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Permanganato di potassio e sua preparazione

Il permanganato di potassio è un composto chimico avente formula KMnO₄ in cui il manganese ha numero di ossidazione +7: è un sale costituito da ioni K⁺ e MnO₄^– ed è un forte agente ossidante. Viene largamente utilizzato in quanto ha un potenziale normale di riduzione molto elevato: per la semireazione di riduzione in ambiente acido

MnO₄^– + 8 H⁺ + 5 e^– ⇌ Mn²⁺ + 4 H₂O  E° = + 1.51 V

Mentre per la semireazione di riduzione in ambiente basico

MnO₄^– + 2 H₂O  + 3 e^– ⇌ MnO₂ + 4 OH^–  E° = + 0.588 V

Inoltre stante la caratteristica colorazione dello ione permanganato anche in soluzioni diluite, le titolazioni permanganometriche non richiedono uso di indicatore, in quanto si rileva il punto equivalente dal cambiamento di colore del permanganato che  passando da MnO₄^– a Mn²⁺ varia la sua colorazione da rosa a incolore, mentre passando da MnO₄^– a MnO₂ varia la sua colorazione da rosa a nero.

Preparazione di KMnO₄  0.1 N

Si prepara dapprima una soluzione a titolo approssimato pesando da 3.2 a 3.3 g del permanganato di potassio e diluendo a 1 Litro con acqua distillata. Si fa bollire la soluzione per 15-20 minuti per distruggere le sostanze ossidabili presenti e, dopo raffreddamento, si filtra attraverso lana di vetro. La soluzione ottenuta ha titolo approssimato 0.1 N

Standardizzazione

La determinazione del titolo di tale soluzione viene effettuata con uno dei seguenti metodi:

1. Titolazione di KMnO₄ con ossalato sodico. Si fa essiccare in stufa l’ossalato sodico in stufa per circa 2-3 ore alla temperatura di 110°C fino a costanza di peso. Se ne pesano 0.25 g e si sciolgono in 150-200 mL di acqua. Si aggiungono 10 mL di H₂SO₄ diluito 1:4 e si scalda a 65-70 °C. Superando questa temperatura parte dell’ossalato si decompone. Successivamente si titola facendo gocciolare dalla buretta il permanganato la cui colorazione all’inizio stenta a scomparire nella soluzione titolata. Quando si è formata traccia di ioni Mn²⁺ la reazione procede rapidamente per meccanismo autocatalitico. Si ha la reazione:

2 KMnO₄ + 5 Na₂C₂O₄ + 8 H₂SO₄ ⇌ 5 Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 2 MnSO₄ + 8 H₂O + 10 CO₂

Calcoliamo i grammi di ossalato di sodio necessari a titolare 1 L di KMnO₄ 0.1 N. tenendo conto che il peso molecolare dell’ossalato di sodio è 134.01 g/mol e che il numero di elettroni scambiati nel corso della reazione è pari a 10 si ha:

1 L di KMnO₄ 0.1 N corrisponde a 134.01/ 2 ·10= 6.700 g di Na₂C₂O₄

Quindi: 6.700 g : 1000 mL = p : x essendo p il peso dell’ossalato

Il fattore è f_KMnO4 = x/V dove V è il volume utilizzato nella titolazione

1. Titolazione di KMnO₄ con As₂O₃. Si fa seccare il triossido di biarsenico in stufa a 100°C per due ore circa fino  a costanza di peso. Se ne pesano 0.25 g e si trattano con 10 mL di NaOH al 20% m/m agitando fino a completa dissoluzione. Si aggiungono circa 100 mL di acqua distillata, 10 mL di HCl concentrato e una goccia di KI allo 0.05% che catalizza la reazione di ossidazione dell’arsenico (III) da parte di KMnO₄ e si fa gocciolare da una buretta il KMnO₄ fino a una colorazione rosea persistente. Si ha la reazione:

2 KMnO₄ + 5 NaH₂AsO₃ + 6 HCl  ⇌ 2 MnCl₂ + 5 NaH₂AsO₄ + 2 KCl + 3 H₂O

1 L di KMnO₄ 0.1 N equivale a 4.945 g di As₂O₃

Quindi:

4.945 g : 1000 mL = p:x essendo p il peso di As₂O₃

Il fattore di correzione della normalità di KMnO₄ è f_KMnO4 = x/V essendo V il volume

1. Titolazione di KMnO₄ con Na₂S₂O₃. Si sciolgono 3-4 g di KI in 50-60 mL di acqua, si aggiungono 2 mL di HCl concentrato e 25.00 mL di KMnO₄. Si diluisce con 150-200 mL di acqua e dopo qualche minuto si titola lo iodio liberato dalla reazione:

2 KMnO₄ + 10 KI + 16 HCl ⇌ 2 MnCl₂ + 12 KCl + 8 H₂O + 5 I₂

con Na₂S₂O₃ 0.1 N aggiungendo, prima del punto finale 5 mL di salda d’amido (viraggio da blu a incolore). 1 mL di Na₂S₂O₃ corrisponde a 1 mL di KMnO₄ 0.1 N.

N _KMnO4 = mL di  Na₂S₂O₃ · N _Na2S2O3 / mL KMnO₄