WikiDer > Йодометрия

Iodometry

Йодометрия, известный как йодометрическое титрование, это метод объемный химический анализ, а окислительно-восстановительное титрование где появление или исчезновение элементарных йод указывает конечную точку.

Обратите внимание, что йодометрия включает непрямое титрование йода, выделяемого в результате реакции с аналитом, тогда как йодиметрия включает прямое титрование с использованием йода в качестве титранта.

Редокс-титрование с использованием тиосульфат натрия, Na2S2О3 (обычно) в качестве восстанавливающего агента называется йодометрическим титрованием, поскольку он используется специально для титрования йода. Йодометрическое титрование - это общий метод определения концентрации окислителя в растворе. При иодометрическом титровании раствор крахмала используется в качестве индикатора, поскольку он может поглощать I2 что выпущено. Это поглощение приведет к изменению цвета раствора с темно-синего на светло-желтый при титровании стандартизированным раствором тиосульфата. Это указывает на конечную точку титрования. Йодометрия обычно используется для анализа концентрации окислители в пробах воды, таких как насыщение кислородом в экологических исследованиях или активный хлор в анализе воды в бассейне.

Цвет смеси для йодометрического титрования до (слева) и после (справа) конечной точки

Основные принципы

Разбавленные растворы, содержащие комплекс йод-крахмал. Использование крахмала в качестве индикатора может помочь добиться более резкого изменения цвета в конечной точке (темно-синий → бесцветный). Цвет выше можно увидеть непосредственно перед достижением конечной точки.

Для известного объема пробы избыточное, но известное количество йодид добавляется, который окислитель затем окисляется до йод. Йод растворяется в йодсодержащем растворе с образованием трииодид ионы, имеющие темно-коричневый цвет. Затем раствор трииодид-иона титруют по стандарту. тиосульфат раствор снова дать йодид, используя крахмал индикатор:

я3− + 2 е− ⇌ 3 я− (Eо = + 0,5355 В)

Вместе с восстановительным потенциалом тиосульфата:[1]

S4О62− + 2 е− ⇌ 2 S2О32− (Eо = + 0,08 В)

Общая реакция такова:

я3− + 2 S2О32− → S4О62− + 3 я− (Eреакция = + 0,4555 В)

Для простоты уравнения обычно записывают в терминах водного молекулярного йода, а не трииодид-иона, поскольку йодид-ион не участвовал в реакции с точки зрения анализа мольного отношения. Исчезновение темно-синего цвета связано с разложением йода-крахмала. клатрат, отмечает конечная точка.

Используемый восстанавливающий агент не обязательно должен быть тиосульфатом; хлорид олова, сульфиты, сульфиды, мышьяк(III), и сурьма(III) соли обычно используются в качестве альтернативы.[2] при более высоком pH (> 8)).

При низком pH с тиосульфатом может произойти следующая реакция:

S2О32− + 2 часа+ → ТАК2 + S + H2О

Некоторые реакции с участием определенных восстановителей обратимы при определенном pH, поэтому pH раствора пробы следует тщательно отрегулировать перед проведением анализа. Например, реакция:

ЧАС3AsO3 + Я2 + H2O → H3AsO4 + 2 часа+ + 2 я−

обратимо при pH <4.

Летучесть йода также является источником ошибок при титровании, этого можно эффективно предотвратить, обеспечив наличие избытка йодида и охладив смесь для титрования. Сильный свет, ионы нитрита и меди катализируют превращение йодида в йод, поэтому их следует удалить перед добавлением йодида в образец.

При длительном титровании рекомендуется добавлять к смеси для титрования сухой лед, чтобы вытеснить воздух из колбы Эрленмейера, чтобы предотвратить окисление йодида до йода в воздухе. Стандартный раствор йода готовится из йодата калия и йодида калия, которые являются первичные стандарты):

IO3− + 8 я− + 6 часов+ → 3 я3− + 3 часа2О

Йод в органических растворителях, таких как диэтиловый эфир и четыреххлористый углерод, можно титровать тиосульфатом натрия, растворенным в ацетон.[требуется разъяснение]

Стандартный раствор йода, запаянный в ампуле для йодометрического анализа

Приложения

Йодометрия во многих ее вариантах чрезвычайно полезна в объемный анализ. Примеры включают определение меди (II), хлорат, Пероксид водорода, и растворенный кислород:

2 Cu2+ + 4 я− → 2 CuI + I2
6 часов+ + ClO3− + 6 я− → 3 я2 + Cl− + 3 часа2О
2 ч+ + H2О2 + 2 я− → я2 + 2 часа2О
2 ч2O + 4 Mn (OH)2 + O2 → 4 Mn (OH)3
2 Мн3+ + 2 я− → я2 + 2 млн2+

Доступный хлор относится к хлору, высвобождающемуся под действием разбавленных кислот на гипохлорит. Йодометрия обычно используется для определения активного количества гипохлорита в отбеливателе, ответственного за отбеливающее действие. В этом методе избыточное, но известное количество йодида добавляется к известному объему образца, в котором только активные (электрофильный) может окислять йодид до йода. Содержание йода и, следовательно, содержание активного хлора можно определить с помощью йодометрии.[3]

Определение соединений мышьяка (V) является обратным стандартизации раствора йода с арсенит натрия, где к пробе добавляется известное и избыточное количество йодида:

В качестве2О5 + 4 часа+ + 4 я− ⇌ Как2О3 + 2 я2 + 2 часа2О

Для анализа сурьма(V) соединения, некоторое количество винной кислоты добавляют для солюбилизации продукта сурьмы (III).[2]

Определение гидросульфитов и сульфитов

Сульфиты и гидросульфиты легко восстанавливают йод в кислой среде до йодида. Таким образом, когда разбавленное, но избыточное количество стандартного раствора йода добавляется к известному объему пробы, присутствующие сернистая кислота и сульфиты количественно снижают содержание йода:

ТАК32− + Я2 + H2O → SO42− + 2 часа+ + 2 я−
HSO3− + Я2 + H2O → SO42− + 3 часа+ + 2 я−

Определение сульфидов и гидросульфидов

Хотя сульфид содержание в образце можно определить прямо, как описано для сульфитов, результаты часто бывают плохими и неточными. Доступен лучший альтернативный метод с более высокой точностью, который включает добавление избыточного, но известного объема стандартного раствора арсенита натрия к образцу, во время которого трисульфид мышьяка выпадает в осадок:

В качестве2О3 + 3 часа2S → As2S3 + 3 часа2О

Избыток триоксид мышьяка затем определяется титрованием стандартным раствором йода с использованием индикатора крахмала. Обратите внимание, что для достижения наилучших результатов раствор сульфида должен быть разбавлен до концентрации сульфида не более 0,01 М.[2]

Определение гексацианоферрата (III)

При добавлении йодида к раствору гексацианоферрат (III), существует следующее равновесие:

2 [Fe (CN)6]3− + 2 я− ⇌ 2 [Fe (CN)6]4− + Я2

В сильнокислом растворе указанное выше равновесие находится далеко вправо, но в почти нейтральном растворе меняется на противоположное. Это затрудняет анализ гексацианоферрата (III), так как йодид и тиосульфат разлагаются в сильнокислой среде. Чтобы довести реакцию до завершения, избыточное количество цинк соль может быть добавлена ​​к реакционной смеси, содержащей ионы калия, которая осаждает гексацианоферрат (II) Ион количественно:

2 [Fe (CN)6]3− + 2 я− + 2 тыс.+ + 2 Zn2+ → 2 KZn [Fe (CN)6] + I2

Осаждение происходит в слабокислой среде, что позволяет избежать проблемы разложения йодида и тиосульфата в сильнокислой среде, а гексацианоферрат (III) может быть определен иодометрией, как обычно.[2]

Рекомендации

  1. ^ Лиде, Дэвид Р., изд. (2006). CRC Справочник по химии и физике (87-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. ISBN 0-8493-0487-3.
  2. ^ а б c d Mendham, J .; Denney, R.C .; Barnes, J.D .; Томас, М. Дж. К. (2000), Количественный химический анализ Фогеля (6-е изд.), Нью-Йорк: Prentice Hall, ISBN 0-582-22628-7
  3. ^ «Хлор по иодометрии». Национальный индекс экологических методов. Геологическая служба США.[постоянная мертвая ссылка]