Explication de protocole

[Geffen]

Bonjour tous,

Je suis entrain d'etudier la metode de dosage du manganese par spectrometrie d'absorption moleculaire (7.34.1) proposer dans le live "l'analyse de l'eau (9ieme edition) editee chez DUNOD afin de la mettre en application. Mais plusieurs questions se posent:
1. Comment eliminer les chlorures dans l'eau a analyser afin d'utiliser correctement cette methode?

2. Dans l'ennonce de la preparation de la solution mere 100mg/l nous avons : Dissoudre 0.288g de KMnO4 dans 100ml d'eau dionisee contenant de l'acide sufurique. Ajoute 0,4g NaHSO4 et porter a ebullition Refroidire et ajuster le volume a 1000ml. Comme nous somme en miliue acide le KMnO4 se dissout sous la forme Mn2+ .
Je tourne cela sous tous les senses en utilisant toutes les formules que je connais mais je n'arrive jamais a une concentration de 100mg/l de la solution mere avec les quantitees indique. Pourriez vous m'aider a comprendre comment ils ont fait?

3. Le NaHSO4 a bien pour role de nous permettre d'eviter la formation de MnSO4 par echange d'ion vec Na+?

Merci de votre aide
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[gts2]

Bonjour,

Pour le 2, les 100 mg/L sont relatifs à Mn. Vos 288 mg de KMnO₄ contiennent bien 288/M(KMnO₄)*M(Mn)=100 mg de Mn.

Il doit manquer un bout du protocole : si vous diluez KMnO₄ vous obtenez MnO₄^- pas Mn²⁺

Il me semble que MnSO₄ est soluble dans l'eau.

[Geffen]

Je vous remercie beaucoup pour votre explication concernant des 100mg/l

Concernant la dilution du KMnO4 cela est bien indique dans une eau contenant de l'aide sulfurique (3ml). Ainsi nous devrions obtenir une solution incolore qui montre bien la formation de Mn2+ en milieu acide.

[gts2]

C'est pour cela que je dis qu'il manque quelque chose dans le protocole : pour transformer MnO₄^- en Mn²⁺ il faut un réducteur.

Concernant NaHSO₄, je suppose qu'il est là pour fixer le pH à la "bonne" valeur.

[A voir en vidéo sur Futura]

[gts2]

Le réducteur est peut-être l'eau à ébullition.

[Geffen]

Voici l'equation de reaction que j'obtiens.
10HNaSO3 + 4KMnO4 + H2SO4 -> 5 Na2SO4 + 4MnSO4 + 2K2SO4 + 6 H2O

Qu'en pensez vous?

J'ai vue les couple SO3/SO4 et KMNo4-/Mn2+ . J'avais oubliais a quel point les equation chimique sont des cassea tete

[gts2]

Il faudrait d'abord clarifier le protocole :

message #1 : Ajoute 0,4g NaHSO4
message #6 : NaHSO3 + ...

Donc vous ajouter de l'hydrogénosulfate ou de l'hydrogénosulfite ?

[Geffen]

Bonjour tous,

Je continue a etudier la metode de dosage du manganese par spectrometrie d'absorption moleculaire (7.34.1) proposer dans le live "l'analyse de l'eau (9ieme edition) editee chez DUNOD afin de la mettre en application. Mais plusieurs questions se posent dans la seconde partie du protocole:

La preparation de la solution mere nous amene a la rection suivante

10 HNaSO3 +4 KMnO4 + H2SO4 -> 5 Na2SO4 + 4 MnSO4 + 2 K2SO4 + 6 H2O

On nous dis de porter a ebullition jusqu'a l'apparition de fume blanche. Ma premiere question. Est ce que cette fumee blanche correspond a la vapeur d'eau afin d'eliminer l'eau "cree" et de forcer ainsi la reaction a devenir total.

On y introduit ensuite de l'acide nitrique puis phosphorique et enfin on chauffe et on intrduit progressivement du periodate de potassium. On porte a ebullition pour faire apparaitre une coloration. Ma seconde question est pouvez vous m'aider a equilibrer la reaction chmque qui se produit avec le Periodate de potassium.

4 KIO4 + 2 MnSO4 + 3 H2O -> 2 HMnO4 + 4 KIO3 + 2 H2SO4

Ma troisieme question est pourquoi doit on orter a ebullitin apres l'ajout du KIO4?

Je vous remercie d'avance pour votre aide

[Geffen]

Merci pour cette importante remarque. C'est de l'hydrogenosulfite.

[Kemiste]

Merci de ne pas multiplier les discussions concernant le même sujet.

J'ai fusionné les deux discussions.

[gts2]

On nous dis de porter a ebullition jusqu'a l'apparition de fume blanche. Ma premiere question. Est ce que cette fumee blanche correspond a la vapeur d'eau.

Si on pouvait avoir une idée exacte du protocole, cela serait plus simple, pour comprendre par exemple cette fumée.
De la vapeur d'eau n'est pas de la fumée, c'est d'ailleurs invisible.
On peut voir un brouillard éventuellement.

[Geffen]

7.34 Manganèse
(référence de qualité « Eau potable »)
La méthode par spectrométrie d’absorption moléculaire au periodate
nécessite la destruction des chlorures et des matières organiques.
L’oxydation par le periodate présente l’avantage de donner des solutions
extrêmement stables. Les méthodes par spectrométrie d’absorption atomique et par spectrométrie d’émission à l’aide d’un générateur inductif de
plasma permettent des mesures rapides dans de bonnes conditions de
sensibilité ; ce sont des méthodes de choix. Le dosage du manganèse doit
être pratiqué immédiatement après le prélèvement car il a tendance à
s’oxyder rapidement, à précipiter et à se fixer sur les parois du récipient.
Dans le cas contraire, acidifier l’échantillon au moment du prélèvement.
7.34.1 Méthode par spectrométrie d’absorption moléculaire
■ Principe
Le manganèse est oxydé en permanganate à l’aide de periodate de potassium en milieu acide. Le permanganate ainsi formé est dosé spectrométriquement.
■ Réactifs
– Utiliser de l’eau déionisée, exempte de matières organiques.
– Periodate de potassium cristallisé.
– Permanganate de potassium cristallisé.
– Hydrogénosulfite de sodium cristallisé.
– Acide nitrique pur (d = 1,33).
– Acide phosphorique sirupeux (d = 1,71).
– Acide sulfurique pur (d = 1,83).
– Acide sulfurique dilué au 1/20.
– Solution mère étalon de manganèse à 100 mg/L.
Dissoudre 0,288 g de permanganate de potassium dans environ 100 mL d’eau déionisée
contenant 3 mL d’acide sulfurique. Ajouter 0,4 g environ d’hydrogénosulfite de sodium.
Porter à ébullition. Refroidir. Ajuster le volume à 1 000 mL.
– Solution fille étalon de manganèse à 5 mg/L :
solution mère 50 mL
eau déionisée q.s.p. 1 000 mL

Établissement de la courbe d’étalonnage
Dans une série de béchers numérotés, introduire successivement :
Numéro des béchers T I II III IV V VI
Solution étalon de manganèse
à 5 mg/L (mL) 0 1 2 5 10 15 20
Eau déionisée (mL) 100 99 98 95 90 85 80
Acide sulfurique (mL) 10 10 10 10 10 10 10
Correspondance en mg/L
de manganèse 0 0,05 0,10 0,25 0,5 0,75 1
Ajouter quelques billes de verre et porter à ébullition. Concentrer jusqu’à
fumées blanches. Éliminer la coloration éventuelle par addition de quelques
gouttes d’acide nitrique. Refroidir les béchers puis ajouter successivement :
eau déionisée 25 à 30 mL
acide nitrique 10 mL
acide phosphorique 5 mL
Chauffer sur une plaque jusqu’à douce ébullition tout en ajoutant peu
à peu 0,3 g de periodate de potassium. Porter à douce ébullition pendant
15 minutes pour faire apparaître la coloration. Refroidir et compléter à
100 mL. Effectuer les lectures au spectromètre à la longueur d’onde de
525 nm. Tenir compte de la valeur lue pour le témoin. Tracer la courbe
d’étalonnage.
■ Mode opératoire
Verser dans un bécher 100 mL d’eau à analyser qui doit contenir entre 5 et
100 μg de manganèse. Diluer si nécessaire. Traiter ensuite l’échantillon
comme indiqué pour l’établissement de la courbe d’étalonnage. Effectuer
les lectures au spectromètre à la longueur d’onde de 525 nm et tenir
compte de la valeur lue pour le témoin. Se reporter à la courbe d’étalonnage.
■ Expression des résultats
Pour une prise d’essai de 100 mL, la courbe donne la teneur en manganèse exprimée en milligrammes par litre.
Remarques
– La limite de détection est de 50 μg/L.
– Si l’eau est limpide et ne contient que du manganèse bivalent dissous, celui-ci
peut être stabilisé par addition de 1 ou 2 mL d’acide sulfurique. Si elle est trouble, filtrer sur membranes en fibres de verre.
– Si du manganèse paraît adhérer aux parois du flacon de prélèvement, le
dissoudre dans une quantité minimum d’acide sulfurique.

– Si après développement de la coloration il apparaît un précipité de sulfate de
calcium, le séparer par centrifugation.
– Cette méthode permet de doser de très faibles quantités de manganèse à
condition d’éliminer complètement les chlorures avant l’oxydation et que l’acidité
de la solution ne dépasse pas 15 mL d’acide sulfurique pour 100 mL. En géné-
ral l’acidité est maintenue à 5 ou 6 %.
– L’acide phosphorique sirupeux est introduit afin de détruire la coloration jaune
due à la présence éventuelle de fer.
– Dans le cas d’une forte teneur en matière organique, traiter au préalable
l’échantillon par quelques millilitres de perhydrol.

[gts2]

Ma seconde question est pouvez vous m'aider a équilibrer la réaction chimique qui se produit avec le Periodate de potassium.
4 KIO4 + 2 MnSO4 + 3 H2O -> 2 HMnO4 + 4 KIO3 + 2 H2SO4

Le plus simple est d'écrire les deux demi équations et de les combiner en se débarrassant des électrons.
Laisser tombez les ions spectateurs K⁺ SO₄^2- pour alléger

[Geffen]

Merci beaucoup pour vos conseils.
Voici ce que je trouve :

IO4- + 2H+ + 2e- <-> IO3- + H2O )x5
Mn2+ + 4H2O <-> MnO4- + 8H+ + 5e- )x2
------------------------------------------------------
5KIO4 + 10H+ + 2Mn2+ + 8H2O -> 5KIO3 + 5H2O + 2MnO4- + 16H+

Soit

5KIO4 + 10H+ + 2MnSO4+ + 8H2O -> 5KIO3 + 5H2O + 2KMnO4 + 2H2SO4 + 12H+

[gts2]

C'est bien cela :

5KIO4 + 10H+ + 2Mn2+ + 8H2O -> 5KIO3 + 5H2O + 2MnO4- + 16H+

soit après simplification des H+ et H2O

5 IO₄^- + 2 Mn²⁺ + 3 H₂O -> 5 IO₃^- + 2 MnO₄^- + 6 H⁺

[Geffen]

Merci pour votre aide