ТЕМА. Окисно-відновне титрування (оксидиметрія).

Метод перманганатометрії.

2. ОБҐРУНТУВАННЯ ТЕМИ. Окисно-відновні реакції є одним з ос­новних видів взаємодії в живому організмі. Реакції окиснення-від­новлення лежать в основі ряду методів кількісного аналізу, які об’єднуються під загальною назвою оксидиметрії. Цими методами ви­значають вміст окисників і відновників у розчинах, біологічних рі­динах, воді. Одним з методів оксидиметрії є перманганатометрія (ро­бочий розчин - перманганат калію). Методом перманганатометрії можна визначати вміст сечової кислоти у сечі та крові, іонів кальцію, окислювального фермента каталази. Цей метод використовується у санітарно-гігієнічному аналізі при дослідженні питної води та стічних вод. Розчини перманганату калію застосовуються також як дезинфікуючі засоби, компоненти відбілюючих рецептур у стоматології.

3. МЕТА. Сформувати уявлення про можливості застосування окисно-відновних реакцій у кількісному аналізі та засвоїти принципи перманганатометричного титрування.

Студент повинен знати:

- основні положення теорії окисно-відновної взаємодії;

- суть методів оксидиметрії, зокрема перманганатометрії;

- особливості дії перманганату калію як окисника в різних середовищах;

- особливості перебігу окисно-відновних реакцій в організмі;

вміти:

- складати рівняння окисно-відновних реакцій;

- проводити перманганатометричне титрування;

- виконувати розрахунки в перманганатометричному аналізі.

ОРІЄНТОВНА КАРТКА ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ОПРАЦЮВАННЯ

Зміст і послідовність дій	Вказівки до навчальних дій
1. Окисно-відновна взаємодія	1.1. Теорія окисно-відновних реакцій. 1.2. Класифікація окисно-відновних реакцій (міжмолекулярні, внутрішньо­молекулярні, диспропорціонування). 1.3. Складання рівнянь окисно-відновних реакцій.
2. Окисно-відновні реакції в живому організмі.
3. Оксидиметрія.
4. Перманганатометрія.	4.1. Суть методу перманганатометрії. Робочий розчин. Індикатори методу.
	4.2. Окислювальна дія перманганату калію в залежності від реакції середовища. 4.3. Особливості титрування в перманганатометрії. Автокаталіз.
5. Визначення масової частки сульфату Феруму (ІІ) у тех-нічному купоросі.	5.1. Техніка титрування. 5.2. Розрахунок масової частки за даними титрування.

 

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ОПРАЦЮВАННЯ

1) Вказати, які з наведених речовин мають бути тільки окисниками

(за станом хрому):

а) К₂Сr₂О₇ б) Сr₂Оз в) Na₂CrO₄ г) NaCrO₂

 

2) У якій з наведених схем відбувається окиснення елемента?

а) NО₃^- → NНз; б) СО → CO₂; в) NO₂ → NO; г) CO₂ → СО_з^2-.

 

3) Скласти повне молекулярне рівняння окиснення сульфату

Мангану (ІІ) перманганатом калію у нейтральному середовищі,

якщо іоннасхемареакції має вигляд:

Мn²⁺ + МnО₄^- + H₂O = MnO₂ +...

Знайти повну суму коефіцієнтів у молекулярному рівнянні.

а) 21 б) 32 в) 10г) 15

 

4) Визначити молярну масу еквівалента перманганату калію у перманганатометричному титруванні.

а) 31,61 б) 52,68 в) 79,02 г) 158,04

 

5) Вказати особливість окиcно-відновних реакцій у живих організмах.

 

ПРАВИЛЬНІ ВІДПОВІДІ

1) Правильні відповіді а) і в).

У сполуках К₂Сr₂О₇ і Na₂CrO₄ ступінь окиснення хрому максимальна (+6), а в інших сполуках +3. Сполука з максимальним значенням ступеня окиснення може бути тільки окисником

 

2) Правильна відповідь б).

Окиснення супроводжується збільшенням ступеня окиснення.

 

а) N⁺⁵О₃^-→ N^-3H₃ б) С⁺²О → C⁺⁴О₂ в)N⁺⁴O₂ → N⁺²O

г) С⁺⁴О₂ → С⁺⁴О₃^2-

 

3) Правильна відповідьг).

Скористаємося іонно-електронним методом складання окисно-відновних рівнянь. Оскільки реакція відбувається в нейтральному середо­вищі, у ліву частину напіврівнянь входить тільки вода, а у пра­ву частину - іони Н⁺ або іони ОН^-. Напіврівняння окиснення:

Мn²⁺ + 2 H₂O -2е^- → MnO₂ + 4H⁺ 3

Напіврівняння відновлення: 6

МnО₄^- + 2 H₂O + Зе^- → MnO₂ + 4 ОН^- 2

 

Складемо обидва напіврівняння з урахуванням рівності кількості відданих і прийнятих електронів:

3 Мn²⁺ + 2 МnО₄^- + 10 Н₂О = 5 MnO₂ + 12 H⁺ + 8 ОН^-

Враховуючи, що 8 Н⁺ + 8 ОН^- = 8 Н₂О, маємо:

3 Мn²⁺ + 2 MnO₄^- + 10 H₂O = 5 MnO₂ + 8 H₂O + 4 Н⁺

Виключаючи по 8 Н₂Оз лівої і правої частин:

3 Мn²⁺ + 2 MnО₄^- + 2 Н₂О = 5 MnO₂ + 4 Н⁺

Одержали повне іонне рівняння, а повне молекулярне рівняння буде мати вигляд (додаємо в обидві частини 3 SО₄^2- + 2 К⁺):

3 MnSO₄ + 2 КМnO₄ + 2 H₂O = 5 MnO₂ + К₂SО₄ + 2 H₂SO₄

Отже, сума всіх стехіометричних коефіцієнтів дорівнюватиме 15.

 

4) Правильна відповідь а).

Перманганатометричне титрування проводять у кислому середовищі, що відповідає максимальній окислювальній здатності перманганату калію, а також легкості фіксації кінця титрування. Відновлення перманганату в кислому середовищі відповідає рівнянню:

МnО₄^- + 8 Н⁺ + 5е^- → Мn²⁺ + 4 H₂O

Молярна маса еквівалента перманганату калію буде обчислюватися за формулою:

оскільки кількість прийнятих одним моль КМnО₄ електронів буде п’ять.

 

5) У живих організмах основним відновником є Гідроген субстратів, а окисником - кисень. Особливістю окиснення Гідрогену субстра­тів є багатостадійність процесу, а також те, що енергія хіміч­ної реакції виділяється переважно не у вигляді тепла, а у ви­гляді хімічної енергії зв'язків макроергічних сполук (АТФ, АДФ), що при цьому синтезуються.

 

ПИТАННЯ ДЛЯ КОНТРОЛЮ ЗНАНЬ.

1. Які реакції називаються окисно-відновними?

2. Що таке ступінь окиснення, окисник, відновник?

3. Які процеси називають окисненням, а які – відновленням?

4. Навести приклади найважливіших окисників та відновників.

5. Як визначають молярну масу еквівалента та молярну концентрацію еквівалента розчинів окисників та відновників?

6. На чому грунтується оксидиметрія та на які методи її поділяють?

7. Який робочий розчин та індикатор застосовують у методі перманганатометрії?

8. Які речовини кількісно визначають цим методом?

ЛІТЕРАТУРА.

1. Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія. –В: НОВА КНИГА, 2006,

с. 336-344.

2. Медицинская химия: учеб. / В.А. Калибабчук, Л.И. Грищенко, В.И. Галинская и др.; под ред. В.А. Калибабчук. – К.: Медицина, 2008.

3. Селезнев К.А. Аналитическая химия. М., Химия, 1973, с. 236-244.

4. Бабков А.В. и др. Практикум по общей химии с элементами количественного анализа. М., Высшая школа, 1978, с. 129-140.