La determinazione quantitativa del ferro (II) può essere ottenuta tramite titolazione ossidimetrica.
Un tipo di titolazione è quella permanganometrica in cui si utilizza lo ione permanganato che è, tra gli agenti ossidanti, il più usato in quanto ha un potenziale normale di riduzione tanto elevato da determinare reazioni quantitative con la maggior parte dei riducenti ed inoltre non richiede l’uso di indicatori in quanto lo stesso permanganato funge anche da indicatore.
La permanganometria, tuttavia, presenta alcuni limiti quali la scarsa selettività nei confronti di sostanze riducenti e l’intensa colorazione della soluzione che ne impedisce una accurata lettura del menisco.
Il ferro (II) può essere determinato quindi utilizzando, quale ossidante, il bicromato di potassio che, pur avendo un potenziale normale di riduzione inferiore a quello del permanganato presenta diversi vantaggi.
Il permanganato infatti non è, contrariamente al bicromato di potassio, una sostanza madre e quindi la soluzione di permanganato richiede una standardizzazione ed inoltre il permanganato va preparato di fresco non avendo una grande stabilità.
La semireazione di riduzione del bicromato è:
Cr2O72- + 14 H+ + 6 e– → 2 Cr3+ + 7 H2O a cui è associato un potenziale normale di riduzione E° pari a + 1.33 V
La semireazione di ossidazione del ferro (II) è:
Fe2+ → Fe3+ + 1 e– a cui è associato un potenziale normale di ossidazione E° pari a – 0.77 V
La reazione complessiva:
Cr2O72- + 6 Fe2+ +14 H+ → 2 Cr3+ + 6 Fe3+ + 7 H2O
ha quindi un potenziale complessivo E° pari a + 1.33 – 0.77 = + 0.56 V
Contrariamente alle titolazioni permanganometriche la titolazione con il bicromato richiede un indicatore redox che può essere la difenilammina, la difenilbenzidina e il difenilammina solfonato di sodio il cui cambiamento di colore avviene tra il verde e il viola.
Preparazione della soluzione standard di bicromato di potassio
Pesare accuratamente circa 1.0-1.2 g di bicromato di potassio e discioglierli in acqua portando a volume in un matraccio tarato da 250 mL.
Titolazione
Trasferire in una beuta 10.0 mL della soluzione contenente ferro (II), aggiungere 25 mL di una soluzione 1 M di H e 10 mL di una soluzione di H3PO4 1 M. Aggiungere 8 gocce di difenilammina solfonato di sodio e agitare.
Riempire la buretta da 50.0 mL con la soluzione standard di bicromato e titolare fino al viraggio dell’indicatore. Ripetere la titolazione almeno tre volte.
Calcoli
Supponendo che la massa di bicromato di potassio sia pari a 1.115 g si ha che le moli di bicromato sono pari a 1.115 g/294.185 g/mol= 0.003790
La molarità della soluzione standard di bicromato è quindi pari a M = 0.003790 mol/ 0.250 L=0.01516
Supponendo che siano occorsi 22.1 mL di soluzione per titolare il ferro (II) le moli di bicromato sono pari a 0.01516 M ∙ 0.0221 L = 0.000335
Il rapporto stechiometrico tra bicromato e ferro (II) è di 1:6
Pertanto le moli di Fe2+ sono pari a 0.000335 ∙ 6 = 0.00201
Può essere quindi calcolata sia la massa che la molarità del ferro (II) contenuta in 10.0 mL della soluzione incognita. Ripetere i calcoli per ognuna delle tre titolazioni e fare la media dei valori.