Йодометрия , известная как йодометрическое титрование , представляет собой метод объемного химического анализа , окислительно-восстановительного титрования, при котором появление или исчезновение элементарного йода 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 тиосульфатом натрия , Na
2S
2О
3(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 выделяющийся I2 . Это поглощение приведет к изменению цвета раствора с темно-синего на светло-желтый при титровании стандартизованным раствором тиосульфата. Это указывает на конечную точку титрования. Йодометрия обычно используется для анализа концентрации окислителей в пробах воды, таких как насыщение кислородом при экологических исследованиях или активный хлор при анализе воды в бассейне.
Основные принципы [ править ]
К известному объему образца добавляется избыточное, но известное количество йодида , который окислитель затем окисляется до йода . Йод растворяется в йодидсодержащем растворе с образованием трииодид- ионов, которые имеют темно-коричневый цвет. Затем раствор трииодид-иона титруют стандартным раствором тиосульфата, чтобы снова получить йодид, используя индикатор крахмала :
- я-
3 + 2 е-
⇌ 3 я-
( E 0 = +0,5355 В)
Вместе с восстановительным потенциалом тиосульфата: [1]
- S
4О2-
6 + 2 е-
⇌ 2 S
2О2-
3( E 0 = +0,08 В)
Общая реакция такова:
- я-
3 + 2 S
2О2-
3 → S
4О2-
6 + 3 я-
( Реакция E = +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 из-за разложения клатрата йода и крахмала отмечает конечную точку .
Используемый восстанавливающий агент не обязательно должен быть тиосульфатом; хлорид олова , сульфиты , сульфиды , соли мышьяка (III) и сурьмы (III) являются обычно используемыми альтернативами [2] при pH выше 8.
При низком pH может протекать следующая реакция с тиосульфатом:
- S
2О2-
3 + 2 часа+
→ ТАК
2 + S + H
2О
Некоторые реакции с участием определенных восстановителей обратимы при определенном pH, поэтому pH раствора пробы следует тщательно отрегулировать перед проведением анализа. Например, реакция:
- ЧАС
3AsO
3 + Я
2 + H
2O → H
3AsO
4 + 2 часа+
+ 2 я-
обратимо при pH ниже 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 в йод по воздуху . Стандартный раствор йода готовится из йодата калия и йодида калия, которые являются основными стандартами ):
- IO-
3 + 8 я-
+ 6 часов+
→ 3 я-
3 + 3 часа
2О
Йод в органических растворителях, таких как диэтиловый эфир и четыреххлористый углерод , можно титровать против тиосульфата натрия, растворенного в ацетоне . [ требуется разъяснение ]
Приложения [ править ]
Йодометрия во многих ее вариантах чрезвычайно полезна при объемном анализе . Примеры включают определение меди (II), хлората , перекиси водорода и растворенного кислорода:
- 2 Cu 2+ + 4 I-
→ 2 CuI + I
2 - 6 часов+
+ ClO-
3 + 6 я-
→ 3 я
2 + Cl-
+ 3 часа
2О - 2 ч+
+ H
2О
2 + 2 я-
→ я
2 + 2 часа
2О - 2 ч
2O + 4 Mn (ОН)
2 + O
2 → 4 Mn (OH)
3 - 2 Mn 3+ + 2 I-
→ я
2+ 2 млн 2+
Под доступным хлором понимается хлор, выделяющийся 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 активное ( электрофильное ) вещество может окислять йодид до йода. Содержание йода и, следовательно, содержание активного хлора можно определить с помощью йодометрии. [3]
Определение соединений мышьяка (V) - это процесс, обратный стандартизации раствора йода арсенитом натрия , когда к образцу добавляется известное и избыточное количество йодида:
- В виде
2О
5 + 4 часа+
+ 4 я-
⇌ Как
2О
3 + 2 я
2 + 2 часа
2О
Для анализа соединений сурьмы (V) добавляют винную кислоту, чтобы солюбилизировать продукт сурьмы (III). [2]
Определение гидросульфитов и сульфитов [ править ]
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:
- ТАК2-
3 + Я
2 + H
2O → SO2-
4 + 2 часа+
+ 2 я-
- HSO-
3 + Я
2 + H
2O → SO2-
4 + 3 часа+
+ 2 я-
Определение сульфидов и гидросульфидов [ править ]
Хотя содержание сульфидов 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, в ходе которого осаждается трисульфид мышьяка :
- В виде
2О
3 + 3 часа
2S → As
2S
3 + 3 часа
2О
Затем определяют избыток триоксида мышьяка путем титрования стандартным раствором йода с использованием индикатора крахмала. Обратите внимание, что для достижения наилучших результатов раствор сульфида должен быть разбавлен с концентрацией сульфида не более 0,01 М. [2]
Определение гексацианоферрата (III) [ править ]
При добавлении йодида к раствору гексацианоферрата (III) существует следующее равновесие:
- 2 [Fe (CN)
6] 3− + 2 I-
⇌ 2 [Fe (CN)
6] 4− + I
2
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, в реакционную смесь, содержащую ионы калия, можно добавить избыточное количество соли цинка , которая количественно осаждает ион гексацианоферрата (II) :
- 2 [Fe (CN)
6] 3− + 2 I-
+ 2 тыс.+
+ 2 Zn 2+ → 2 KZn [Fe (CN)
6]-
+ Я
2
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]
Ссылки [ править ]
- ^ Лиде, Дэвид Р., изд. (2006). CRC Справочник по химии и физике (87-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . ISBN 0-8493-0487-3.
- ^ a b c d Mendham, J .; Denney, RC; Barnes, JD; Томас, MJK (2000), Количественный химический анализ Фогеля (6-е изд.), Нью-Йорк: Prentice Hall, ISBN 0-582-22628-7
- ^ «Хлор по йодометрии» . Индекс национальных экологических методов . Геологическая служба США .[ постоянная мертвая ссылка ]