Перманганатометрия

В этом методе титрантом служит раствор перманганата калия (KMnO₄), который применяют для определения многих неорганических и органических веществ. В основе лежит реакция окисления восстановителей ионом MnO₄^–. В процессе титрования исследуемого раствора малиново-фиолетовая окраска перманганата калия обесцвечивается, так как ионы Mn²⁺ бесцветны. Однако после достижения точки эквивалентности одна избыточная капля раствора KMnO₄ окрашивает титруемую жидкость в бледно-малиновый цвет. Титрование проводят в кислой среде, потому что окислительная активность KMnO₄ в этой среде выше, чем в щелочной и нейтральной:

MnO₄^– + 8H⁺ + 5е = Mn²⁺ + 4H₂O, E⁰ MnO₄^–/Mn²⁺ = 1,52 (В);

MnO₄^– + 2Н₂О + 3е = MnO₂ + 4ОН^–, E⁰ MnO₄^–/MnO₂ = 0,69 (В).

Лабораторная работа 10 Приготовление рабочего раствора перманганата калия и стандартизация его по оксалату натрия

Перманганат калия не относится к числу "исходных" веществ, поэтому его титрованный раствор нельзя приготовить по точной навеске. Сначала готовят его раствор с приблизительной молярной концентрацией эквивалента С_э (0,02–0,05 моль/л), а через 7–10 дней устанавливают его титр по щавелевой кислоте или ее соли (оксалату натрия) в кислой среде.

1. Приготовление стандартного раствора оксалата натрия (Na₂C₂O₄).

Перманганат калия взаимодействует с оксалат-ионами в кислой среде следующим образом:

MnO4– + 8H+ + 5е = Mn2+ + 4H2O	2
C2O42– – 2е = 2CO2	5

2MnO₄^– + 5C₂O₄^2– + 16H^{+ = 2Mn2+} + 10CO₂ + 8H₂O

или

5Na₂C₂O₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ = 2MnSO₄ + 5Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 10CO₂ + 8H₂O.

Из второй полуреакции видно, что молярная масса эквивалента оксалата натрия равна половине его молярной массы (в ре­акции участвуют два электрона). Из перекристаллизованного и высушенного в сушильном шкафу при 105110 °С Na₂C₂O₄ готовят 100 мл раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,02 моль/л. Величину навески рассчитывают по фор­муле:

m(Na₂C₂O₄) = C_э (Na₂C₂O₄)^. Mэ(Na₂C₂O₄)^. V(р-ра),

где Mэ(Na₂C₂O₄) = M(Na₂C₂O₄)/2 = 134/2 = 67 г/моль;

m(Na₂C₂O₄) = 0,02^. 67^. 0,1 = 0,134 г.

На аналитических весах взвешивают рассчитанную навеску, переносят в мерную колбу, растворяют, доводят объем дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают.

Молярную концентрацию эквивалента и титр приготовленного раствора оксалата натрия вычисляют по формулам:

С_э (Na₂C₂O₄) = (моль/л);

Т = (г/мл).

2. Стандартизация раствора перманганата калия.

Бюретку заполняют раствором KMnO₄ и устанавливают на нулевой отметке по верхнему мениску. В колбу для титрования отбирают пипеткой 10,0 мл приготовленного стандартного раствора оксалата натрия (Na₂C₂O₄), приливают 10,015,0 мл раствора серной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 2 моль/л. Полученную смесь нагревают до 70­­–80 °С и титруют рабочим рас­твором перманганата калия. Так как в начале титрования реакция идет медленно, поэтому каждую следующую каплю раствора КМnО₄ прибавляют лишь после того, как совершенно исчезнет окраска от предыдущей. Титрование прекращают, когда одна капля перманганата калия окрасит весь раствор в бледно-розовый цвет, не исчезающий в течение 12 мин. Титрование повторяют 23 раза, полученные результаты записывают в таблицу 7 и рассчитывают концентрацию и титр раствора перманганата калия.

Таблица 7

№ опыта	V (Na2C2O4), мл	V (KMnO4), мл
1	10
2	10
3	10
Среднее значение	10

С_э(KMnO₄) = (моль/л);

T(KMnO₄) = (г/мл).

При использовании щавелевой кислоты для стандартизации рас­твора перманганата калия вычисления и опыт проводят аналогич­но.

Так как реакция протекает в кислой среде, то перманганат калия принимает 5 электронов, следовательно, молярная масса эквивалента равна:

Мэ (KMnO₄) = М(KMnO₄)/5 = 158,0 /5 = 31,6 г/моль.