Analisi del contenuto di acqua ossigenata in un campione commerciale

Titolazione permanganatometrica in ambiente acido

di Gaia Borghi e Sara Mirenda (4E)

Durata: 

45 minuti circa

Scopo:

Calcolare la concentrazione percentuale di acqua ossigenata in un campione commerciale di concentrazione teorica pari a 3.5%

Teoria:

Il manganese può avere diversi numeri di ossidazione: +2 +3 +4 +6 +7; nel permanganato ha numero di ossidazione pari a +7. In ambiente acido è un forte ossidante e si riduce a +2. In questo modo reagisce facilmente con acqua ossigenata, ossidando l’ossigeno da –1 a 0 formando ossigeno molecolare secondo la reazione

2MnO^-₄+ 6H⁺ + 5H₂O₂ -> 2 Mn²⁺ + 5O₂ + 8H₂O

La titolazione non necessita di indicatore in quanto il permanganato, fortemente colorato di viola, si scolora durante la reazione. La persistenza di una debole colorazione rosa per almeno 30sec indica il raggiungimento del punto di equivalenza.

Le soluzioni di acqua ossigenata commerciale sono stabilizzate con sostanze riducenti (urea o altro) che potrebbero interferire con la misura effettuata in questo modo. 

Materiale:

• Acqua ossigenata commerciale al 3.5% circa
• KMnO₄ 0.1N
• H₂SO₄ 1:5
• Acqua distillata

Strumenti:

• 1 matraccio tarato da 100ml con tappo
• 1 buretta da 50ml con becher, imbutino, sostegno universale e pinza ragno
• 1 beuta da 250ml
• 1 agitatore magnetico con ancoretta
• 3 pipette da 10ml e propipetta

Procedimento:

Lavare ed avvinare la buretta con la soluzione di KMnO₄ 0.1N.

Prelevare con precisione, utilizzando la pipetta, 10 ml di acqua ossigenata commerciale e trasferirli nel matraccio da 100ml.

Diluire a 100ml con acqua distillata (in modo da ottenere un campione diluito 1:10), agitare e prelevare 10 ml del campione diluito con la pipetta e trasferirlo nella beuta. 

Per avere un ambiente acido aggiungere 20ml di H₂SO₄ 1:5 (non è importante che siano precisi, si può usare una pipetta da 10ml due volte)

Aggiungere acqua distillata sino a circa 100ml e un’ancoretta magnetica. Trasferire la beuta sull’agitatore magnetico. In assenza dell’agitatore magnetico è possibile effettuare la titolazione agitando a mano la beuta. Mettere sotto la beuta un foglio di carta bianco per apprezzare più facilmente le variazioni di colore.

Sgocciolare il permanganato nella beuta mantenendo la soluzione in leggera agitazione. All’inizio il permanganato si scolora lentamente ma poi la reazione avverrà più velocemente grazie all’effetto catalizzatore del Mn²⁺ che si forma.

Si titola sino al raggiungimento di una colorazione rosa persistente per almeno 30 sec.

Nell’esperimento condotto il 4/2/20 sono stati necessari 19.0 ml di KMnO₄ 0.1N per titolare un campione di acqua ossigenata commerciale aperta da tempo con una concentrazione iniziale dichiarata del 3.5%

Risultato:

Calcolare il numero di equivalenti di KMnO₄ sgocciolati

0,1 N : 1000 ml = x : 19 ml     x = 1,9 x 10 ^-3 eq =1.9 meq

Questi corrispondono al numero di equivalenti presenti nel campione di H₂O₂ diluito.

Si calcolano quindi il numero di equivalenti presenti in 100ml della soluzione di acqua ossigenata commerciale considerando la diluizione 1:10. (10ml diluiti 1:10 equivalgono a 1ml tal quale)

1,9 meq : 1 ml = x : 100 ml    x= 0,19 eq

 Si calcola la massa equivalente di H₂O₂, considerando che l’acqua ossigenata ha 2 unità reattive perché ogni suo ossigeno perde un elettrone durante la reazione:

 M_eq = Mmol/UR = (34 g/mol) : 2 = 17 g/eq

 Quindi si può calcolate la concentrazione percentuale del campione di acqua ossigenata:

% = M_eq x n_eq = 17 g/eq x 0,19 eq = 3,23 % m/v

Consigli di sicurezza:

indossare guanti in lattice, occhiali di plastica protettivi e camice da laboratorio

Bibliografia:

Ippoliti P&E, Zeggio Luly C., Mascioli A.. Analisi chimica quantitativa. 1986. Angelo Signorelli Editore