Методы окисления - восстановления в объемном анализе

Титрование перманганатом (перманганатометрия)

Перманганат-ион MnO₄^- в сильнокислых растворах окисляет многие вещества, восстанавливаясь при этом до иона двухвалентного марганца:

MnO^-₄ + 8Н⁺ + 5е = Mn²⁺ + 4Н₂О

В связи с высоким значением восстановительного потенциала (φ⁰ = 1,551 В) его можно применять для титрования почти всех веществ, способных окисляться.

Основным условием титрования перманганатом является высокая кислотность среды; количество кислоты, необходимое для определения, нельзя рассчитывать по уравнению реакции. Необходимо, чтобы раствор был приблизительно 1н. по кислоте, иначе в конце титрования, вследствие расхода кислоты на реакцию, концентрация водородных ионов сильно уменьшается, что приводит к понижению потенциала, а также к протеканию побочного процесса выделения осадка MnO₂.

Чаще всего для подкисления применяют серную кислоту. Соляная кислота менее пригодна для этой цели, т.к. при этом возможно окисление ионов хлора перманганатом или различными промежуточными оксидами.

Азотная кислота сама является сильным окислителем и может вызвать побочные процессы.

При титровании перманганатом обычно не применяют индикатор, т.к. собственная окраска раствора реагента достаточно интенсивна. Точку конца титрования устанавливают по появлению окраски при добавлении одной избыточной капли титранта к аликвоте исследуемого раствора.

Особенности реактива

Марганцевокислый калий не обладает абсолютно свойствами исходного вещества, соль часто содержит незначительные количества различных примесей, главной из которых является MnO₂. Концентрация растворов KMnO₄ некоторое время после приготовления медленно изменяется вследствие ряда причин. Вследствие этого раствор KMnO₄ точно заданной концентрации не готовят непосредственно по точной навеске вещества. Нормальную концентрацию устанавливают по какому-либо другому веществу – вторичному стандарту.

Хранят растворы KMnO₄ в темной стеклянной посуде, защищенной от попадания пыли.

Определение пероксида водорода

Качество препарата пероксида водорода определяется массовой долей Н₂О₂. Со временем пероксид водорода частично разлагается с выделением кислорода:

Н₂О₂ → Н₂О + О₂

Этот процесс особенно заметен, если хранить пероксид водорода на свету, а не в защищенном от света месте. Для проверки качества реактива определяют ω(Н₂О₂) в препарате.

Сущность метода

Пероксид водорода Н₂О₂ обладает одновременно свойствами окислителя и восстановителя, т.к. степень окисления атома кислорода в Н₂О₂ является промежуточной между степенью его окисления в Н₂О и О₂.

Когда Н₂О₂ является окислителем, то его восстановление характеризуется полуреакцией:

Н₂О₂ + 2е + 2Н⁺ = 2Н₂О

Действуя в качестве восстановителя, Н₂О₂ окисляется с выделением кислорода:

Н₂О₂ – 2е → О₂ + 2Н⁺

Перманганатометрическое определение пероксида водорода состоит в окислении его до свободного кислорода:

2MnO₄^- + 5H₂O₂ + 6H⁺ = 2Mn²⁺ + 5O₂ + 8H₂O

или:

2КМnО₄ + 5Н₂О₂ + 3Н₂SO₄ = 2МnSO₄ + 5O₂ + 8Н₂О

В точке эквивалентности: