Перманганатометрія

Пермангана́тометрі́я — титриметричний метод кількісного аналізу, заснований на застосуванні розчинів перманганатів (наприклад, перманганату калію) для визначення вмісту сполук, що мають відновні властивості. Для визначення вмісту окисників використовується зворотнє визначення: перманганатами відтитровують надлишок заздалегідь відомої кількості оксалатної кислоти, що не окиснився до діоксиду вуглецю.

Визначення

Залежно від pH середовища, перманганат-іони мають різні продукти відновлення. Визначення проводиться у кислому, нейтральному та слабколужному середовищах:

• у сильнокислому середовищі відбувається відновлення до Mn²⁺:

$\mathrm{M}\mathrm{n}{O}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{-}}\mathrm{+}\mathrm{8}{\mathrm{H}}^{\mathrm{+}}\mathrm{+}\mathrm{5}{\mathrm{e}}^{\mathrm{-}}\mathrm{⟶}\mathrm{M}{\mathrm{n}}^{\mathrm{2}\mathrm{+}}\mathrm{+}\mathrm{4}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$; E⁰ = 1,51 В

• у слабкокислому та нейтральному середовищах утворюється малорозчинний оксид MnO₂ бурого кольору:

$\mathrm{M}\mathrm{n}{O}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{-}}\mathrm{+}\mathrm{4}{\mathrm{H}}^{\mathrm{+}}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{e}}^{\mathrm{-}}\mathrm{⟶}\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\downarrow }\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$; E⁰ = 1,69 В

• у слабколужному середовищі:

$\mathrm{M}\mathrm{n}{O}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{-}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{e}}^{\mathrm{-}}\mathrm{⟶}\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\downarrow }\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{\mathrm{-}}$; E⁰ = 0,60 B

• у сильнолужному середовищі йони $\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4{\phantom{A}}^{-}$ відновлюються до йонів $\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4{\phantom{A}}^{2-}$, що супроводжується зміною забарвлення розчину з фіолетового на світло-зелене:

$\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4{\phantom{A}}^{-}+\mathrm{e}{\phantom{A}}^{-}⟶\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4{\phantom{A}}^{2-}$; E⁰ = 0,54 В

Умови

Розчини перманганату калію

Необхідний показник кислотності середовища створюється додаванням сульфатної кислоти. Інші сильні кислоти практично не використовуються: нітратна кислота може додатково окиснювати досліджувану сполуку, що негативно впливає на точність резульnатів, а хлоридна кислота окиснювається перманганатом:

$\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{\mathrm{-}}\mathrm{-}\mathrm{2}{\mathrm{e}}^{\mathrm{-}}\mathrm{\to }\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}$

Витрати перманганату на окиснення хлорид-іонів спричинюють завищення результатів.

Здебільшого реакцію проводять у сильнокислотному середовищі, що дозволяє не використовувати у визначенні додаткових індикаторів: при взаємодії з окиснюваними речовинами MnO₄^--іон відновлюється до безбарвного Mn²⁺, а наступна після точки рівноваги крапля перманганату забарвлюватиме розчин у рожевий колір. Для більшої точності встановлення кінцевої точки титрування застосовуються також потенціометричний та амперометричний методи.

Застосування

Перманганатометрією можна визначати вміст у розчинах відновники: пероксид водню, нітрити, солі Fe²⁺:

$\mathrm{2}\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{5}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}{\mathrm{K}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{5}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{8}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

$\mathrm{2}\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{5}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}{\mathrm{K}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{5}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

$\mathrm{2}\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{1}\mathrm{0}\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{8}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{5}\mathrm{F}{\mathrm{e}}_{\mathrm{2}}\mathrm{(}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}{\mathrm{)}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}{\mathrm{K}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{8}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Цим методом також визначають арсеніти, йодиди, броміди, фосфіти у кислому середовищі; сульфіди, сульфіти, ціаніди, деякі органічні сполуки у слабколужному середовищі.

Вміст кальцію у воді або медичних препаратах визначається титруванням залишковою кількості оксалатної кислоти, котра додавалася у відомому надлишку для зв'язування іонів кальцію у малорозчинний оксалат кальцію:

$\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{\mathrm{2}\mathrm{+}}\mathrm{+}{\mathrm{C}}_{\mathrm{2}}{O}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}\mathrm{-}}\mathrm{\to }\mathrm{C}\mathrm{a}{\mathrm{C}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{\downarrow }$

$\mathrm{2}\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{5}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{C}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}{\mathrm{K}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{1}\mathrm{0}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{8}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Аналогічним чином проводиться визначення деяких окисників за допомогою зворотнього титрування: до досліджуваного розчину додається у надлишку відома кількість оксалатної кислоти (рідше солі Мора), а її залишок після окиснення титрується розчином перманганату.

Стандартизація розчину

Концентрацію розчинів перманганатів встановлюють за титруванням розчину оксалатної кислоти, приготованого з точної наважки ретельно просушеної речовини, у присутності сульфатної кислоти.

Джерела

• Шаблон:Книга
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-ru
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-ru