A 2 KALIUMPERMANGANAT KALIUMPERMANGANAT FINDET ALS STARKES OXIDATIONSMITTEL SOWOHL

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 1,010⁶ Bq nicht überschreitet. Die Halbwertszeit von K-40 betragt 1,2810⁹ 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