Pha và chuẩn độ lại dung dịch KMnO₄ 0,02 M bằng natri oxalat

Kali pemanganat (KMnO₄) là chất oxy hoá mạnh, dùng trong nhiều phép chuẩn độ: sắt(II), hydro peroxit, oxalat, chỉ số pemanganat trong nước... Nhưng tinh thể KMnO₄ thương mại luôn lẫn một ít MnO₂, và dung dịch mới pha cũng tự phân huỷ một phần do phản ứng với chất hữu cơ trong nước. Vì vậy dung dịch KMnO₄ phải được để ổn định rồi chuẩn lại nồng độ, không thể dùng ngay sau khi cân.

Pha dung dịch

Cân khoảng 3,2 g KMnO₄ (lượng tính toán là 3,16 g cho 1 lít dung dịch 0,02 M), hoà tan trong 1 lít nước cất.

Sau đó chọn một trong hai cách để dung dịch ổn định:

• Đun sôi nhẹ khoảng 15 đến 30 phút, đậy lại, để nguội qua đêm.
• Hoặc để yên trong chỗ tối 7 đến 10 ngày.

Mục đích là để KMnO₄ oxy hoá hết chất hữu cơ có trong nước, và MnO₂ sinh ra kết tủa xuống đáy. Tiếp theo lọc dung dịch qua phễu lọc thuỷ tinh xốp. Không dùng giấy lọc, vì giấy là chất hữu cơ và sẽ phản ứng với KMnO₄. Dung dịch đựng trong chai thuỷ tinh màu nâu, nút thuỷ tinh.

Chuẩn lại bằng natri oxalat

Natri oxalat (Na₂C₂O₄, M = 134,00 g/mol) là chất chuẩn gốc thông dụng nhất cho KMnO₄. Phản ứng trong môi trường axit sulfuric:

2MnO₄⁻ + 5C₂O₄²⁻ + 16H⁺ → 2Mn²⁺ + 10CO₂ + 8H₂O

Cách làm:

1. Sấy natri oxalat ở 105 đến 110 °C trong 2 giờ, để nguội trong bình hút ẩm.
2. Cân chính xác khoảng 0,20 g (ghi đến 0,1 mg) vào bình nón 500 mL.
3. Thêm khoảng 250 mL axit sulfuric loãng (5 mL H₂SO₄ đặc trong 95 mL nước, pha theo nguyên tắc rót axit vào nước), lắc cho tan.
4. Đun nóng tới khoảng 80 đến 90 °C.
5. Chuẩn độ bằng KMnO₄ khi dung dịch còn nóng, lắc đều. Mấy giọt đầu mất màu chậm, đây là điều bình thường. Khi đã có Mn²⁺ trong dung dịch thì phản ứng nhanh dần lên.
6. Dừng khi dung dịch có màu hồng nhạt bền trong 30 giây. Nhiệt độ lúc kết thúc không được thấp hơn 60 °C.
7. Làm lặp lại 3 lần, và làm thêm một mẫu trắng chỉ với axit sulfuric loãng ở cùng nhiệt độ.

Tính nồng độ

C (mol/L) = 2 × m × 1000 / (5 × 134,00 × (V − V₀))

Rút gọn lại: C = 2,985 × m / (V − V₀)

Trong đó m là khối lượng natri oxalat (g), V là số mL KMnO₄ tiêu tốn, V₀ là số mL tiêu tốn cho mẫu trắng.

Ví dụ: m = 0,2015 g, V = 30,15 mL, V₀ = 0,05 mL. C = 2,985 × 0,2015 / 30,10 = 0,01998 mol/L.

Những lỗi hay gặp

Có kết tủa nâu trong bình nón. Đây là MnO₂, xuất hiện khi thiếu axit hoặc nhỏ KMnO₄ quá nhanh lúc đầu. Mẫu này phải bỏ và làm lại, không cố chuẩn độ tiếp.

Dùng axit clohydric thay cho axit sulfuric. KMnO₄ oxy hoá được ion clorua, nên kết quả sẽ sai. Chỉ dùng H₂SO₄.

Chuẩn độ khi dung dịch đã nguội. Phản ứng với oxalat rất chậm ở nhiệt độ thấp, điểm cuối bị kéo dài và cho kết quả cao.

Đọc buret sai. Dung dịch KMnO₄ đậm màu, không nhìn thấy đáy mặt khum, nên phải đọc theo mép trên của mặt khum.

Dung dịch KMnO₄ đã chuẩn vẫn thay đổi nồng độ theo thời gian, nhất là khi để ngoài sáng. Nên chuẩn lại mỗi tuần, hoặc trước mỗi đợt phân tích quan trọng.

KMnO₄ là chất oxy hoá mạnh, để xa chất hữu cơ, axit đặc và chất dễ cháy. Dung dịch dính vào da sẽ để lại vết nâu, có thể rửa bằng dung dịch natri thiosunfat hoặc axit oxalic loãng.