ПЕРМАНГАНАТОМЕТРИЯ
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЕ ТИТРОВАНИЕ (РЕДОКСИМЕТРИЯ)
В основе данного метода лежат окислительно–восстановительные реакции. В качестве титрантов используют растворы веществ, обладающих окислительно-восстановительными свойствами. Названия методов происходит от названия рабочих титрованных растворов: перманганатометрия − раствор КМпО4; иодометрия − раствор иода; хроматометрия − K2Cr2O7; броматометрия − KBrO3 и т.д.
Процесс окислительно–восстановительного титрования моделируется с помощью кривых титрования, которые выражают зависимость окислительно–восстановительных потенциалов, рассчитанных по уравнению Нернста, от объема добавленного титранта. По кривым титрования подбирают подходящий индикатор.
Перманганатометрический анализ основан на реакции перманганата калия с восстановителями. Окислительные свойства КМпО4 зависят от среды, в которой протекает реакция:
рН меньше 4 МпО4- + 8Н+ + 5е- = Мп2+ + 4Н2О Е0 = 1,51 В
рН 5 – 8 МпО4- + 2Н2О + 3е- = МпО2 + 4ОН- Е0 = 0,60 В
рН больше 9 МпО4- + е- = МпО4- Е0 = -0,558 В
Особенности метода:
1. Титрованный раствор перманганата калия по точной навеске приготовить невозможно, так как в препарате всегда содержится МпО2, которая яляется катализатором процесса разложения перманганата. Эту примесь удаляют фильтрованием после выдержки раствора в темной склянке в течение 7 суток.
2. Для системы: МпО4- ® Мп2+ потенциал зависит от рН и является максимальным в сильно кислой среде, поэтому титрование осуществляется в кислой среде, для создания которой используют H2SO4 (HCl использовать нельзя, поскольку Cl- — восстановитель).
3. КМпО4 окрашен, ион Мп2+ не окрашен, поэтому титрование проводят без индикатора.
Стандартизацию раствора перманганата осуществляют раствором оксалата натрия и щавелевой кислоты:
2МпО4- + 5 С2О42- + 16Н+ = 2Мп2+ + 10СО2 + 8Н2О
Реакция относится к автокаталитическим, она катализируется ионами Мп2+. Первые капли перманганата даже в горячем растворе обесцвечиваются очень слабо. По мере возрастания концентрации ионов Мп2+ скорость реакции увеличивается.
Перманганатометрическим методом определяют и восстановители и окислители.
Определение восстановителей (прямое титрование). Используют для определения некоторых металлов: железа, олова, урана; оксалатов, нитратов и других веществ. Большое практическое применение находит метод определения железа. На анализ обычно поступает железо Fe3+, поэтому перед титрованием его восстанавливают до Fe2+, Пробу, содержащую Fe3+ титруют в сернокислом растворе в соответствии с уравнением реакции:
5Fe2+ + МпО4- + 8Н+ = 5Fe3+ + Мп2+ + 4Н2О
Определение окислителей (обратное титрование). Окислители восстанавливают титрованным раствором щавелевой кислоты и избыток восстановителя оттитровывают раствором перманганата калия. Этим методом анализируют диоксид свинца, пиролюзит, сурик и другие окислители.