2. Перманганатометрія. Дати коротку характеристику. Приклади застосування в аналізі.
Перманганатометрія - метод титриметричного аналізу, в якому робочим розчином є розчин перманганату калію. Титрування розчином перманганату застосовують для визначення багатьох відновників: заліза (II), олова (II), ванадію (IV), урану (IV), марганцю (II) та ін. Деякі речовини органічного походження також здатні окислятися розчином перманганату калію. До них відносяться, наприклад, спирти, оксикислоти, альдегіди, ненасичені кислоти та ін. У залежності від умов перманганат калію відновлюється до марганцю (II) або марганцю (IV). У кислому середовищі реакція протікає за таким рівнянням:
При невеликій концентрації водневих іонів у слабокислих розчинах або лужних розчинах перманганат калію відновлюється до нерозчинного оксиду марганцю (IV):
Осад оксиду марганцю (IV) ускладнює спостереження точки еквівалентності. Тому частіше усього титрування відновників ведуть у кислому середовищі (перше рівняння). Титрування в слабокислому або лужному розчині застосовують тільки для визначення марганцю (II) і в деяких інших спеціальних випадках, які тут не розглядаються.
Перманганат калію є сильним окисником: його нормальний окисно-відновний потенціал при відновленні до марганцю (II) дорівнює +1,52В. Це дає можливість визначати за допомогою титрування перманганатом калію не тільки сильні відновники, наприклад, іони заліза (II), олова (II) або титану (III), а також слабкі відновники. Необхідно пам'ятати, що для створення кислого середовища при титруванні перманганатом калію не можна використовувати соляну кислоту, щоб уникнути побічної реакції - окислення HCl перманганатом із виділенням вільного хлору.
Перманганат калію не має властивостей вихідної речовини; препарат завжди має більшу або меншу кількість домішок оксиду марганцю (IV), від яких важко позбутися. Крім того, концентрація розчину перманганату калію змінюється при зберіганні під впливом світла, невеликих кількостей органічних речовин, що потрапляють у розчин. З цих причин розчини перманганату калію точно відомої концентрації не можна приготувати безпосередньо з наважки, взятої на аналітичних терезах. Потрібну кількість препарату відважують на технічних терезах і готують розчин приблизної концентрації. Точну концентрацію розчину встановлюють за іншими вихідними речовинами.
Для
кількісних визначень частіше всього
використовують децинормальний розчин
перманганату калію (
= 0,1моль/л). Більш розведені розчини,
наприклад, сантинормальний розчин (
= 0,01моль/л) нестійкі, їх готують перед
використанням із більш концентрованих
розчинів.
При титруванні розчином перманганату калію звичайно не застосовують ніяких спеціальних індикаторів. Точку еквівалентності встановлюють за рожевим забарвленням, що виникає від невеликого надлишку доданого розчину КМnО4. Помилку титрування, що виникає при такому способі титрування, легко визначити за допомогою холостої проби.
Розглянемо
перманганатометричне визначення
пероксиду водню, при якому
виявляє свої відновні властивості.
Пероксид водню надходить у продаж у
вигляді 30%-го розчину (його називають
"пергідроль") або 3%-го водного
розчину. Концентрація пероксиду водню
у водних розчинах із часом зменшується
внаслідок самодовільного розкладання
цієї сполуки з виділенням вільного
кисню:
Взаємодія між пероксидом водню і перманганатом калію відбувається за таким рівнянням:
-
5
2
10
або в молекулярному вигляді:
.
З
рівняння видно, що кожна молекула
пероксиду водню віддає при окисленні
два електрони. Отже, фактор еквівалентності
для
дорівнює
.
При проведенні титрування до розчину, що містить , додають для створення кислого середовища розведену сірчану кислоту і титрують робочим розчином перманганату калію до блідо-рожевого забарвлення.