تجربة تقدير تركيز برمنجانات البوتاسيوم بواسطة حمض الأوكساليك

الخلفية النظرية لتجربة تقدير تركيز برمنجانات البوتاسيوم بواسطة حمض الأوكساليك

– تجربة تقدير تركيز برمنجانات البوتاسيوم بواسطة محلول قياسي من حمض الأوكساليك هي أحدى تطبيقات معايرات الأكسدة والاختزال.

– أن برمنجانات البوتاسيوم عامل مؤكسد قوي خصوصاً في الوسط الحمضي تصل برمنجانات البوتاسيوم إلى قوتها التأكسدية القصوى كما هو واضح من خلال المعادلة الآتية كما يلي:

– أو من خلال المعادلة الإلكترونية الآتية كما يلي:

– يعتبر حمض الكبريتيك وسط حامضي مناسب وذلك لعدم تأثيره على البرمنجات فى المحاليل المخففة.

– ولا يوصي باستخدام حمض الهيدروكلوريك لأن بعضاً من البرمنجانات سوف تستهلك في أكسدة حمض الهيدروكلوريك إلى الكلور حسب التفاعل التالي:

– في هذه التجربة فأن التفاعل بين حمض الأوكساليك وبرمنجانات البوتاسيوم يكون كالتالي:

أو بالصيغة الأيونية كما يلي:

الأدوات والمواد المستخدمة في تجربة تقدير تركيز برمنجانات البوتاسيوم بواسطة حمض الأوكساليك

يجب توفير الأدوات والمواد الآتية كما يلي قبل بدء التجربة:

(1) سحاحة  Burette

(2) ماصة Pipette

(3) دورق قياسي (100 مل)  Volumetric flask

(4) دورق مخروطي  Conical flask

(5) كأسين  Beakers

(6) قمع Funnel

(7) محلول قياسي من حمض الأوكساليك Oxalic Acid H₂C₂O₄

(8) محلول برمنجانات البوتاسيوم (مجهول التركيز) Potassium Permanganate KMnO4

(9) حمض الكبريتيك المخفف dil. Sulphuric Acid

ملاحظات هامة فى هذه التجربة

(1) يراعى في هذه المعايرة تسخين محلول حمض الأوكساليك إلى حوالي 60-90  درجة مئوية حتى لا يتكون راسب بني أثناء المعايرة.

(2) محلول حمض الاوكساليك محلول قياسي

(3) لا يوجد دليل للمعايرة وذلك لأن برمنجانات البوتاسيوم نفسها تعتبر الدليل (دليل ذاتي) وذلك نظراً لكونها بنفسجية اللون وعند اختزالها تصبح عديمة اللون.

خطوات تجربة تقدير تركيز برمنجانات البوتاسيوم بواسطة حمض الأوكساليك

نتبع الخطوات الآتية كما يلي بالترتيب:

(1) بعد تنظیف السحاحة بالماء المقطر تنظف بقلیل من محلول البرمنجانات المجهولة التركیز ثم إملاء السحاحة بمحلول البرمنجانات وأضبط المحلول على صفر التدریج وتأكد من عدم وجود فقاعات هوائیة وتأكسد من امتلاء الجزء السفلي تحت الصنبور .

(2) انقل بالماصة 10 مل من حمض الأوكساليك ( مادة سامة) إلى دورق مخروطي.

(3) أضف كمية مماثلة من حمض الكبريتيك المخفف.

(4) سخن المحلول إلى حوالي 60-90  درجة مئوية (قبل الغليان). 

(5) أضف البرمنجانات ببطء من السحاحة والمحلول ساخن حتى يبدأ ظهور اللون الوردي الفاتح.

 

ملحوظة هامة جداً:

إذا تكون راسب بني أثناء المعايرة فإن ذلك يرجع إلى إحدى العوامل التالية:

(أ) درجة الحرارة قد تكون أقل من 60 درجة مئوية ولذلك سخن دائماً حتى تظل درجة الحرارة مناسبة.

(ب) أن إضافة البرمنجانات قد حدثت بسرعة

(جـ) كمية حمض الكبريتيك المضافة غير كافية

(6) تؤخذ قراءة السحاحة وتسجل كقراءة نهائية.

(7) كرر التجربة مرتين وخذ المتوسط. مع ملاحظة تسخين محلول حمض الأوكساليك حتى درجة 60-90 درجة مئوية كما سبق والمعايرة قبل أن يبدأ.

(8) احسب عيارية وقوة محلول برمنجانات البوتاسيوم.

الحسابات والقوانين الرياضية

(أ) في حالة استخدام التركيزات بالعيارية (N)

– تحسب عيارية محلول برمنجانات البوتاسيوم كالتالي:

(KMnO₄)  N₁ × V₁ = N₂ × V₂  (H₂C₂O₄)

– قوة البرمنجانات (Strength) تحسب بالعلاقة الآتية كما يلي:

قوة البرمنجانات (جم/لتر) = العيارية × الوزن المكافيء

S = N × eq. weight

(ب) في حالة استخدام التركيزات بالمولارية (M)

– من معادلة التفاعل الموزونة نجد أن:

2mol KMnO₄ = 5mol H₂C₂O₄ 

– عدد مللي مولات البرمنجانات = عدد مللي مولات الأوكسالات

(KMnO₄)  M₁× V₁ = M₂ × V₂  (H₂C₂O₄) 

– لكي يتم تكافؤ عدد ملل مولات سيتم ضرب مللي مولات البرمنجانات × 5 ، وضرب مللى مولات الاوكسالات  × 2 ويكون:

(KMnO₄)  5( M₁ × V₁) = 2(M₂ × V₂)  (H₂C₂O₄) 

حيث V₁ هو متوسط حجم برمنجانات البوتاسيوم من السحاحة بعد المعايرة.

تعليمات السلامة داخل المختبر الكيميائي

يجب عليك قبل بدء التجربة مراعاة الآتي: