2Mn2+ + 4OH- → 2Mn(OH)2
2Mn(OH)2 + O2 → 2MnO(OH)2
2MnO(OH)2 + 4H+ → Mn4+ + 3H2O
Mn4+ + 2I- → Mn2+ + I2
I2 + 2S2O32- → S4O62- + 2I-
0,03 mol tiosiarczanu(VI) sodu — 1000 cm3
x — 18 cm3
x = 0,03 • 18 : 1000 = 5,4 • 10-4 [mol]
mO2 = 32 g/mol = 32000 mg/mol
32000 mg O2 — 1 mol
y — 1,34 • 10-4 mol
y = 32000 • 1,34 • 10-4 : 1 = 4,32 [mg]
Odpowiedź: Zawartość tlenu w badanej wodzie wynosiła 4,32 mg/dm3.
Metoda Winklera to wieloetapowa metoda oznaczania rozpuszczonego tlenu w wodzie. Tlen utlenia w środowisku zasadowym wodorotlenek manganu(II) do związków manganu na IV stopniu utlenienia. Następnie w kwaśnym środowisku jony manganu(IV) wydzielają wolny jod z jodku potasu. Ilość wolnego jodu jest równoważna do zawartości tlenu w wodzie. Jod miareczkujemy tiosiarczanem(VI) sodu w obecności skrobi. Ilość tiosiarczanu(VI) sodu wskazuje na zawartość tlenu w wodzie. Poniżej przedstawiono ciąg reakcji.
2Mn2+ + 4OH- → 2Mn(OH)2
2Mn(OH)2 + O2 → 2MnO(OH)2
2MnO(OH)2 + 4H+ → Mn4+ + 3H2O
Mn4+ + 2I- → Mn2+ + I2
I2 + 2S2O32- → S4O62- + 2I-
Krok 1: Znając stężenie molowe tiosiarczanu(VI) sodu, oblicz ilość moli w zużytej objętości roztworu (18 cm3).
0,03 mol tiosiarczanu(VI) sodu — 1000 cm3
x — 18 cm3
x = 0,03 • 18 : 1000 = 5,4 • 10-4 [mol]
Krok 2: Spójrz na równania reakcji. Idąc od dołu, możemy prześledzić, że 2 mole S2O32- reagują z jednym molem I2. Stąd ilość I2 jest dwukrotnie mniejsza (5,4 • 10-4 : 2 = 2,7 • 10-4). Z kolei jeden mol jodu powstał z jednego mola kationów manganu na IV stopniu utlenienia. Te zaś powstały w reakcji z dwoma molami MnO(OH)2 – do ich uzyskania użyto dwukrotnie mniej tlenu. Zatem ilość moli tlenu znów będzie dwukrotnie mniejsza (2,7 • 10-4 : 2 = 1,35 • 10-4).
Krok 3: Oblicz masę jednego mola dwuatomowej cząsteczki jodu.
mO2 = 2 • 16 g/mol = 32 g/mol = 32000 mg/mol
Krok 4: Przelicz ilość moli tlenu na miligramy.
32000 mg O2 — 1 mol
y — 1,34 • 10-4 mol
y = 32000 • 1,34 • 10-4 : 1 = 4,32 [mg]
Wniosek: Zawartość tlenu w badanej wodzie wynosiła 4,32 mg/dm3.