Тема 6. Растворы. Перманганатометрия как метод объемного количественного анализа

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) – реакции протекающие с изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ. В окислительно восстановительной реакции окислитель принимает электроны и понижает свою степень окисления, восстановитель – отдает электроны и повышает свою степень окисления. При этом окислитель восстанавливается, а восстановитель - окисляется.

При окислительно-восстановительных реакциях атомы в высшей степени окисления являются только окислителями, в низшей - только восстановителями; атомы в промежуточной степени окисления в зависимости от типа реакции и условий ее протекания могут быть окислителями или восстановителями.

Метод перманганатометрии является одним из важнейших методов химического объемного анализа, в котором роль индикатора выполняет сам перманганат калия. В кислой среде, фиолетовый раствор перманганата обесцвечивается восстановителем. Суть метода заключается в капельном добавлении окрашенного раствора перманганата калия известной концентрации к определенному объему исследуемого раствора. В точке эквивалентности обесцвечивание прекращается и одна лишняя капля перманганата окрашивает весь раствор в розовый цвет.

В клиническом анализе метод перманганатометрии применяется для определения содержания мочевой кислоты, кальция, калия и окислительного фермента каталазы в биологических жидкостях; в санитарно-гигиеническом анализе – при исследовании питьевых и сточных вод. Качество водопроводной воды постоянно контролируется органами санитарного надзора. Одна из проб ─ проба на окисляемость. Окисляемость воды перманганатом калия ─ условный показатель, характеризующий содержание в ней восстановителей, таких, как соли железа (II) соли серной и азотной кислот, органических кислот и других биологических соединений.

В качестве примера использования метода перманганатометрии можно привести окислительно-восстановительную реакцию, лежащую в основе количественного определения содержания солей железа (II):

2KMnO₄ + 10FeSO₄ + 8H₂SO₄ = 5Fe₂(SO₄)₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

2Fe⁺² -2e^- = 2Fe⁺³ 5 окисление, восстановитель

10

Mn⁺⁷ +5e^- = Mn⁺² 2 восстановление, окислитель

В кислой среде перманганат калия выступает в качестве сильного окислителя, степень окисления марганца в нем изменяется от +7 до +2. Восстановитель, ион железа, повышает степень окисления от +2 до +3. В результате окислительно-восстановительного процесса происходит перенос десяти электронов.

 

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

ОБЩАЯ ЦЕЛЬ.

Уметь экспериментально определять и рассчитывать концентрацию растворимых веществ в растворе методом перманганатометрии.

 

КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ

УМЕТЬ:

1. Интерпретировать растворы как многокомпонентные системы.

2. Определять моляльную концентрацию и молярную концентрацию эквивалента.

3. Интерпретировать окислительно-восстановительные реакции.

4. Трактовать метод пермангатометрии и его применение в медицине.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

1. Общие сведения о растворах, способы выражения количественного состава растворов. Моляльная концентрация (С_m), молярная концентрация эквивалента (С_экв) (см. приложение 3).

2. Окислительно-восстановительные реакции. Основные окислители и восстановители. Метод электронного баланса.

3. Метод перманганатометрии. Молярная концентрация эквивалента окислителей и восстановителей.

 

Основная литература.

1. Медицинская химия: учебник. Калибабчук В.А., Грищенко Л.И., Галинская В.И. и др. – К.: Медицина, 2008. – С. 116-118, 209-219.

 

НАБОР ЗАДАНИЙ ДЛЯ КОНТРОЛЯ САМОПОДГОТОВКИ

Задание 1.

Растворы играют важную роль в жизни человека. Укажите, какой фактор влияет на растворимость твердых веществ.

A. Давление

B. Величина поверхности твердого вещества

C. Природа растворителя

D. Объем раствора

E. Влажность воздуха

 

Задание 2.

Важной характеристикой растворов является их концентрация. Укажите тип концентрации, которая определяет число молей растворенного вещества, содержащегося в 1000 мл раствора.

A. молярная концентрация

B. массовая доля

C. моляльная концентрация

D. объемная доля

E. мольная доля

 

Задание 3.

Перманганатометрию используют для определения количества органических примесей в воде. Укажите, сколько граммов KMnO₄ нужно взять для приготовления 500 мл раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,2 моль-экв/л.

A. 9,48

B. 7,90

C. 6,32

D. 3,16

E. 1,58

 

Задание 4.

Марганец является d-элементом и образует соединения в различных степенях окисления. В каком из приведенных соединений степень окисления марганца составляет +7?

A. Mn₂O₃

B. Mn

C. KMnO₄

D. MnO₂

E. MnSO₄

 

Задание 5.

Уравняйте химическую реакцию методом электронного баланса, определите окислитель и восстановитель:

H₂SO₄ + HI → I₂ + H₂S + H₂O

Задание 6.

Уравняйте химическую реакцию методом электронного баланса, определите окислитель и восстановитель:

KMnO₄ + K₂SO₃ + H₂SO₄ → MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

Эталоны ответов: 1 – C, 2 – A, 3 – D, 4 – C.