A 2 Kaliumpermanganat
Kaliumpermanganat findet als starkes Oxidationsmittel sowohl in der anorganischen als auch in der organischen Chemie Anwendung.
1. Dieses Salz enthält wie alle Kaliumverbindungen das Radioisotop K-40. Bei einem kleinen Teil der K-40-Nuklide findet eine K-Einfangreaktion statt; hierbei reagiert ein Elektron der K-Schale mit einem Nukleon. Der Großteil der K-40-Atomkerne stabilisiert sich durch ß--Zerfall.
1.1. Geben Sie für beide Kernreaktionen die Gleichungen an! Zeichnen Sie einen
Ausschnitt einer beschrifteten Nuklidkarte und tragen Sie die beiden Kernreaktionen des
K-40 ein! 5 BE
1.2. Eine Alternative zum K-Einfang ist der Positronenzerfall (ß+-Zerfall).
Geben Sie die Kerngleichung für den Positronenzerfall eines K-40-Atoms an und ermitteln Sie rechnerisch, ob der Positronenzerfall für K-40-Atomkerne prinzipiell eine Stabilisierungsmöglichkeit darstellt! (ma(K-40) = 39,963999 u) 4 BE
1.3 Laut Strahlenschutzverordnung darf im Unterricht mit K-40-Präparaten gearbeitet werden, sofern dieAktivität der Probe 1,0106 Bq nicht überschreitet. Die Halbwertszeit von K-40 betragt 1,28109 Jahre. Berechnen Sie die entsprechende Masse an reinem
Kalium-40! 5 BE
2. Permanganat-lonen werden im Rahmen der Manganometrie z. B. zur titrimetrischen Konzentrationsbestimmung von Eisen(II)-lonen verwendet. Peroxodischwefelsäure H2S2O8 kann nicht direkt mit Kaliumpermanganat titriert werden. Es ist aber möglich, sie mit Eisen(II)-sulfat zu Schwefelsäure zu reduzieren. Die störende gelb-braune
Eigenfarbe der entstehenden Eisen(III)-lonen kann durch Zugabe von Phosphorsäure maskiert werden; dabei entsteht ein farbloser Eisen(lll)-Komplex.
Erläutern Sie auf der Basis dieser Angaben eine Versuchsdurchführung. mit der es gelingt, den Gehalt einer Lösung an Peroxodischwefelsäure manganometrisch zu
bestimmen! Geben Sie alle notwendigen Reaktionsgleichungen an! Hinweis: Die Bildung des Eisen(lll)-Komplexes muss nicht formuliert werden! 10 BE
3. Die intensive Farbe des Permanganat-lons ermöglicht seine photometrische Konzentrationsbestimmung.
In der folgenden Grafik wird die Extinktion verschiedener Kaliumpermanganatlösungen in Abhängigkeit von der Wellenlänge des monochromatischen Lichtes und der Konzentration dargestellt:
Spektrum c(KMn04)
1 0 mol/L (reines Lösungsmittel)
2 2•10-4 mol/L
3 4•10-4 mol/L
4 6•10-4 mol/L
5 8•10-4 mol/L
6 1•10-3 mol/L
Extinktionskurven von Kaliumpermanganatlösungen verschiedener Konzentration (verändert nach http://www.ruhr-uni-bochum.de/prak-ncdf05/UTRM/Dokumente/7_Photometrie.pdf, S. 80, aufgerufen am 04.04.2008)
450 500 550 [nm]
3.1. Beschreiben Sie das Funktionsprinzip eines Spektralphotometers! 4 BE 3.2. Erstellen Sie aus den gegebenen Spektren eine Eichgerade und ermitteln Sie grafisch die Konzentration einer Kaliumpermanganatlösung, die bei einer Wellenlänge von 520 nm
eine Extinktion von 0,3 zeigt! 5 BE
3.3 Begründen Sie, warum das Spektrum 1 aufgenommen wird! 2 BE 4. Kaliumpermanganat wird bei der Baeyer-Probe verwendet. Beschreiben Sie die Durchführung der Baeyer-Probe mit Benzol, Cyclohexen und Cydohexan und die jeweiligen Beobachtungen! Begründen Sie im Fall eines negativen Verlaufs. weshalb keine Reaktion erfolgt!
5 BE
Gesamt: 40 BE
