PERMANGANOMETRIA

Permanganometria este o metodă de analiză volumetrică, bazată pe reacţii de oxido-reducere, în care oxidantul este permanganatul de potasiu, în mediu alcalin, acid sau neutru.

I. Determinarea factorului de corecţie, titrului şi concentraţiei la % a unei soluţii de KMnO4

aproximativ N/10.

Principiul metodei

Se oxidează un volum măsurat de soluţie etalon de acid oxalic N/10, cu ajutorul unei soluţii de permanganat de potasiu ~ N/10 în mediu de H2SO4 (şi la cald). Reacţia care are loc este următoarea:

e-

reducere 2-

=

oxidare e-

Manganul se reduce de la valenţa 7+ la valenţa 2+ prin acceptarea a 5 e-.

e- Mn2+

Anionul oxalic cedează electroni şi se oxidează:

COO-

- 2 e- 2C 0O2

COO-

Reactivi- Acid oxalic N/10 soluţie etalon

Un litru de soluţie trebuie să conţină:

6,3034 g (COOH)2. Modul de preparare s-a tratat la capitolul alcalimetrie.

- Permanganat de potasiu N/10 (0,1 N; 10-1N). Un litru de soluţie de permanganat N/10, trebuie să conţina 1/10 din echivalentul-gram al KMnO4.Pentru a prepara soluţia de permanganat de potasiu trebuie să calculăm echivalentul-gram. În reacţiile de oxido-reducere echivalentul-gram se defineşte prin cantitatea de substanţă care primeşte sau pierde un electron-gram. În cazul reacţiei redox care stă la baza metodei, se constată că:

1

e- + 8H+ Mn2+ + 4H2O

Deci, o moleculă-gram de KMnO4 reacţionează cu 5 electroni-gram şi atunci echivalentul KMnO4 în mediu acid va fi egal cu:

E KMnO4 = g

ceea ce înseamnă că 31,6 g KMnO4 reacţionează cu un electron-gram.

Pentru prepararea unui litru de soluţie de KMnO4 ~ N/10, se cântăresc la o balanţă tehnică, deci fără mare precizie 5,2 g KMnO4, se trece substanţa într-un balon cotat de un litru, se solvă şi apoi se adaugă apă distilată până la cotă.

Permanganatul de potasiu în stare solidă este o substanţă stabilă şi pură, deci s-ar putea cântări exact. În soluţie însă nu este stabil, îşi modifică concentraţia în timp, reacţionând cu substanţele reducătoare existente în apă. Din această cauză soluţia se prepară în 10 zile înainte de folosire, timp în care are loc oxidarea substanţelor reducătoare din apă. Înainte de folosire soluţia se filtrează printr-o placă poroasă (3G sau 4G) sau prin vată de sticlă, pentru a se îndepărta dioxidul de mangan format.

Stabilitatea soluţiei de KMnO4 este influenţată şi de lumină; de aceea soluţia de KMnO4

trebuie să se păstreze în sticle brune şi închise ermetic.

- Acid sulfuric 20%. Se dizolvă 20 ml H2SO4 concentrat în 70 ml apă distilată, cu multă atenţie. Acidul sulfuric conţine de obicei mici cantităţi de SO2 liber care poate reacţiona cu KMnO4

oxidându-se în SO3. Din acest motiv acidul sulfuric folosit în oxidările cu permanganat, trebuie tratat în prealabil cu KMnO4 la cald, până rămâne colorat în roz-violet slab. Aceasta arată că tot SO 2

existent a fost oxidat. Astfel evităm erorile care s-ar înregistra prin consumarea unei cantităţi prea mari de KMnO4.

Modul de lucru

Se pipetează foarte exact 5 ml (COOH)2 N/10 (0,1 N; 10-1N), care se introduc într-un flacon de titrare; se adaugă 2,5 ml H2SO4 20%, se încălzeşte la 75-80 C, pe o baie de apă, sau direct la flacără pe o sită de azbest şi se titrează picătură cu picătură cu soluţie de KMnO4, din biuretă, până la apariţia culorii roz-violet. Dacă în timpul titrării se răceşte conţinutul balonului, acesta se va încălzi din nou.

În această metodă KMnO4 fiind o substanţa colorată serveşte şi ca indicator. În momentul când tot acidul oxalic a fost consumat, picătura de KMnO4 nemaiavând cu cine reacţiona va colora soluţia în roz. Se citeşte la biuretă volumul de KMnO4 folosit la titrare.

CalcululPentru oxidarea a 5 ml de (COOH)2 N/10, s-au folosit 5,2 ml KMnO4 ~ N/10. Conform

relaţiei cunoscute:

2

(COOH)2 N/10 KMnO4 ~ N/10

=

Se poate scrie: KMnO4 ~ N/10

f = 0,9615

Pentru a calcula titrul soluţiei de KMnO4 ~ N/10 ca şi în reacţiile de neutralizare se va aplica legea echivalenţei. Pentru însuşirea mai temeinică a noţiunilor şi calculelor vom repeta raţionamentul. Din reacţia dată la principiul metodei reiese că:

g KMnO4 reacţionează cu 63,034 g (COOH)2

Deci: Eg (COOH)2 …………………………… Eg (KMnO4) 63,034 g (COOH)2………………………31,6 KMnO4

……………………………x g

(g de (COOH)2 (g de KMnO4 din 5,2 ml soluţie din 5 ml) N/10 folosiţi la titrare)

g KMnO4 din 5,2 ml

reprezintă titrul teoretic al soluţiei de KMnO4 ~ N/10.

Daca: 5,2 ml sol. KMnO4 ~ N/10……………0,00316 g KMnO4

1 ml …………………………………… x g

g/ml

= 0,0030383Concentraţia % = = 3,0383 g.Rezultatele: f = 0,9615KMnO4 ~ N/10 Tr = 0,003038; C% = 3,0383 g

Soluţia de permanganat titrată se foloseste şi la determinarea activităţii unor enzime din lichidele biologice. În reacţiile respective se eliberează oxigen. Se consideră necesară şi exprimarea

3

titrului teoretic şi real al soluţiei de permanganat de potasiu ~ N/10, în grame de oxigen eliberat de un ml soluţie. Un litru de soluţie de KMnO4 ~ N/10, eliberează 1/10 din echivalentul-gram al oxigenului:

Eg(oxigen) = g; 1/10 din echivalentul-gram va fi egal cu 8/10 = 0,8 g de

oxigen eliberat.

1 ml de soluţie N/10 va elibera: = 0,0008 g oxigen.

Tt = 0,0008 g oxigen

Tr = g oxigen

4