Esperienza II: Titolazione redox acido ossalico - permanganato di potassio - Preparazione della soluzione di acido ossalico diidrato, Preparazione del

Esperienza II: Titolazione redox acido ossalico - permanganato di potassio

Durante la seconda esperienza, è stata effettuata la standardizzazione di una soluzione di KMnO4 mediante l'uso di una soluzione di H₂C₂O4*2H2O. Dal momento che il permanganato si comporta in modo diverso a seconda che si trovi in ambiente acido o basico e dato che per poter effettuare la titolazione occorre che il pH rimanga costante, abbiamo lavorato in presenza di H₂SO₄ e quindi la reazione è avvenuta in ambiente acido. H₂C₂O₄ si è ossidato mentre KMnO₄ si è dissociato nello ione K⁺ e MnO₄^-, che si è ridotto:

₊₇

MnO₄^- + 5e^- + 8H⁺→Mn²⁺ + 4H₂O   x2

_{+3 +4}

H₂C₂O₄→2CO₂ + 2e^- + 2H⁺    x5

2MnO₄^- + 5 H₂C₂O₄ + 6H⁺ →2Mn²⁺ + 10 CO₂↑ + 8 H₂O

Preparazione della soluzione di acido ossalico diidrato

Per prima cosa abbiamo preparato le soluzioni utili per la titolazione. Per quanto riguarda l'acido ossalico, dal momento che nella semireazione in cui si ossida scambia 2e^-, il suo Peq è pari a PM/2 (126:2=63), come nel caso dell'esperienza precedente, in cui però il PM lo abbiamo diviso per 2 poiché in una titolazione acido-base l'acido ossalico si comporta come acido diprotico. Noti il suo volume (V=0,25l) e la normalità (0,15N), è stato possibile calcolare i grammi necessari per ottenere tale soluzione, attraverso la formula P=Peq*N*V=2,36g, quantità che è stata pesata in un becher da 50ml posto su una bilancia. La soluzione ottenuta aggiungendo H₂O ed agitando il tutto con una bacchetta di vetro è stata travasata in un matraccio da 250ml, in cui abbiamo aggiunto altra H₂O distillata (comprese le acque di lavaggio del becher) fino a che il menisco inferiore del liquido non ha raggiunto la tacca del contenitore; dopo averlo chiuso, abbiamo agitato la soluzione.

Preparazione della soluzione di permanganato di potassio

In seguito, abbiamo preparato una soluzione di KMnO₄, a titolo approssimato dato che questa sostanza lasciata alla luce si trasforma parzialmente in MnO₂. Conoscendo la normalità approssimata (≈0,1N), il volume (1l) e il Peq (pari a PM/5, in quanto in ambiente acido il permanganato acquista 5e^-), abbiamo pesato i grammi necessari (3,16), posti in un becher da 50ml, da solubilizzare con H₂O distillata. Dopo aver agitato la soluzione con una bacchetta di vetro, solubilizzandola completamente, e dopo averla travasata con un imbuto nel matraccio da 1l, è stato raggiunto tale volume con l'aggiunta delle acque di lavaggio del becher e di altra acqua distillata. Dopo aver chiuso il contenitore, abbiamo agitato bene.

Titolazione

Dal matraccio contenente acido ossalico abbiamo prelevato 10ml di soluzione con l'aiuto di una pipetta, precedentemente avvinata, per versarli in un becher da 250ml, cui sono stati aggiunti goccia a goccia 2ml di H₂SO₄ concentrato ed acqua, facendola scorrere lungo le pareti del contenitore e portando il liquido a un volume di 50ml. L'aggiunta di H₂SO₄, che ha provocato un surriscaldamento momentaneo della soluzione (esotermica), innalzando la temperatura a 60-70° C; questo ci ha consentito di velocizzare la cinetica della reazione tra KMnO₄ e H₂C₂O₄, che altrimenti sarebbe avvenuta molto lentamente. Nella buretta abbiamo versato circa 50ml di titolante, per poi effettuare l'"avvinamento". Al di sotto di essa, abbiamo collocato il becher contenente la soluzione di acido e versato poco alla volta, pochi millilitri di permanganato, che hanno fatto assumere alla soluzione una colorazione viola persistente, dato che questo è il colore dell'ossidante ed occorre un po' di tempo prima che le due sostanze reagiscano. Dopo aver agitato abbondantemente per qualche secondo, la soluzione è diventata incolore e non è stato necessario porre il becher sulla piastra riscaldante. A questo punto si è formato lo ione manganese che ha cominciato ad agire da catalizzatore e la reazione (autocatalitica) ha potuto procedere da sola. Successivamente, abbiamo proseguito con l'aggiunta goccia a goccia del titolante. Inizialmente la soluzione ha assunto una colorazione rosa-lilla localizzata che è ssa agitando il becher; in seguito, cioè quando sono stati versati circa 15ml di acido ossalico, abbiamo bloccato definitivamente l'erogazione dato che questo colore ha persistito per più di 60 secondi. La reazione è autoindicatrice perché il reagente era già colorato; in particolare, il fatto che la soluzione sia diventata rosa indica che ci trovavamo in presenza di un eccesso di permanganato e quindi, dato che metà degli equivalenti di H₂C₂O₄ e metà di quelli di KMnO₄ avevano già reagito, è stato raggiunto il punto di equivalenza. Abbiamo ripetuto la titolazione per altre due volte, ottenendo il secondo viraggio ad un volume di 15ml e il terzo a 15,2ml. La media dei tre valori ottenuti è V_m=(15ml+15ml+15,2ml)/3=15,067ml, risultato che ci ha permesso di standardizzare la soluzione di permanganato:

	Red = H2C2O4*H20 Ox = KMnO4

N_ox*V_ox = N_red * V_red → N_ox = (N_red*V_red)/V_ox

(0,15N*10ml)/15,067ml = 0,099N