CC BY
44
М. Р. Зиганшина
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОРМАЛЬНОЙ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ МАРГАНЦА В ПИГМЕНТАХ ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ
Ключевые слова: марганец, степень окисления, титрование, окислительновосстановительная реакция.
В данной работе предлагается методика определения формальной степени окисления марганца в соединениях неизвестного состава, в основе, которой лежит зависимость его окислительно-восстановительных свойств от рН среды.
Key words: manganese, oxidation, titration, oxidation-reduction reaction.
In this paper we propose a method of determining the formal oxidation state of manganese in the compounds of unknown composition, at the base, which is the dependence of its redox properties of the pH of the medium.
Широкое применение соединений марганца в различных областях народного хозяйства связано с переменной степенью окисления этого элемента, поэтому количественная оценка этой характеристики во многих случаях имеет большое значение. В [1] описана методика определения формальной степени окисления марганца в сложных манганитах, которая предполагает априорное знание молекулярной массы анализируемого соединения и использование специального прибора.
В данной работе предлагается методика определения формальной степени окисления марганца в соединениях неизвестного состава, в основе, которой лежит зависимость его окислительно-восстановительных свойств от рН среды.
Предложенная методика состоит из двух этапов. На первом навеску 0,2-0,4 г анализируемого соединения растворяли в 100 мл 2н H2SO4 и добавляли к раствору избыток восстановителя (в качестве которого использовали щавелевую кислоту) [2, с.142]. В условиях постоянного перемешивания при температуре 70-80 0С протекает
окислительно-восстановительная реакция, ионно-электронный баланс которой выглядит следующим образом
C2O42" = 2CO2 + 2е Mnn+ + (n-2)e = Mn2+
Исходя из приведенного баланса, искомая формальная степень окисления марганца в исследуемом соединении может быть рассчитана по формуле:
n = 2 (Х1/Х2) + 2,
где Xi и Х2 - количество оксалат ионов и ионов марганца, участвующих в окислительновосстановительной реакции
Значение Xi определяли как частное от деления разницы масс добавленной (mi) и избыточной (m2) щавелевой кислоты на ее молекулярную массу (90,04):
х1 = (m1 - m2)/ 90,04
Избыточное количество щавелевой кислоты (m2) определяли путем титрования перманганатом калия [3, с.371].
На втором этапе анализа определяли массу Мп в полученном растворе (т3) посредством титрования перманганатом калия в щелочной среде. Для ее создания и предотвращения адсорбции определяемых ионов выпадающим в осадок диоксидом марганца, добавляли к раствору взмученный в воде оксид цинка до тех пор, пока он не перестанет растворяться и на дне колбы не появится небольшой белый осадок [3, с.379]: 2КМп04 + 3МпЭ04 + 2Н2О = 5Мп02 + К2Э04 + 2Н2Э04 (1)
Титрование считали законченным, когда прозрачный раствор над осадком Мп02 окрашивался в слабый, но ясный фиолетово-розовый цвет. При титровании нужно следить за тем, чтобы жидкость в колбе была нагрета почти до кипения.
После этого величину Х2 рассчитывали по формуле
Х1 = (т3 - т4)/ 158,
где т4 - масса перманганата калия пошедшая на титрование избытка щавелевой кислоты; 158 - молекулярная масса перманганата калия.
Для оценки точности разработанной методики с ее определении степень окисления марганца в соединениях известного состава, в качестве которых использовали перманганат калия и пиролюзит. Растворы для анализа готовили из реагентов квалификации «ч.д.а.». Результаты исследования (по 10 параллельных опытов) приведены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1 - Результаты исследований
Масса навески КМПО4, г Масса навески С2Н2О4, г Объем раствора 0,1н КМпО4, мл Расчетная степень окисления
на титрование избытка С2Н2О4 на титрование Мп2+
0,0715 0,2186 12,9 22,8 7,19
0,0720 0,2111 12,9 22,0 7,04
0,2006 0,4249 4,6 45,0 6,99
0,1876 0,4132 6,4 43,2 7,06
0,2028 0,4144 2,0 43,5 7,04
0,2011 0,4124 3,5 43,8 6,99
0,2002 0,4141 3,8 43,3 7,08
0,1902 0,3982 3,5 42,4 6,98
0,2010 0,4125 3,3 43,4 7,03
0,2074 0,4121 3,9 42,8 7,10
Среднестатистическая степень окисления составила п =7,05±0,0319 (теоретическое значение п =7).
Таблица 2 - Результаты исследований
Масса навески КМпО4, г Масса навески С2Н2О4, г Объем раствора 0,1н КМпО4, мл Расчетная степень окисления
на титрование избытка С2Н2О4 на титрование Мп2+
0,2021 0,4027 24,7 81,2 4,02
0,2117 0,4105 25,3 82,3 4,03
0,2031 0,4035 26,1 79,0 4,05
0,2005 0,4087 25,9 80,8 4,04
0,2097 0,4057 26,2 78,7 4,08
0,2081 0,4091 25,8 81,5 4,03
0,2017 0,4113 24,9 80,5 4,10
0,2105 0,4079 26,3 78,7 4,09
0,2075 0,4109 25,7 81,3 4,05
0,2110 0,4098 24,9 80,4 4,06
Среднестатистическая степень окисления составила п = 4,06±0,0199 (теоретическое значение п =4).
Таким образом, полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что предложенная методика позволяет определить среднюю степень окисления марганца с относительной погрешностью не более 5% и может быть использована для анализа марганецсодержащих соединений неизвестного состава.
Литература
1. Борисовских, Л.В. Определение степени окисления марганца в сложных манганитах / Л.В.Борисовских, Г.Н. Мазо, В.М. Иванов //Вестник московского университета. - 1999. - №6. - С. 373-374.
2. Крешков, А.П. Основы аналитической химии / А.П. Крешков М.: Химия, 1970. - 472 с.
3. Бабко, А.К. Количественный анализ /А.К. Бабко, И.В. Пятницкий.-М.: Химия, 1968. - 345 с.
© М. Р. Зиганшина - канд. хим. наук, доц. каф. химической технологии лаков, красок и лакокрасочных композиции КГТУ, zigmay4@mail.ru.
