SCHEMA DEL PROCEDIMENTO ANALITICO RELATIVO
ALLA PREPARAZIONE DI UNA SOLUZIONE 0,1 N DI KMnO₄
E RELATIVA STANDARDIZZAZIONE CON Na₂C₂O₄

Il permanganato di potassio non ha i requisiti di una sostanza madre, pertanto non si possono preparare soluzioni a titolo esattamente noto per pesata diretta, ma si prepara una soluzione a titolo approssimato e successivamente si standardizza con un reattivo a titolo noto.Il KMnO₄ non è uno standard primario poiché è difficile ottenerlo puro: il prodotto commerciale contiene sempre tracce di MnO₂. Inoltre l’acqua distillata usata per preparare la soluzione di KMnO₄ contiene sempre tracce di sostanze organiche che provocano la riduzione del KMnO₄ a MnO₂ secondo la reazione:

Questa reazione è autocatalitica, cioè catalizzata da uno dei prodotti di reazione MnO₂.

Tale reazione è inoltre catalizzata dalla luce.

PREPARAZIONE DELLA SOLUZIONE 0,1 N DI KMnO₄

1.Calcolo dei grammi di KMnO₄ che occorre pesare per preparare 1L di soluzione 0,1 N.

eq_KMnO4 = N × V                         g = eq. × P.E.

(l’indicazione del calcolo può essere omessa per consentire agli studenti di impostare i calcoli necessari).

2. Pesata e dissoluzione del permanganato di potassio: i grammi così calcolati si pesano sulla bilancia tecnica e si sciolgono in 1L di acqua.

3. Ossidazione a caldo delle sostanze riducenti: si fa bollire la soluzione per circa 30 minuti per ossidare a caldo le sostanze organiche presenti nell’acqua distillata che sono capaci di ridurre il KMnO₄ a MnO₂. Si fa raffreddare e si lascia riposare per una notte la soluzione.

4. Filtrazione e conservazione della soluzione: la soluzione viene filtrata alla pompa attraverso imbuto a setto di vetro poroso per eliminare il biossido di manganese (la carta non può essere utilizzata per il suo carattere riducente). La soluzione filtrata viene conservata in bottiglie di vetro scuro per essere successivamente sottoposta al controllo del titolo.

STANDARDIZZAZIONE DELLA SOLUZIONE 0,1 N DI KMnO₄ CON Na₂C₂O₄

Reazione considerata:  

Sostanza madre: Na₂C₂O₄

L’ossalato di sodio è una delle migliori sostanze madri riducenti in quanto è facile ottenerlo allo stato puro e anidro. Tracce di umidità vengono eliminate facendo essiccare il sale in stufa per circa 2 ore a 110°C. Si lascia raffreddare in essiccatore.

1.Calcolo della quantità di grammi di Na₂C₂O₄ che occorre pesare per consumare nella titolazione 30 – 40 ml di KMnO₄, cioè un volume né troppo piccolo, per evitare errori relativi elevati nella misura del volume, né troppo grande (superiore a 50 ml) per evitare errori connessi alla lettura e all’azzeramento della buretta.

            eq_KMnO4 = eq_Na2C2O4                     eq_KMnO4 = N × V

            g _Na2C2O4 = eq × P.E.  

2.Pesata dei grammi di Na₂C₂O₄ : i grammi di  Na₂C₂O₄ calcolati si pesano alla bilancia analitica e si trasportano in un beker sciogliendoli in acqua distillata.

Non è necessario pesare esattamente la quantità calcolata, è necessario invece annotare la pesata esatta.

3.Ambiente acido: alla soluzione si aggiungono 20 ml di H₂SO₄ (1 : 4). In ambiente acido il KMnO₄ si riduce a Mn²⁺ secondo la reazione:

Il permanganato di potassio viene usato soprattutto in ambiente acido dove la reazione di riduzione di MnO₄^- è abbastanza rapida, stechiometrica e non richiede l’uso di indicatori, in quanto la stessa forma ossidata, colorata intensamente in viola, agisce da reagente indicatore.

4.Riscaldamento della soluzione: si riscalda la soluzione fino a 60°C, poiché a temperatura inferiore a 50°C la reazione tra KMnO₄ e H₂C₂O₄ è lenta, mentre a temperature superiori a 60°C l’acido ossalico si decompone secondo la reazione:

5.Titolazione: si titola aggiungendo KMnO₄ goccia a goccia e agitando continuamente la soluzione.

Man mano che la reazione si avvia alla fine le gocce di KMnO₄ stentano sempre più a decolorarsi. Si termina l’aggiunta di titolante quando si ha la comparsa di una colorazione rosa che deve persistere per almeno trenta secondi.

Il reattivo titolante deve essere aggiunto rapidamente per evitare che in presenza di ossigeno atmosferico H₂C₂O₄ si ossidi secondo la reazione: 

L’H₂O₂ formatasi reagisce con lo stesso numero di equivalenti di KMnO₄ dell’ossalato, ma essendo un composto instabile, può decomporsi prima di reagire se l’aggiunta di titolante è troppo lenta.

6.Calcolo della normalità: si prende nota, mediante lettura della buretta, del volume di titolante utilizzato e si eseguono i calcoli necessari per la determinazione del titolo esatto del KMnO₄.

Al completamento stechiometrico della reazione si avrà:   eq_titolante = eq_analita

Il controllo del titolo viene ripetuto con altre due titolazioni, partendo da quantità diverse di Na₂C₂O₄ e successivamente si mediano i risultati.