Применение перманганатометрии в медицинской практике и фармации

Титрование раствором перманганата калия используют для определения множества веществ – восстановителей и окислителей (с предварительным восстановлением).

Перманганатометрия – один из лучших способов определения железа в разных объектах. После растворения образца железо оказывается в степени окисления +3, поэтому его предварительно переводят в Fe²⁺ хлоридом олова (II) или металлами. Таким же образом с предварительным восстановлением можно определять V, Mo, W, U, Ti, Sn, Sb, которые после растворения образцов получаются в высшей степени окисления.

5Н₂О₂ + 2МnО₄^- + 6Н⁺ → 5О₂ + 2Мn²⁺ + 8Н₂О,

5[Fe(CN)₆]^4- + МnО₄^- + 8Н⁺ → 5[Fe(CN)₆]^3- + Мn²⁺ + 4Н₂О,

5Аs^III + 2МnО₄^- + 16Н⁺ → 5Аs^v + 2Мn²⁺ + 8Н₂О.

Перманганатометрию используют для определения нитритов по реакции:

Прямое титрование невозможно: поскольку нитрит в кислой среде неустойчив, поэтому добавляют избыток перманганата и через некоторое время оттитровывают избыток стандартным раствором соли Мора.

Раствор перманганата можно использовать для определения ионов, образующие малорастворимые оксалаты (Сa, Mg, Zn, Ba, Pb, Ag, Sr, Co). Обратным перманганатометрическим титрованием определяют восстановители, реагирующие с KMnO₄ медленно – иодиды, цианиды, фосфиты и др

Перманганатометрия используется для определения общей окисляемости воды или почвы. При этом с MnO₄^– – ионом в кислой среде реагируют все органические компоненты.

В биохимии и в клиническом анализе методом перманганатометрии определяют содержание мочевой кислоты в моче, ионы Ca²⁺ в кровяной сыворотке, сахара в крови.

Лабораторная работа.

«Перманганатометрическое титрование»

Цель работы Научиться проводить стандартизацию раствора перманганата калия. Уметь применять навыки перманганатометрического титрования для определения концентрации исследуемого раствора.

Реактивы и оборудование

Бюретки на 25 мл в штативе, химические воронки, пипетки Мора на 5мл и 10мл, колбы конические для титрования на 100мл,резиновые груши,стаканчики для слива;водяная баня, спиртовой термометр, стандартный раствор щавелевой кислоты H₂C₂O₄ , 0,05N концентрации, раствор KMnO₄, 2н раствора H₂SO₄, исследуемый раствор Н₂О₂.

Работа 1. Установление нормальности и титра KMnO₄ по 0,05н раствору щавелевой кислоты

Нормальность и титр KMnO₄устанавливают по щавелевой кислоте. В основе процесса титрования лежит реакция между KMnO₄ и H₂C₂O₄·H₂O в кислой среде:

2KMnO₄ + 5H₂C₂O₄ + 3H₂SO₄ = 2MnSO₄ + 10CO₂ + K₂SO₄ + 8H₂O

Ход определения

Бюретку заполняют раствором KMnO₄. Кончик бюретки должен быть полностью заполнен раствором перманганата.

В коническую колбу для титрования с помощью пипетки вносят 5мл раствора щавелевой кислоты H₂C₂O₄. Добавляют 2–2,5 мл 2н раствора H₂SO₄ и нагревают на водяной бане до 70^o–80^oC, не допуская кипения раствора. Горячий раствор титруют перманганатом калия, добавляя его по каплям и непрерывно перемешивая. Первые капли KMnO₄ обесцвечиваются не сразу. Пока не произошло обесцвечивание, не рекомендуется приливать последующие капли. Титрование прекращают, когда прибавление очередной капли раствора KMnO₄ вызывает уже неисчезающую розовую окраску содержимого колбы в течение 1–2 минут. Объем KMnO₄, затраченный на титрование отмечают на бюретке по верхнему мениску.

Титрование повторяют 3 раза и данные записывают в таблицу 1.

Таблица 1

Результаты опыта

Нормальность и титр раствора перманганата калия вычисляют, исходя из среднего объема раствора KMnO₄, затраченного на титрование

Работа 2. Определение перекиси водорода в растворе.

Перекись водорода в кислой среде окисляется перманганатом калия. В соответствии с уравнением реакции:

Задачи для самостоятельного решения.

Пример 1

Какая масса (г) пероксида водорода содержится в пробе, если при титровании израсходовано 14,50 мл перманганата калия с Т(КMnО₄/Fe) = 0,08376 г/мл ?

Решение.

При прямом титровании число молей эквивалента определяемого вещества (пероксида водорода) равно числу молей эквивалента титранта (перманганата калия). При перманганатометрическом титровании пероксида водорода протекает реакция

5Н₂О₂ + 2МnО₄^- + 6Н⁺ → 5О₂ + 2Мn²⁺ + 8Н₂О

и соответствующие полуреакции:

МnО₄^- + 8Н⁺ + 5е → Мn²⁺ + 4Н₂О

Н₂О₂ – 2e^- →О₂ + 2Н⁺

Из уравнений следует, что f_э(КMnО₄) = 1/5, а f_э(Н₂О₂) = ½, поскольку один электрон химически эквивалентен условным частицам ¹/₅ КMnО₄ и ½ Н₂О₂. Следовательно,

n(¹/₅КMnО₄) = Т(KMnO₄/Fe)∙V(KMnO₄)/М(Fe)

и n(¹/₂ H₂O₂) =m(H₂O₂)/М(¹/₂ Н₂О₂)

Поскольку n(¹/₅ KMnO₄) = n(¹/₂ H₂O₂), то после преобразований получаем

= Т(KMnO₄/Fe)∙V(KMnO₄)/М(Fe)∙М(1/2 Н₂О₂)

= (0,08376∙14,50/55,847)∙17,0073=0,3699 г.

1. Рассчитайте навеску KMnO₄, необходимую для приготовления 1 л 0,02н раствора.

2. На титрование 4,5 мл 0,1н раствора щавелевой кислоты израсходовано 55 мл KMnO₄. Рассчитайте нормальность и титр раствора KMnO₄.

3. Сколько граммов KMnO₄ надо взять, чтобы приготовить 1,5л 0,05Н раствора его для титрования в кислой среде?

4. До какого объема следует разбавить 500мл 0,1Н раствор K₂Cr₂O₇ для получения раствора с титром 0,005г/мл?

5. К раствору, содержащему 0,1510г технического Na₂SO₃ прилили 100мл 0,0985Н раствора I₂, избыток которого оттитровали 48,6мл 0,0204Н раствора Na₂S₂O₃. Вычислить процентное содержание Na₂SO₃ в образце?