Ćwiczenie nr 9

Instytut Ochrony Środowiska
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. H. Cegielskiego w Gnieźnie
ĆWICZENIE 6
MANGANOMETRYCZNE OZNACZANIE
NADTLENKU WODORU
DZIAŁ: Redoksymetria
ZAGADNIENIA
Kiedy mamy do czynienia z reakcją red-oks?
Sprzężona para utleniacz-reduktor.
Co jest utleniaczem lub reduktorem? Przykłady
Amfotery red-oks
Wzór Nernsta
Elektroda wodorowa
Szereg elektrochemiczny metali
Bilans elektronowy reakcji red-oks
Wpływ pH na potencjał reakcji red-oks
Znajomość reakcji przebiegających w roztoworze podczas redoksymetrycznego oznaczania, tlenu, wapnia i fenolu.
LITERATURA
[1] A. Cygański, Chemiczne metody analizy ilościowej, WNT W-wa1999.
[2] J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna 2 Chemiczne metody analizy ilościowej,
Wyd. Naukowe PWN W-wa 2004.
I. WSTĘP I CEL ĆWICZENIA
Nadtlenek wodoru, H2O2, M=34,01 g/mol
 Woda utleniona (3–3,5% roztwór)
 Perhydrol (30–35% roztwory)
 Wybielacze (3–15% roztwory)
 Ingoliny (85–98% roztwory)
syropowata, bezbarwna ciecz o temperaturze topnienia -0,9°C, temperaturze wrzenia ok.
150°C (ogrzewana ulega rozkładowi, a w obecności zanieczyszczeń może wybuchnąć) i
gęstości 1,47 g/cm3, mieszająca się z wodą w każdym stosunku. Już mała domieszka
wody obniża znacznie jej temperaturę topnienia (hydrat o składzie H 2O2·H2O krzepnie w
temperaturze -51°C).
Ćwiczenia laboratoryjne z chemii analitycznej i instrumentalnej; oprac.; prowadzący: dr Agnieszka Matłoka
Strona 1
Instytut Ochrony Środowiska
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. H. Cegielskiego w Gnieźnie
Nadtlenek wodoru nie został sklasyfikowany jako niebezpieczny dla środowiska. Jednak
w przypadku dostania się go do zbiorników wodnych może spowodować szkodliwe
oddziaływanie na ryby i roślinność wodną.
1% roztwór nadtlenku wodoru jest równoważny 3,3% objętościowym tlenu, tj. 1 cm3
roztworu 3% uwalnia 10cm3 tlenu.
TOKSYCZNOŚC OSTRA nadtlenku wodoru na:
Ryby słodkowodne LC50 16,4mg/l (24h)
Bezkręgowce wodne EC50 2,5mg/l (48h)
TOKSYCZNOŚC PRZEWLEKŁA nadtlenku wodoru na:
Bezkręgowce wodne NOEC 0,63mg/l
HAMOWANIE WZROSTU GLONÓW nadtlenku wodoru na:
Algi NOEC 0,63mg/l
TOKSYCZNOŚĆ DLA MIKROORGANIZMÓW nadtlenku wodoru na:
Mikroorganizmy EC50 466mg/l
Nadtlenek wodoru jest
substancja biodegradowalną; w powietrzu ulega
fotodegradacji, okres półtrwania nadtlenku wodoru wynosi ok. 24h.
Ze względu na wysoką polarność i bardzo dobrą rozpuszczalność nadtlenku wodoru w
wodzie przewiduje się, że związek ten będzie wykazywał wysoka mobilność w glebie.
Według USES stężenie nadtlenku wodoru H2O2 w nie oczyszczanych ściekach
będzie wynosiło 1,36mg/l dla miejskiej oczyszczalni ścieków zakładając że 10 000
mieszkanńców, gdzie każdy wytwarza 200 litrów ścieków na dobę, co daje łącznie
2 000 000 litrów ścieków na dobę. Wydajność miejskich oczyszczalni ścieków w
usuwaniu nadtlenku wodoru ok.90%.
Przewidywane Stężenie Niepowodujące Zmian w Środowisku (PNEC) dawki nadtlenku
wodoru w:
Słodka woda: 0,0126mg/l
Słodka woda, osad: 0,0103 mg/kg mokrego osadu
Słodka woda, osad: 0,047 mg/kg suchego osadu
Gleba: 0,0019 mg/kg mokrej gleby
Gleba: 0,0023 mg/kg suchej gleby
Ćwiczenia laboratoryjne z chemii analitycznej i instrumentalnej; oprac.; prowadzący: dr Agnieszka Matłoka
Strona 2
Instytut Ochrony Środowiska
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. H. Cegielskiego w Gnieźnie
Nadtlenek wodoru ma właściwości zarówno utleniające jak i redukujące. W
środowisku kwaśnym utlenia wiele jonów o właściwościach redukujących, jak Fe2+ ,
Sn2+, I-. Jeszcze silniejsze właściwości utleniające wykazuje nadtlenek w roztworze
alkalicznym, utleniając np. mangan(II) do MnO2. W stosunku do silnych utleniaczy
(MnO4 -, MnO2, PbO2, Ce4+) nadtlenek wodoru zachowuje się w środowisku kwaśnym
jako reduktor.
Reakcję nadtlenek wodoru w roztworze kwaśnym przedstawia równanie:
2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4
K2SO4 + 2MnSO4 + 5O2 + 8H2O
+7
+2
Mn + 5e- → Mn / U/2
-1
0
O2 – 2e- → O2 /R/5
Wartość PNEC oblicza się, wprowadzając odpowiedni współczynnik szacowania do wyników badań przeprowadzonych na
organizmach żywych, takich jak: DL50 (medialna dawka śmiertelna), CL50 (medialne stężenie śmiertelne), CE50
(medialne stężenie efektywne), CI50 (medialne stężenie powodujące 50% zahamowanie danego parametru, np. wzrostu),
wartość NOEL lub NOEC (poziom dawkowania lub stężenie, przy którym nie obserwuje się szkodliwych zmian), wartość
LOEL lub LOEC (najniższy poziom dawkowania lub stężenie, przy którym obserwowano szkodliwe zmiany), lub inne
odpowiednie wyniki badań.
http://www2.mz.gov.pl/wwwmz/index?mr=&ms=&ml=pl&mi=&mx=0&mt=&my=&ma=2605
II. SPRZĘT I ODCZYNNIKI:
- kolba stożkowa poj.250 ml
- 0,02M KMnO4 mianowany roztwór KMnO4 (przygotowany przez studenta – ĆWICZENIE 5)
- 2N H2SO4
- biureta poj. 50ml ze statywem
- lejek
- cylinder miarowy poj. 50 ml
- tryskawka
- zlewka poj.50ml
III. METODYKA:
Badany roztwór rozcieńczyć wodą do ok. 70 ml, dodać 20 ml kwasu siarkowego (1+4) i
mieszając miareczkować mianowanym roztworem nadmanganianu potasu do trwałego,
lekko różowego zabarwienia. Analizy wykonać 3 razy.
Mianowany roztwór KMnO4 (przygotowany przez studenta – patrz ĆWICZENIE 5)
Stężenie molowe KMnO4 CM KMnO4 = …….. [mol/l]
Miano KMnO4 TKMnO4/H2C2O4= …….. [g/ml]
Ćwiczenia laboratoryjne z chemii analitycznej i instrumentalnej; oprac.; prowadzący: dr Agnieszka Matłoka
Strona 3
Instytut Ochrony Środowiska
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. H. Cegielskiego w Gnieźnie
Stężenie normalne KMnO4
C N KMnO4 = …….. [N]
Miareczkowanie I VKMnO4 = …….. ml
Miareczkowanie II VKMnO4 = …….. ml
Miareczkowanie III VKMnO4 = …….. ml
Średnia wartość miareczkowania zużytego titrantu VKMnO4śr = …….. ml
Zawartość nadtlenku wodoru obliczyć metoda stechiometryczną (proporcjami) oraz ze
wzoru:
X H2O2 = v  c  0,01701
v - objętość roztworu KMnO4 w ml
c - stężenie roztworu KMnO4 wyrażone jako ilość gR KMnO4w jednym litrze roztworu
0,01701 - milirównoważnik H2O2
IV. WNIOSKI
Podać wynik końcowy zawartości nadtlenku wodoru w analizowanej próbce wody i
uzyskaną zawartość porównać z normami dla wód słodkich.
Ćwiczenia laboratoryjne z chemii analitycznej i instrumentalnej; oprac.; prowadzący: dr Agnieszka Matłoka
Strona 4