Manganometrie

Manganometrie je metoda redoxní odměrné analýzy, jako odměrný roztok využívá manganistan draselný. Titrace se zpravidla provádí v kyselém prostředí, kdy dochází k redukci manganistanu na manganatou sůl. V tomto případě není nutné používat indikátor, bod ekvivalence určíme růžovým zabarvením roztoku, které způsobí první nadbytečná kapka odměrného roztoku.

MnO₄^– + 8 H⁺ + 5 e^– → Mn²⁺ + 4 H₂O

V neutrálních nebo slabě zásaditých roztocích probíhá redukce jen na manganičité ionty:

MnO₄^– + 2 H₂O + 3 e^– → MnO₂ + 4 OH^–

Roztoky manganistanu nejsou příliš stabilní, pomalu se z nich uvolňuje kyslík a vzniká oxid manganičitý (burel), který tento rozklad katalyzuje a tím urychluje. Proto je nutné pravidelně stanovovat přesnou koncentraci manganistanu na vhodnou základní látku.

Jako základní látky se využívají dihydrát kyseliny šťavelové nebo šťavelan sodný, příp. draselný. Tyto látky je možné velmi přesně navážit a využít ke stanovení přesné koncentrace odměrného roztoku.

5 HOOC–COOH + 2 MnO₄^–  + 6 H⁺ → 10 CO₂ + 2 Mn²⁺ + 8 H₂O

Příklady stanovení

Stanovení železnatých a železitých solí

Železnaté soli můžeme titrovat klasicky, dochází k oxidaci na železité soli:

5 Fe²⁺ + MnO₄^–  + 8H⁺ → Mn²⁺ + 5 Fe³⁺ + 4 H₂O

Železité soli už samozřejmě manganistan nedokáže oxidovat, prvním krokem je tedy jejich redukce. K tomu se nejčastěji využívá chlorid cínatý:

2 Fe³⁺ + Sn²⁺ → 2 Fe²⁺ + Sn⁴⁺

Nadbytek redukčního činidla je samozřejmě nutné odstranit, aby nedošlo k ovlivnění titrace. Chlorid cínatý se odstraňuje srážením kalomelu (Hg₂Cl₂) roztokem chloridu rtuťnatého:

2 HgCl₂ + Sn²⁺ → Hg₂Cl₂ + Sn⁴⁺ + 2 Cl^–

Získané železnaté soli se dále titrují klasicky.

Stanovení peroxidu vodíku

Manganistan oxiduje peroxid za vzniku plynného kyslíku:

5 H₂O₂ + 2 MnO₄^–  + 6 H⁺ → 5 O₂ + 2 Mn²⁺ + 8 H₂O

Stanovení organických látek

Manganometricky lze stanovit koncentraci kyseliny šťavelové a jejich solí, mravenčnanu, glycerolu a dalších látek.

Organické látky jsou zpravidla oxidovány až na oxid uhličitý:

5 HOOC–COOH + 2 MnO₄^–  + 6 H⁺ → 10 CO₂ + 2 Mn²⁺ + 8 H₂O

Příklad výpočtu

0,5258 g chloridu železnatého (FeCl₂) bylo kvantitativně rozpuštěno v odměrné baňce o objemu 100 cm³. Na titraci bylo pipetováno 20 cm³ odměrného roztoku KMnO₄ o koncentraci 0,01 M. Průměrná spotřeba byla 14,61 cm³. Vypočítejte čistotu chloridu železnatého.

Řešení

Nejprve potřebujeme rovnici, viz výše:

5 Fe²⁺ + MnO₄^–  + 8H⁺ → Mn²⁺ + 5 Fe³⁺ + 4 H₂O

Z rovnice vidíme, že faktor titrace (poměr stechiometrických koeficientů) bude:

$$f_t = \frac{\nu_{Fe}}{\nu_{KMnO_4}} = \frac{5}{1} = 5$$

Zřeďovací faktor bude 5, protože jsme pipetovali 20 cm³ ze 100 cm³ odměrné baňky.

Látkové množství chloridu železnatého vypočítáme jako součin faktoru titrace, zřeďovacího faktoru, koncentrace manganistanu a jeho průměrné spotřeby:

n = f_t . f_z . c . V = 5 . 5 . 0,01 . 0,01461 = 0,00365 mol FeCl₂

Pro výpočet čistoty musíme převést látkové množství na hmotnost:

m = n . M = 0,00365 . 126,75 = 0,4626 g FeCl₂

Výpočet čistoty je pak už snadný:

$$w = \frac{m}{m_c} = \frac{0,4626}{0,5258} = 0,8798$$

Čistota chloridu železnatého je 87,98 %.

Literatura

1. Manganometrie na české wikipedii
2. Redox Titrations. Potassium Permanganate.