PARTAKONEEN TERÄN RAUTAPITOISUUDEN MÄÄRITTÄMINEN

Partakoneen terät valmistetaan ruostumattomasta teräksestä, joka sisältää raudan lisäksi kromia ja nikkeliä. Terän palanen liuotetaan rikkihappoliuokseen, jolloin rauta-atomit hapettuvat
Fe²⁺-ioneiksi. Myös kromi- ja nikkeliatomit hapettuvat ioneiksi, joten terän palanen liukenee täydellisesti.

Näin saatu liuos titrataan tunnetunväkevyisellä KMnO₄-liuoksella. Titrattaessa permanganaatti-ionit hapettavat rauta(II)-ionit rauta(III)-ioneiksi ja permanganaatti-ionin mangaani pelkistyy
Mn²⁺-ioniksi. Kromi- ja nikkeli-ionit eivät hapetu titrauksen aikana, joten permanganaatti-ioneja kuluu vain rauta(II)-ionin hapettamiseen.

Titrauksen päätepiste eli ekvivalenttikohta havaitaan värinmuutoksesta. Niin kauan kuin näyteliuoksessa on jäljellä reagoimattomia Fe²⁺-ioneja, permanganaatti-ionien violetti väri häviää. Kun kaikki Fe(II)-ionit ovat hapettuneet, titrausliuos jää pysyvästi violetiksi ja titraus lopetetaan.

Titrausta kuvaava tasapainottamaton ionireaktioyhtälö on seuraava:

MnO₄^-+ H⁺(aq) + Fe²⁺(aq) → Fe³⁺(aq) + Mn²⁺(aq) + H₂O(l).
^{violetti väritön}

 

Työn suorittaminen:

A. Terän liuottaminen

1. Punnitse partakoneen terän palanen (noin 100 mg) ja merkitse massa muistiin vihkoosi.

2. Laita terän palanen 250 ml:n keittopulloon ja mittaa siihen mittalasilla 15 ml 4 M rikkihappoliuosta.

3. Kuumenna keittopulloa keittolevyllä vetokaapissa, kunnes reaktio alkaa. Tämän jälkeen voit vähentää kuumennusta, mutta sitä on syytä jatkaa, kunnes terä on kokonaan liuennut. Lisää haihtuvan veden tilalle ruiskupullosta tislattua vettä.

4. Kun terä on liuennut, huuhtele keittopullon seinämillä olevat roiskepisarat tislatulla vedellä näyteliuokseen. Jäähdytä keittopullo juoksevan veden alla huoneenlämpöiseksi.

B. Titraus

1. Täytä byretti kaliumpermanganaattiliuoksella, jonka konsentraatio on tarkasti tunnettu. (Sopiva konsentraatio on n. 0,020 M)

2. Tiputa byretistä KMnO₄-liuosta näyteliuokseen pisara kerrallaan, jotta ehdit havaita värinmuutoskohdan tarkasti. Sekoita näyteliuosta koko ajan tai käytä magneettisekoittajaa. Lopeta titraus, kun näyteliuos juuri ja juuri muuttuu pysyvästi violetiksi. Merkitse muistiin titrausliuoksen kulutus.

C. Tulosten laskeminen

1. Tasapainota reaktioyhtälö.
2. Laske näyteliuoksen raudan ainemäärä ja massa.
3. Laske terän rautapitoisuus massaprosentteina.