گزارش کار آز شیمی عمومی -تیتراسون اکسایش کاهش-

تیتراسیون اکسایش-کاهش(منگانومتری)

مقدمه:

منگانومتری به معنی تعیین غلظت پرمنگنات در محیط می باشد.

اما چون این تعیین غلظت بیشتر در تیتراسیونهای اکسیداسیون احیا انجام میشود،به طور کلی به تیتراسیونهای اکسایش کاهش،منگانومتری می گویند: 

تیتراسیونهای اکسایش کاهش بر اساس اکسایش یا کاهش مواد بنا شده اند.فرایند اکسیداسیون(اکسایش)فرایندی است که در آن یک جسم(احیا کننده) الکترون از دست می دهد و عدد اکسایش یک اتم کاهش میابد.

یون پرمنگنات در محلول اسیدی عامل اکسنده خوبی است و مناسب ترین اسید برای این کار اسید سولفوریک((H₂SO₄است  زیرا محلول رقیق بر روی پرمنگنات اثری ندارد. 

محلول پتاسیم پرمنگنات رنگ بنفش تندی دارد که بر اثر کاهش بی رنگ میشود.به همین دلیل در منگانومتری استفاده از معرفها ی نشان دهنده اتمام واکنش نیاز نیست،اتمام واکنش از روی ظاهر ویا محو شدن رنگ پر منگنات تشخیص داده میشود.

پرمنگنات پتاسیم اکسید کننده پر قدرتی است که شاید در بین تمام عوامل اکسید کننده استاندارد،بیشترین کاربرد را در شیمی داشته باشد،دسترسی آسان،قیمت ارزان،قدرت اکسندگی بالا و عدم نیاز به شناساگر در تیتراسیونها عواملی است که استفاده از این واکنشگر را گسترش  داده است.این واکنشگر معایبی نیز دارد.از جمله این معایب میتوان به پایداری محدود محلول های استاندارد و وابستگی شدید توان اکسیدکنندگی آن به اسیدیته و محیط اشاره کرد. 

اکثر شناساگرهای مورد استفاده در تیتراسیونهای اکسایش-کاهش خود عوامل اکسنده یا کاهنده اند که  به جای حساس بودن به تغییر غلظت،نسبت به تغییر پتانسیل سیستم جواب میدهند.به این دلیل در عمل به جای تابعP مانندpH ،پتانسیل الکترود سیستم را در محور yهای منحنی برای یک تیتراسیون اکسایش-کاهش رسم میکنند.این پتانسیل E از معادله ی نرنست به دست می آید. 

هدف آزمایش:

تعیین غلظت آهن است که با استفاده از تیتراسیون اکسایش-کاهش به روش منگانومتری قابل محاسبه است. 

مواد و وسایل مورد نیاز:

محلول استاندارد پرمنگنات پتاسیم،محلول مجهول سولفات آهن(׀׀)،محلول اسید سولفوریک 4N

ارلن،پیپت،بورت و مکنده 

روش کار:

محلول استاندارد(پرمنگنات پتاسیم 0.011N)را در بورت می ریزیم و مقدار حجم آن را مشخص میکنیم،سپس 10cc محلول مجهول(سولفات آهن(׀׀)) در ارلن می ریزیم و 2cc محلول اسید سولفوریک 4N به آن اضافه میکنیم تا محیط اسیدی شود در این آزمایش از شناساگر استفاده نمی کنیم زیرا KMnO₄ در تیتراسیون با تغییر رنگ قابل رویت خود به عنوان شناساگر عمل میکند،سپس محلول استاندارد را به تدریج از بورت به ارلن اضافه میکنیم،طی افزایش محلول استاندارد محتویات ارلن را به آرامی و به طور مستمر به هم میزنیم تا زمانی که رنگ محلول داخل ارلن تغییر کند،پس از اینکه محلول به رنگ صورتی کم رنگ درآمد شیر بورت را میبندیم و حجم محلول استاندارد مصرف شده را از بورت میخوانیم که معادل 8.5cc است. 

 5Fe ²⁺→5Fe ³⁺ +5e ^-نیم واکنش اکسایش

MnO₄^- +8H⁺→Mn²⁺ +4H₂O   نیم واکنش کاهش

8H⁺+5Fe²⁺+MnO₄^-→5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O   واکنش کلی

محاسبات:

سوال: 10cc از محلول سولفات آهن را با پرمنگنات 0.011N تیتر کردیم، غلظت آهن را بدست آورید؟

(پرمنگنات پتاسیم)N₁V₁=N₂V₂ (سولفات آهن) 

N₁×10=0.011×8.5 → N₁=0.00935N

E_FeSO4=M.n^-1=152×1^-1=152

N=C.E^-1→C=0.00935×152=1.42 g.L^-1

نکات:

1)روش منگانومتری بر اساس واکنشهای کاهش یون پرمنگنات استوار است. پرمنگنات پتاسیم در محلول های اسیدی متحمل یک کاهش 5 الکترونی میشود و به یون تقریبا بی رنگ منگنز(׀׀) احیامیشود:

MnO₄^- + 8H⁺ + 5e → Mn²⁺ + 4H₂O

در محلول های اسیدی ضعیف،خنثی یا قلیایی ضعیف یک کاهش 3 الکترونی رخ میدهد و رسوب قهوه ای دی اکسید منگنز تشکیل میشود:

MnO₄^- + 2H₂O + 3e → MnO₂ + 4OH^-

پرمنگنات پتاسیم در محلول های شدیدا قلیایی نیز کاربرد زیادی دارد. در این محلول ها دو واکنش متوالی صورت می گیرد:

 MnO₄^- + e → MnO₄^2-(1

 MnO₄^2- + 2H₂O + 2e → MnO₂ + 4OH^-(2

2)در منگانومتری معمولا پرمنگنات را، در محیط های کاملا  اسیدی به کار می برند، زیرا در غیر این صورت بجای بی رنگ شدن، رسوب قهوه ای تیره MnO₂ ظاهر شده و باعث خطای آزمایش می شود که تشخیص نقطه اکی والان را مشکل می کند. 

تهیه و تنظیم: خانم رفیعی و آقای جوانمرد