5. Лабораторна робота Перманганатометричне титрування

Титриметричний метод аналізу речовин базується на точному вимірю-ванні об’єму розчину реактиву, який витрачається на реакцію з компонен-том, що визначається. У титриметричному методі аналізу використовують так звані титровані розчини, титр яких відомий. Ці розчини називають титрантами. Титровані розчини можуть бути отримані різними спосо-бами. У залежності від цього розрізняють розчини стандартні (приготов-лені) та стандартизовані (встановлені). Титровані розчини, отримані з точ-ної наважки речовини, називають стандартними, або приготовленими. Цим способом готують титровані розчини лише тих речовин, які задо-вольняють певним умовам: ці речовини повинні бути хімічно чистими, стійкими при зберіганні як у твердому стані, так і у вигляді розчину, склад їх повинен строго відповідати визначеній формулі. Сполуки, які відповіда-ють цим умовам, називають стандартними речовинами, або нормаля-ми, і використовуються для встановлення титру інших робочих розчинів. Наприклад, стандартними речовинами для встановлення титру розчинів кислот є натрій тетраборат Na₂B₄O₇  10 H₂O і натрій карбонат Na₂CO₃. Титри розчинів лугів установлюють за такими вихідними стандартними речовинами, як кислоти оксалатна H₂C₂O₄  2H₂O чи бурштинова H₂C₄H₄O₄.

Розчини, титр яких знаходять не за точною наважкою, а встановлюють за тією чи іншою речовиною, називають встановленими або стандарти-зованими.

Процес поступового доливання розчину-титранту до розчину речови-ни, що аналізується, називається титруванням. У процесі титрування ви-користовують не надлишок реактиву, а його кількість, хімічно еквівалент-ну речовині, що визначається, яка точно відповідає рівнянню реакції. Тому під час титрування необхідно встановити момент закінчення реакції, так звану точку еквівалентності. Звичайно, її встановлюють за зміною за-барвлення індикатору (індикаторний метод), але іноді за зміною електро-провідності чи інших властивостей розчину (фізико-хімічні методи). Після досягнення точки еквівалентності титрування припиняють. За витраченим об’ємом титранту і його концентрацією розраховують результат аналізу.

Метод перманганатометричного титрування широко використову-ється в клінічному аналізі для визначення у крові сечової кислоти, каль-цію, калію і каталози в санітарно-гігієнічному аналізі – при дослідженні питних та стічних вод.

При перманганатометричному титруванні як титрант використовують розчин калій перманганату. В ході титрування малиново-фіолетове забарв-лення розчину калій перманганату знебарвлюється, а після досягнення точки еквівалентності перша надлишкова крапля його забарвлює рідину в світло-малиновий колір. При перманганатометричному визначенні індика-тори не додають.

Окисні властивості калій перманганату виявляються як у кислому, так і в лужному (або нейтральному) середовищі. При титруванні кислих розчи-нів перманганат-аніон відновлюється до безбарвних манган(ІІ)-катіонів:

2KMnO₄ + 10FeSO₄ + 8H₂SO₄  5Fe₂(SO₄)₂ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O.

Mn⁷⁺ + 5e^-  Mn²⁺ 1 2

Fe²⁺ -1e^-  Fe³⁺ 5 10

При титруванні в лужному або нейтральному середовищі перманганат-аніони відновлюються до Мангану(IV):

2KMnO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + 8KOH  2MnO₂ + 2K₂CrO₄ + 3K₂SO₄ + 4H₂O

M n⁺⁷ + 3e^-  Mn⁴⁺ 1

Cr³⁺ - 3e^-  Cr⁶⁺ 1

Отже, окисна активність калій перманганату в кислому середовищі значно вища, ніж у лужному. Титрування калій перманганатом найчастіше використовують у кислих розчинах.

Перманганатометричне титрування застосовують для визначення не тільки відновників, але й окисників. Відновники визначають прямим тит-руванням розчинів перманганатом. Окисники визначають методом оберне-ного титрування: до розчину окисника, який аналізується, доливають над-лишок допоміжного розчину-відновника з відомим титром, потім залишок відновника відтитровують розчином калій перманганату і здійснюють роз-рахунок.

Обладнання і реактиви: аналітичні терези; мірна колба місткістю 100 мл; скляна паличка; скляна піпетка на 10 мл; бюретка; термометр; електрична плитка; дистильована вода; оксалатна кислота; калій перманганат; сіль Мора; розчин сульфатної кислоти, 2н.

Приготування стандартизованого розчину калій перманганату. Спочатку приготувати із наважки стандартний розчин оксалатної кислоти (або натрій оксалату), потім приблизно 0,05 н. розчин калій перманганату і, нарешті, стандартизувати розчин калій перманганату по оксалатній кис-лоті (або натрій оксалату).