Перманганатометрия

Перманганатометрическое титрование (перманганатометрия) – метод количественного определения веществ (восстановителей, реже – окислителей) с применением в качестве титранта раствора перманганата калия KMnO₄. Метод является фармакопейным и включен во все известные Фармакопеи (международную, национальные (ГФ Российской Федерации, ГФ Украины, ГФ Белоруссии, ГФ Киргизии и др.), региональные (Фармакопея ЕС и др.).

Перманганат калия – сильный окислитель, обладающий интенсивной малиновой окраской. Это позволяет использовать сам титрант в качестве индикатора, т.к. появление его избытка вызовет окрашивание титруемого раствора в интенсивно фиолетово-малиновый цвет.

Стандартизацию раствора калия перманганата проводят по точной навеске натрия оксалата (индикатор – титрованный раствор калия перманганата; титруют до слабо-розового окрашивания, устойчивого в течение 15 с.

Стандартный раствор калия перманганата хранят в защищенном от света месте в сосудах темного стекла с притертыми пробками.

В зависимости от рН титруемого раствора перманганат-ион восстанавливается до:

– Mn²⁺ (в сильнокислой среде; имеет очень слабую розоватую окраску, практически бесцветную);

– Mn⁴⁺ (MnO₂ – в нейтральной среде; представляет собой бурый осадок, затрудняющий фиксацию ТКТ и способный адсорбировать на своей поверхности определяемое вещество, что увеличивает погрешность определения);

– Mn⁶⁺ (MnO₄^2- – манганат-ион, затрудняющий фиксацию ТКТ в ТЭ из-за зеленой окраски).

Примеры перманганатометрического титрования лв согласно гф

Раствор перекиси водорода (H₂O₂); магния пероксид (MgO₂ + MgO) (после растворения в разведенной серной кислоте) – прямая перманганатометрия; индикатор – избыток перманганата калия; переход окраски индикатора в ТКТ от бесцветной к фиолетово-малиновой:

Пероксид водорода

5H₂O₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ → 8H₂O + 5O₂↑ + 2MnSO₄ + K₂SO₄

A B

MnO₄^- + 5e + 8H⁺ → Mn²⁺ + 4H₂O │ 2 │ окислитель (восстанавливается)

O₂^2- - 2e → O₂⁰ │ 5 │ восстановитель (окисляется)

или

Mn⁷⁺ + 5e → Mn²⁺ │ 2 │ окислитель (восстанавливается)

O₂^2- - 2e → O₂⁰ │ 5 │ восстановитель (окисляется)

f(экв) А = 1/2 T_B/A, г/мл = C(B) ∙ f(экв) А ∙ M(A) / 1000

Магния пероксид

(MgO₂ + MgO) + 2H₂SO₄ → H₂O₂ + 2MgSO₄ + H₂O

A

5H₂O₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ → 8H₂O + 5O₂↑ + 2MnSO₄ + K₂SO₄

A B

MnO₄^- + 5e + 8H⁺ → Mn²⁺ + 4H₂O │ 2 │ окислитель (восстанавливается)

O₂^2- - 2e → O₂⁰ │ 5 │ восстановитель (окисляется)

или

Mn⁷⁺ + 5e → Mn²⁺ │ 2 │ окислитель (восстанавливается)

O₂^2- - 2e → O₂⁰ │ 5 │ восстановитель (окисляется)

f(экв) А = 1/2 T_B/A, г/мл = C(B) ∙ f(экв) А ∙ M(A) / 1000

Железо восстановленное (Ferrum reductum) – прямая перманганатометрия после растворения железа при нагревании в разведенной серной кислоте; индикатор – избыток перманганата калия; переход окраски индикатора в ТКТ от бесцветной к фиолетово-малиновой:

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂↑

A

10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ → 5Fe₂(SO₄)₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

B

MnO₄^- + 5e + 8H⁺ → Mn²⁺ + 4H₂O │ 1 │ окислитель (восстанавливается)

Fe²⁺ - e → Fe³⁺ │ 5 │ восстановитель (окисляется)

или

Mn⁷⁺ + 5e → Mn²⁺ │ 1 │ окислитель (восстанавливается)

Fe²⁺ - e → Fe³⁺ │ 5 │ восстановитель (окисляется)

f(экв) А = 1 T_B/A, г/мл = C(B) ∙ f(экв) А ∙ M(A) / 1000

Железа сульфат (FeSO₄ ∙ H₂O) – прямая перманганатометрия; индикатор – избыток перманганата калия; переход окраски индикатора в ТКТ от бесцветной к фиолетово-малиновой:

10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ → 5Fe₂(SO₄)₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

A B

MnO₄^- + 5e + 8H⁺ → Mn²⁺ + 4H₂O │ 1 │ окислитель (восстанавливается)

Fe²⁺ - e → Fe³⁺ │ 5 │ восстановитель (окисляется)

или

Mn^7- + 5e → Mn²⁺ │ 1 │ окислитель (восстанавливается)

Fe²⁺ - e → Fe³⁺ │ 5 │ восстановитель (окисляется)

f(экв) А = 1 T_B/A, г/мл = C(B) ∙ f(экв) А ∙ M(A) / 1000

Натрия нитрит (NaNO₂) – заместительное (косвенное) иодиметрическое титрование после взаимодействия определяемого вещества с избытком титрованного раствора перманганата калия в кислой среде в течение 20 мин; индикатор – крахмал (или без индикатора по окраске, вызываемой избытком титранта); переход окраски индикатора в ТКТ от бесцветной к синей (при безиндикаторном титровании – от бесцветной к желтой). Параллельно проводят контрольный опыт на титрант:

5NaNO₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ → 5NaNO₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O

A

Избыток перманганата калия определяют методом иодиметрии после добавления иодида калия:

2KMnO₄ + 10 KI + 8H₂SO₄ → 5I₂ + 2MnSO₄ + 6K₂SO₄ + 8H₂O

5I₂ + 10Na₂S₄O₆ → 10NaI + 5Na₂S₄O₆

B

MnO₄^- + 5e + 8H⁺ → Mn²⁺ + 4H₂O │ 2 │ окислитель (восстанавливается)

NO₂^- - 2e → NO₃^- │ 5 │ восстановитель (окисляется)

или

Mn^7- + 5e → Mn²⁺ │ 2 │ окислитель (восстанавливается)

N³⁺ - 2e → N⁵⁺ │ 5 │ восстановитель (окисляется)

f(экв) А = 1/2 T_B/A, г/мл = C(B) ∙ f(экв) А ∙ M(A) / 1000

Параллельно проводят контрольный опыт на титрант (раствор перманганата калия):

2KMnO₄ + 10 KI + 8H₂SO₄ → 5I₂ + 2MnSO₄ + 6K₂SO₄ + 8H₂O

5I₂ + 10Na₂S₄O₆ → 10NaI + 5Na₂S₄O₆

Метод перманганатометрии – один из самых распространенных методов окислительно-восстановительного титрования. Он позволяет проводить титрование большого числа веществ без постороннего индикатора в широком диапазоне рН растворов. Перманганат калия доступен и сравнительно недорог.