 н раствор.

Щавелевая кислота Н₂С₂0₄ -2Н₂0.

Описание определения

А) Приготовление 500 мл приблизительно 0,02 и раствора перманганата калия

Для приготовления 500 мл 0,02 н раствора перманганата калия взвешивают на технических весах около 0,32 г КМп0₄. Далее отмеряют цилиндром 0,5 л дистиллированной воды для растворения навески. Так как кристаллы КМп0₄ растворяются довольно медленно, часть взятой воды нагревают почти до кипения и ее небольшими порциями обрабатывают при тщательном перемешивании навеску КМп0₄ в стакане или колбе. Время от времени осторожно сливают жидкость с кристаллов в другую емкость, заменяя ее повой порцией горячей воды. Приготовленный охлажденный раствор переливают в склянку из темного стекла, добавляют гуда же оставшуюся воду и, тщательно перемешав, оставляют на 7—10 дней.

Б) Приготовление 250 мл стандартного 0,02 н раствора щавелевой кислоты

Наиболее удобными установочными веществами являются оксалат натрия Na₂C., 0₄ и щавелевая кислота Н₂С₂0₄-2Н₂0.

Протекающая при титровании этих веществ перманганатом суммарная реакция соответствует уравнению Эта реакция является примером автокаталитической реакции, протекающей через несколько промежуточных стадий. Катализатором является ион Мп²⁺, который накапливается в процессе реакции. В начальный момент реакция между Мп0₄ и С₂0₄~ протекает очень медленно, но когда концентрация иона Мп²⁺ достигает определенной величины, реакция начинает протекать с большой скоростью.

Окисление ионов С₂0₄~ происходит по схеме.

Молярная масса эквивалента щавелевой кислоты равна.

Навеску щавелевой кислоты, необходимую для приготовления 250 мл 0,02 н стандартного раствора, рассчитывают по формуле т (Н₂С₂0₄-2Н₂0) = С_н-Э_щк— У (л) = 0,02−63,03 0,25 * 0,315 г.

Рассчитанную навеску взвешивают на аналитических весах, переносят в мерную колбу на 250 мл, растворяют в холодной дистиллированной воде до метки и тщательно перемешивают, затем вычисляют титр и нормальную концентрацию раствора, но формулам.

В) Установление нормальной концентрации раствора КМп0₄ по щавелевой кислоте.

Помещают в колбу для титрования 10—15 мл 2 н раствора серной кислоты и нагревают до 80—85°С. К нагретому раствору прибавляют пипеткой 10,00 мл щавелевой кислоты.

Раствором КМп0₄ заполняют бюретку и устанавливают уровень жидкости на нуле. Далее раствор КМп0₄ приливают по каплям к горячему раствору исходного вещества. Каждую следующую каплю прибавляют после того, как исчезнет окраска от предыдущей капли. Первые капли раствора КМп0₄ обесцвечиваются довольно медленно. Но как только образуется немного Мп²⁺, являющегося катализатором для этой реакции, дальнейшее обесцвечивание происходит практически мгновенно. Закончить титрование следует в момент, когда одна капля раствора окрасит весь раствор в бледно-розовый цвет, не исчезающий в течение 30 с.

Точное титрование проводят не менее трех раз, из сходящихся отсчетов берут среднее и рассчитывают нормальную концентрацию КМп0₄:

где Т, и N_{ — объем (мл) и нормальная концентрация раствора щавелевой кислоты, a V₂ и N₂ — раствора КМп0₄.