Normalización de una disolución de Permanganato de Potasio

NORMALIZACIÓN DE UNA DISOLUCIÓN DE PERMANGANATO POTÁSICO Fundamento El permanganato potásico tiene un gran campo de aplicación como reactivo valorante ya que es un oxidante fuerte y autoindicador. Las valoraciones en las que se utiliza el permanganato potásico como agente valorantese denominan permanganimetrías.

Normalmente se utiliza en medio ácido, por lo que su semirreacción es:

MnO4  8H 3O   5e  Mn2  12H 2O Ya que el anión MnO4– es violeta, cuando la reacción volumétrica en la que participa es tal que el resto de los reactivos son incoloros, el primer exceso de MnO4–que añadamosoriginará un color rosa en la disolución.

Debido a que el KMnO4 no reúnetodos los requisitos de un patrón primario, sus disoluciones se preparan en concentración aproximada y se normalizan frente a una sustancia tipo primario reductora, como es el oxalato sódico Na2C2O4, cuya semirreacción en medio ácido es:

HC2O4  H 2O



2CO2  H 3O   2e

Por tanto, la reacción volumétrica a utilizar será:

2 MnO4  5HC2O4  11H 3O   2Mn2  10CO2  19 H 2O (La relación estequiométrica de esta reacción es 2:5) El punto final de la valoración viene marcado por el primer exceso de permanganato que tiñe la disolución de una tonalidad rosada.

El KMnO4no puede utilizarse como patrón primario ya que aún el KMnO4 para análisis contiene siempre trazas de MnO2. Además, cuando se prepara la solución de permanganato de potasio, el agua destilada puede contener sustancias orgánicas que pueden reducir el KMnO4 a MnO2, y el mismo KMnO4 es capaz de oxidar al agua según la siguiente reacción:

4KMnO4  2H 2O  3O2  4MnO2  4KOH Esta reacción es catalizada por el mismo MnO2 que se va formando, debido al calor, la luz, la presencia de ácidos o bases y sales de Mn, pero si se toman las debidas precauciones en la preparación de la solución y en la conservación de la misma, la reacción puede hacerse razonablemente lenta. Una vez que se disuelve el permanganato potásico se debe calentar la solución para acelerar la oxidación dela materia orgánica, con la consiguiente precipitación de MnO2, y posteriormente enfriar para que se coagule el MnO2, inicialmente coloidal. A continuación debe separarse el MnO2 para evitar que catalice la descomposición del KMnO4. Dicha separación se realiza por filtración con lana de vidrio o con crisol de vidrio.

La solución filtrada debe guardarse en frascos oscuros color ámbar y de ser posible con tapón esmerilado para evitar la acción de la luz y la contaminación con polvillo atmosférico. La solución así preparada, y conservada, es estable durante algunos meses.

Para que la valoración con el oxalato sea correcta se debe seguir una metodología operativa muy estricta: -

La temperatura de la solución debe ser aproximadamente de 80 oC (una ebullición incipiente), pues a temperaturas menores la reacción de valoración es muy lenta, y a temperaturas mayores, ya en franca ebullición, se produce la descomposición del oxalato en CO y H2O

-

Por ser un proceso autocatalítico (los iones Mn2+ que se forman actúan de catalizadores), al comienzo de la valoración la reacción es muy lenta, pero al agregar algunos mL de KMnO 4 la concentración de Mn2+ aumenta y la reacción se hace instantánea.

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Cuando se añada el KMnO4 se debe mezclar perfectamente y evitar que haya un exceso local del permanganato para que no aparezca un precipitado oscuro del MnO2

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En la valoración es el propio KMnO4 el indicador, pues bastan unas gotas más para dar una coloración rosada. Este color del PF desaparece lentamente por la reducción gradual del KMnO4 por la presencia de los iones Mn2+, por lo que debemos esperar que la coloración rosada persista por 30 segundos para dar por completada la valoración.

Procedimiento Preparación de 500 mL de una disolución de KMnO4aproximadamente 0,02 M Se preparan en primer lugar 500,00 mL de KMnO4 aproximadamente 0,02 M. Para ello se calcula la masa necesaria de KMnO4 comercial (los datos de M y riqueza figuran en la etiqueta).

Se pesa la cantidad necesaria de KMnO4, y se echa en un vaso de precipitados que contieneaproximadamente 150 mL de auga destilada. Se disuelve mediante agitación con varilla de vidrio en un vaso de precipitados con agua destilada. Se vierte en un matraz aforado de 500 mL y se enrasa hasta la marca con agua destilada.

Preparación de una disolución de Na2C2O4 Se disuelve la cantidad adecuada de Na2C2O4 tipo primario (previamente desecado en estufa a 110 C) y pesada exactamente (en la balanza analítica) en un matraz aforado. La cantidad a pesar depende del volumen del matraz y el número de alícuotas, de la concentración del KMnO4 y de lo que se desee gastar de éste en la normalización. La molaridad de la disolución de Na2C2O4 se calcula numéricamente y se conoce con exactitud. o

Normalización de la disolución de KMnO4 Se pipetean en un Erlenmeyer 10 mL de la disolución de Na2C2O4 anterior, y se añaden 5 mL de H2SO4 1:1 (¡Cuidado con su preparación! Los volúmenes se miden con la probeta. Se debe añadir el ácido sobre agua y se realizará en la campana de gases). Se calienta a 80-90 oC (en una placa calefactora, con el

Erlenmeyer tapado con vidrio de reloj y hasta que empiece a condensarse vapor por las paredes del recipiente), y desde la bureta se va agregando lentamente y con agitación continua, disolución de KMnO4 hasta la aparición de un color rosa permanente que no desaparece al agitar.

El procedimiento debe repetirse con al menos tres alícuotas diferentes de 10 mL de disolución de Na2C2O4 , lo que permite obtener el volumen medio de KMnO4gastado, V KMnO4 .

Resultados A partir de los valores experimentales se calcula la molaridad del KMnO4:

 2 mol KMnO4  nKMnO4  nNa2C2O4     5 mol Na2C2O4  M KMnO4  V KMnO4  M Na2C2O4  VNa2C2O4 

2 5

CÁLCULOS noxalato  n permanganato 

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5 5  ( 20.103 )  0,02   1 mmol 2 2 134 g / mol 4 alícuotas 0,001 mol Na2C2O4   0,134 g   0,536 g Na2C2O4 noxalato  VKMnO4  M KMnO4 

Vamos a calcular ahora qué volumen gastaremos en la bureta si preparamos la disolución de oxalato sódico disolviendo esos g en 50 mL:

M Na2C2O4

 0,536 g   134 g / mol    0,08M  0,050 L dis

 VNa2C2O4  M Na2C2O4  VKMnO4  M KMnO4  (10.103 )  0 ,08  VKMnO4  0 ,02  VKMnO4  16 mL

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