استاندارد کردن پرمنگنات با استفاده از اگزالیک اسید

مقدمه

پرمنگنات پتاسیم یک اکسید کننده قوی است و در اکثر واکنشهای شیمیایی بعنوان عامل اکسید کننده استفاده می‌شود. نام آیوپاک آن پتاسیم منگنات (VII) است. وزن مولکولی پرمنگنات پتاسیم 158.04gr/mol، شکل آن منشوری ، جامد ، به رنگ ارغوانی تیره ، محلول آبی آن به رنگ صورتی و ترکیبی بدون بو است. این ترکیب بدلیل خاصیت اکسید کنندگی بسیار خورنده است.
پرمنگنات پتاسیم بر دست یا لباس ایجاد لکه می‌کند بنابر این در استفاده از آن باید احتیاط کرد. لکه روی لباس حاصل از این ماده را می‌توان بوسیله اسید استیک یا اسید کلریدریک پاک کرده و با شستشو با آب رفع کرد. لکه ایجاد شده روی پوست پس از 48 ساعت از بین می‌رود. بعلت خاصیت خورندگی در پوست ایجاد سوزش می‌کند و در صورت خورده شدن می‌تواند باعث التهاب و آسیب به معده شود.

تبادل الکترونی

احیا کننده 1<----- ne + احیا کننده 1

اکسید کننده 2<-----ne - احیا کننده 2

اکسید کننده 2 + اکسید کننده1<----- احیا کننده 2 + احیا کننده 1

پس در نتیجه تبادل الکترونی بین یک اکسید کننده و یک احیا کننده یک واکنش شیمیایی رخ می دهد.
فرآیند اکسیداسیون (اکسایش)
فرآیندی است که در آن یک جسم (اکسید کننده) الکترون می‌گیرد و عدد اکسایش یک اتم افزایش می‌یابد.
فرآیند احیا (کاهش)
فرایندی است که در آن یک جسم (احیا کننده) الکترون از دست می‌دهد و عدد اکسایش یک اتم کاهش می‌یابد.

موازنه معادلات اکسایش- کاهش

دو روش برای موازنه واکنشهای اکسایش- کاهش بکار برده می‌شود: روش یون- الکترون و روش عدد اکسایش.

روش یون- الکترون برای موازنه معادلات اکسایش- کاهش

در موازنه معادلات به روش یون- الکترون ، دو دستور کار که کمی با هم متفاوت‌اند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی برای واکنشهایی که در محلول اسیدی انجام می‌گیرد و دیگری برای واکنشهایی که در محلول قلیایی صورت می‌پذیرد.
روش عدد اکسایش برای موازنه واکنشهای اکسایش- کاهش
موازنه شامل سه مرحله است
برای تشخیص اتمهایی که کاهیده یا اکسیده می‌شوند، اعداد اکسایش آنها را از معادله بدست می‌آوریم:
برای ان که مجموع کاهش در اعداد اکسایش برابر با مجموع افزایش این اعداد باشد، ضرایبی متناسب به هر ترکیب نسبت می‌دهیم:
موازنه معادله را ، با بررسی دقیقتر ، کامل می‌کنیم. در مراحل پیشین تنها موازنه موادی مطرح شد که اعداد اکسایش انها تغییر می‌کند

بخش تجربی

مواد و تجهیزات :

بورت – الرن مایر– بشر –پیپت – هیتر

اسید اگزالیک نرمال، اسید سولفوریک نرمال ،پر منگنات پتاسیم مجهول

روش انجام ازمایش

مرحله ( 1)

بورت خود را تمیز و از محلول پرمنگنات پر کنید.5ml از اگزالییک اسید 0.05M را درون ارلن مایر بریزید و 5ml اسیدسولفوریک به ان اضافه کنید.محلول را تا دمای 80 تا90 درجه سانتی گراد حرارت دهید و با پرمنگنات پتاسیم تیتر کنید.پرمنگنات را به آرامی اضافه کنید به طوری که رنگ صورتی آن قبل از اضافه کردن قطرات بعدی ناپدید شده باشد.

اگر در هنگام تیتراسیون مقداری از پر منگنات دیواره های ارلن پاشیده شد بلافاصله آنرا با آب مقطر بشویید.اگر رسوبی نیز احتمالا مشاهده شد،تیتراسیون را قطع کنید تامحلول کاملا بی رنگ شود.محلول در طول تیتراسیون قطع می شود و در تماس با دست خود با ارلن ،می توان به این نکته پی برد.هرگاه دما به حدود کمتر از 60 درجه نزول کرد دوبارزه آن را حرارت دهید.نقطه پایانی زمانی است که رنگ صورتی باقی بماند.در این صورت مقدار مصرف را یادداشت کنید .تیتراسیون به این روش را "روش مک براید" می نامند.

Mno₄^-2 +H⁺ +C₂o₄^-2 → Co₂+ H₂O + Mn⁺²

5×5.4× =2×5×0.05

مرحله (2):

می توانیم درصد آهن را در سنگ آهن تعیین کنید.ارلن مایر حاوی 10ml آهن را تهیه کنید.5ml اسید سولفوریک به آن اضافه می کنید.انگاه بلافاصله با پرمنگنات پتاسیم به آرامی تیتر کنید.ظهور اولین رنگ صورتی ضعیف که به مدت 15تا20 ثانیه باقی بماند ،نشانگر فرا رسیدن نقطه پایانی است.مقدار مصرف پرمنگنات را یادداشت کنید.با استفاده از مولاریته پرمنگنات،که در مرحله قبل به دست آمد،مولاریته آهن را به دست آورید.

Mno₄^- +H⁺+Fe⁺² →Mn⁺² +Fe⁺³ +H₂o

5×0.0185×4.4=1×

=0.0407

که n تعداد الکترونهای مبادله شده است.

سوالات
-1نقش اسید سولفوریک در این آزمایش چیست؟
-2چرا پر منگنات را در ارلن و اسید اگزالیک رادر بورت نمی ریزیم ؟
-3چرا برای محیط اسیدی از HCl استفاده نمی کنیم؟
-4چرا در ابتدا واکنش کند و در انتها سریع است؟
-5چرا اسید اگزالیک را بیش از 60c حرارت نمی دهیم ؟
-6چرا این تیتراسین به معرف نیاز ندارد؟

جواب سوالات
1- به عنوان کاتالیزگر عمل می کند.
2-زیرا اسید اگزالیک احیا می شود و الکترون میگیرد و پرمنگنات اکسایش پیدا کرده و الکترون از دست می دهد.
3-مقدار اسیدی هیدروژن کلرید نسبت به اسید اگزالیک کمتر است و هیدوژ ن کلرید نمی تواند احیا شود
4-در ابتدای واکنس مقدار ماده واکنسش دهنده زیاد هر چه به انتهی واکنش نزدیک می شویم مقدار واکنش دهنده کمتر شده و سرعت بیشتر می شود
5-اسید اگزالیک خود به خود به دی اکسید کربن تبدیل شده و از واکنش بیرون میرود در نتیجه تیتراسیون رخ نمی دهد.
6-زیرا اسید اگزالیک احیا می شود و الکترون میگیرد و پرمنگنات اکسایش پیدا کرده و الکترون از دست می دهد.گرفتن و از دست دادن الکترون باعث تغییر رنگ می شود که به این نوع شناساگرها ، شناساگر عمومی می گویند .

نتیجه گیری

روش دیگری که می توان با آن تیتراسیون انجام داد اکسیداسیون – احیا است که در آن ماده ای الکترون از دست می دهد (پر منگنات) و ماده ای احیا می شود و الکترون بدست می آورد (اگزالیک اسید)در این آزمایش به دلیل داشتن شناساگر عمومی پر منگنات احتیاج به شناساگر نداریم .