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PERMANGANIMETRÍA
INTRODUCCIÓN
La
volumetría redox (óxido
- reducción)
consiste en la medición del volumen necesario de una sustancia oxidante o
reductora para determinar el punto final de una reacción redox.
Para
calcular el peso equivalente de una sustancia oxidante o reductora, se debe
dividir el peso molecular de la misma con respecto al cambio del número de
oxidación.
Las
soluciones de los oxidantes más comunes en la titulación de los reductores son
los siguientes:
KMnO4,
K2Cr2O7
y el
KI,
mientras que los reductores más comunes son:
Na2C2O4,
H2C2O4,
y el Cl−.
Preparación y
Valoración de una solución de
KMnO4
0.1 N.
Fundamento:
El
KMnO4
no puede utilizarse como
patrón primario debido a que aún el
KMnO4
para análisis contiene
siempre pequeñas cantidades de
MnO2.
Además cuando se prepara la solución de permanganato de potasio, el agua
destilada puede contener sustancias orgánicas que pueden llegar a reducir el
KMnO4
a
MnO2
y el mismo
KMnO4
es capaz de oxidar al agua
según la siguiente ecuación:
4
KMnO4
+ 2 H2O
3
O2
+ 4
MnO2
+
4 KOH
Esta reacción es catalizada por el mismo
MnO2
que se va formando, debido al calor, la luz, la presencia de
ácidos o bases y sales de Mn, pero si se
toman las debidas precauciones en la preparación de la solución y en la
conservación de la misma, la reacción puede hacerse razonablemente lenta.
Una vez que se disuelve el KMnO4
se debe calentar la solución para acelerar la
oxidación de la materia orgánica, con la consiguiente precipitación de
MnO2 y
posteriormente enfriar para que se coagule el
MnO2,
inicialmente coloidal. A continuación debe separase el
MnO2 par evitar
que catalice la descomposición del KMnO4.
Dicha separación se realiza por filtración con lana de vidrio o con crisol de
vidrio, nunca con papel de filtro.
La solución filtrada debe
guardarse en frascos oscuros color ámbar y de ser posible con tapón esmerilado
para evitar la acción de la luz y la contaminación con polvillo
atmosférico. La solución así preparada y conservada, es estable durante algunos
meses, ésta se debe valorar con un patrón primario reductor tal como el
Na2C2O4
anhidro o el
As2O3
, etc.
El más
utilizado es el
Na2C2O4
el que se puede adquirir con un
muy elevado grado de pureza y que al disolverse en medio ácido
(H2SO4
) se transforma en
H2C2O4
según la siguiente reacción:
2
KMnO4
+ 5
Na2C2O4
+ 8
H2SO4
2
MnSO4
+
K2SO4
+ 5 Na2SO4
+ 10
CO2 + 8
H2O
con un cambio en el número de oxidación de:
Mn7+
+
5e−
Mn++
por lo que el peso equivalente de
permanganato de potasio resulta:
|
158 g mol de KMnO4
5.0 g mol / eq. g. de
cargas electrónicas
|
=
|
31.6
eq. g. |
Para obtener
resultados concordantes y estequiométricos debe seguirse una metodología
operativa muy estricta, que consiste en:
-
La temperatura de la solución debe
ser aproximadamente de 80 °C. (una ebullición incipiente) pues a temperaturas
menores la reacción es muy lenta y a temperaturas mayores, ya en franca
ebullición se produce la descomposición del
H2C2O4
en CO
y H2O.
-
Por tratarse de un proceso
autocatalítico (el catalizador son los iones de
Mn++
que se forman), al comienzo de la valoración, la concentración de los iones de
Mn++
es muy baja y la reacción es muy lenta, pero luego de agregar algunos mililitros
del KMnO4
, la concentración aumenta y la reacción se hace instantánea.
-
En la valoración con
KMnO4
0.1 N
el
indicador es el mismo KMnO4
pues bastan unas gotas más para dar una
coloración rosada. Este color del punto final desaparece lentamente por la
reducción gradual del KMnO4
por la presencia de iones
Mn++
y Cl−,
por lo tanto debemos esperar que tal coloración persista por espacio de treinta
segundos.
Técnica:
Preparación
de una solución 0.1 N. de
KMnO4
-
Pesar en una balanza granataria la cantidad de
KMnO4
(3.16 eq. g./ litro, de solución 0.1
N) necesario para la preparación de la solución, teniendo en cuenta el poder
oxidante del permanganato de potasio en medio ácido.
-
Se
calienta a ebullición suave durante 30 minutos, de deja enfriar, se filtra a
través de lana de vidrio, se pasa a un matraz aforado y se completa el volumen
propuesto con agua hervida y fría.
-
Se
enjuaga un frasco ámbar con un poco de la solución, y luego se la envasa.
Valoración de la solución de
KMnO4
-
Pesar cierta cantidad de
Na2C2O4
anhidro con la mayor exactitud posible y colocarla en un matraz Erlenmeyer en
cualquier cantidad de agua, agregar 1.0 mL. de H2SO4.
Calentar a punto de ebullición y valorar con el
KMnO4 contenido en la bureta, regulando
las cantidades de
KMnO4 agregado de modo que éste
reaccione totalmente antes de agregar una nueva porción. Se toma como punto
final cuando aparece un color rosado persistente (30segundos). Repetir dos o más
valoraciones, y si los valores del cálculo de la normalidad
(N
Permanganato de
potasio = Masa de Patrón primario / meq. de
patrón primario por el volumen consumido del
KMnO4 ) son
coincidentes promediarlos.
OBJETIVO
El objetivo principal que se pretende lograr en
éste experimento es que el alumno determine experimentalmente la normalidad de
una disolución de permanganato de potasio,
KMnO4, (patrón
secundario para la titulación de una disolución de peróxido de hidrógeno,
H2O2
que se preparó para determinar
la entalpía de descomposición del mismo peróxido de
hidrógeno en medio
acuoso), de
normalidad aproximada a 0,1 N. así como el porcentaje de error del valor experimental.
Para ello se introducirá al alumno en el manejo e interpretación de
los conceptos propios de la permanganimetría.
Empleando para este fin soluciones de oxalato de sodio y permanganato de
potasio preparadas por ellos mismos y llevando a
cabo las reacciones que le permitan al estudiante determinar la normalidad de
las misma.
JUSTIFICACIÓN
Este proyecto experimental tiene como finalidad que el alumno aplique los
conocimientos adquiridos en química en la parte correspondiente a
permanganimetría,
para servir como un antecedente en la fisicoquímica, en lo referente a
termoquímica. A la obtención de series de valores reales obtenidos
experimentalmente para su aplicación en las ecuaciones del
calor. De igual forma se pretende que el alumno sea capaz de utilizar las
gráficas obtenidas y determinar dicho fenómeno real empleado para tal fin.
PROYECTO EXPERIMENTAL
Determinación
de la normalidad del permanganato de potasio en solución acuosa
a
partir de
la reacción:
2
KMnO4
+ 5
Na2C2O4
+ 8
H2SO4
2
MnSO4
+
K2SO4
+ 5 Na2SO4
+ 10
CO2 + 8
H2O
en presencia de
Na2C2O4
como patrón primario.
El diseño de experimento que debes realizar, considera, al
menos, los siguientes puntos (ver también la sección "Cómo
elaborar
un
Proyecto
de
Investigación", del portal):
-
Realice una introducción acerca de los tópicos:
gravimetría, valoración y permanganimetría.
-
Haga una breve exposición acerca de qué va a medir y como lo hará.
-
Infórmese de los detalles del arreglo experimental, explique la función de
cada una de sus partes y presente un esquema a color y detallado del armado de éste.
Presente un listado del material que se requiere en la sesión experimental.
-
Analice las ecuaciones
químicas que le permitirán desarrollar el
análisis de datos.
-
Calcule la preparación de las soluciones requeridas y explique como las
preparará durante la sesión experimental.
-
Analice y discuta las
ecuaciones para calcular las normalidades.
DISEÑO EXPERIMENTAL
MATERIALES REACTIVOS
|
Vidrios de reloj |
Ácido sulfúrico H2SO4 |
|
Buretas |
Permanganato de potasio KMnO4
|
|
Soporte universal |
Oxalato de sodio Na2C2O4 |
|
Pinzas para buretas |
Agua
destilada H2O |
|
Vasos de precipitados |
|
|
Termómetros
|
|
|
Matraces erlenmeyer |
|
|
Placa de agitación y
calentamiento |
|
|
Pipetas graduadas |
|
|
Pipeta volumétrica
Fibra de vidrio
Embudos de tallo corto
Anillo de fierro |
|
METODOLOGÍA:
- El material debe estar limpio y seco.
- Preparar una solución de permanganato de potasio
(KMnO4)
0.1N.
Esta solución
debe ser preparada al momento de hacer la determinación.
- Titular el permanganato de potasio (KMnO4)
con cinco alícuotas de oxalato de sodio
(Na2C2O4), agregando dos o tres mililitros de ácido sulfúrico,
teniendo el cuidado de aforar la bureta cuidadosamente.
Luego abrir la llave de la bureta y deja gotear su contenido,
sobre el contenido del matraz erlenmeyer, hasta llegar al punto de
equivalencia, que es aquel en el que todo el líquido toma un color rosa muy
pálido permanente.
- Anotar cuidadosamente el volumen de
(KMnO4)
consumido para lograr el punto de equivalencia repitiendo la
valoración para las cinco alícuotas.
- Dispón los datos en una tablas similar a la siguiente y calcula
la normalidad de la solución del permanganato de potasio.
|
Determinación |
masa de
Na2C2O4
pesado en: |
Volumen gastado de
KMnO4
0.1 N |
|
1ª |
30 cm3 de agua |
... |
|
2ª |
30 cm3 de agua |
... |
|
3ª |
30 cm3 de agua |
... |
|
... |
30 cm3 de agua |
... |
|
Normalidad promedio del
KMnO4
para la reacción propuesta: |
|
Comente con
su profesor acerca del las medidas de seguridad que deberá
observar durante el experimento. |
Varios son los factores que afectan la estabilidad y
concentración de las soluciones ...
las siguientes:
1.- Las soluciones de permanganato de
potasio son
altamente reactivas.
REFERENCIAS
“ ”
 Bibliografía
básica:
| |
-
Palmer,
W. G. "Química Física Experimental". EUDEBA,
Buenos Aires, 1966
-
Burmistrova,
O.A., "Prácticas de Química Física", Editorial MIR, Moscú
-
R.
Chang, "Química", McGraw-Hill. 4ª Edición. México, 1992, pp. 1052.
-
T. L.
Brown, H. E. Le Way y B. E. Bursten. "Química La ciencia central", 5ª.
Edición, Editorial Prentice-Hall Hispanoamericana S.A., México, 1992,
pp. 1159.
-
Zarco,
R. E. "Seguridad en laboratorios", Ed. Trillas, México, 1990, pp. 146.
-
"The
Merck Index", 8a. Stecher, P.G., Merck Co., Inc., Rahway, N.J., USA.,
1968.
-
J.W. Dawson, "Manual de Laboratorio de Química", Ed. Interamericana, México, 1980.
-
George Hess,
"Química General Experimental", Edit. CECSA, España, 1982.
-
P.
W. Atkins. "Química Moléculas, materia, cambio", Edit. Omega. Barcelona,
1998, pp. 910
-
Langes Handbook, Pág.
9-25, Tabla 9 - 1.
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 Bibliografía
:
| |
-
Fogler, H. S., Elements of Chemical Reaction
Engineering , Prentice-Hall International Editions, 1992.
-
Jesús Blanco-Ricardo Linarte ,
Catálisis. Fundamentos y aplicaciones industriales. Ed. Trillas 1976.
|
 Web Bibliografía
básica:
|
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