Йодометрия

Iodometrie является методом химического анализа , который используется для количественного определения различных веществ. Он относится к титриметрическому методу анализа и основан на превращении иодид-ионов (I ^- ) в иод (I ₂ ) или наоборот, то есть на следующей равновесной реакции :

${\ displaystyle \ mathrm {2I ^ {-} \ rightleftharpoons I_ {2} + 2e ^ {-}}}$

Йодометрия может использоваться для количественного определения аналитов , обладающих I ^- окисляющим эффектом, а также восстанавливающих I ₂ аналитов. Йодометрию следует четко отличать от атомометрии йода , последняя использует окислительно-восстановительные свойства иодат-ионов.

Определение восстанавливающих аналитов и приготовление стандартного раствора йода

Снижающий эффект аналиты могут восстанавливать I ₂ до иодид-ионов. Чем выше количество аналита в образце, тем больше йода можно уменьшить. Такие аналиты можно определить либо прямым титрованием, либо обратным титрованием.

Прямое титрование

При прямом титровании образец титруется непосредственно стандартным раствором йода. От объема потребления стандартного раствора йода до точки эквивалентности количество аналита может быть рассчитано обратно с использованием стехиометрических законов. Если аналит полностью и быстро реагирует с йодом, рекомендуется прямое титрование. Это позволяет точно распознать точку эквивалентности.

Определение методом обратного титрования

Определение восстанавливающих аналитов также можно проводить с помощью обратного титрования . Для этого к образцу добавляется определенный избыток (то есть известная концентрация и известный объем) стандартного раствора йода. Оставив его на короткое время, непрореагировавшее остаточное количество йода может быть определено титрованием раствором тиосульфата натрия. Такое обратное титрование полезно, если аналит медленно реагирует с йодом и поэтому не может быть титрован им напрямую.
Примером этого является определение хлорида ртути (I) , который реагирует с раствором йода / йодида с образованием комплексного соединения :

${\ displaystyle \ mathrm {Hg_ {2} Cl_ {2} + I_ {2} +6 \ I ^ {-} \ longrightarrow 2 \ [HgI_ {4}] ^ {2 -} \ +2 \ Cl ^ {- }}}$

Аналогичным образом можно определить соли ртути (II).

Приготовление стандартного раствора и определение титра

Сам йод плохо растворяется в воде. Поэтому при приготовлении стандартного раствора йод добавляют к раствору йодида калия . В этом солевом растворе йод гораздо лучше растворяется с образованием трииодид-ионов:

${\ displaystyle \ mathrm {I_ {2} + I ^ {-} \ rightleftharpoons I_ {3} ^ {-}}}$

Поскольку точное взвешивание йода затруднено из-за высокого давления пара или летучести на чашке весов, стандартный раствор йода часто также готовится с использованием йодата калия и йодида калия. Для этого в раствор с избытком йодида калия добавляют точную требуемую массу легко взвешиваемого йодата калия. После подкисления в реакции пропорционального разделения образуется желаемое содержание йода. Стандартный раствор йода нестабилен, и разложение йода, в частности, вызвано воздействием света. Для лучшей защиты от светового излучения раствор лучше всего хранить в емкостях из янтарного стекла. Фактическое содержание йода в стандартном растворе необходимо регулярно проверять. Для этого в качестве основного вещества можно использовать точно навеску раствора оксида мышьяка (III) , который количественно превращается с йодом в арсенаты или мышьяковую кислоту. Из-за токсичности соединений мышьяка фактическое содержание может быть альтернативно определено с использованием пентагидрата тиосульфата натрия в виде твердого вещества или раствора тиосульфата натрия с известным содержанием.

Определение окисляющих аналитов

Аналиты с окислительным действием окисляют ионы йодида до йода, при этом получаемое количество йода является мерой количества анализируемого вещества. К образцу добавляется избыток иодид-ионов, чтобы исключить соответствующий недостаток, который ограничивал бы образование йода. В этих условиях аналит может полностью реагировать с иодид-ионами, остаточное количество последнего остается в смеси образцов. Чем выше количество аналита, тем больше вырабатывается йод. Точное соотношение количества аналита к количеству продуцируемого йода варьируется в зависимости от аналита и может быть определено из соотношения коэффициентов в уравнении реакции. Пример йодометрического определения Cu ²⁺ :

${\ Displaystyle \ mathrm {2Cu ^ {2 +} + 4 \ I ^ {-} \ longrightarrow 2 \ CuI + \ I_ {2}}}$

Количество вещества I ₂ составляет ровно половину количества вещества анализируемого вещества (Cu ²⁺ ). Количество йода, образующегося в ходе химической реакции, определяется количественно путем титрования. Для этого образец, теперь содержащий йод, титруется в слабокислом диапазоне pH (в щелочном диапазоне тиосульфат окисляется до сульфата) стандартным раствором тиосульфата натрия (Na ₂ S ₂ O ₃ ). Йод снова превращается в иодид-ионы:

${\ displaystyle \ mathrm {I_ {2} +2 \ S_ {2} O_ {3} ^ {2 -} \ longrightarrow 2 \ I ^ {-} + \ S_ {4} O_ {6} ^ {2-} }}$

В точке эквивалентности эта реакция только что закончилась, и по объемному расходу стандартного раствора до этого момента можно сделать выводы о количестве присутствующего йода. Чем выше расход стандартного раствора, тем больше йода и, в конечном итоге, больше вещества аналита. Поскольку аналит не титруется напрямую, йодометрия для определения окисляющих аналитов является непрямым титрованием.

Указание точки эквивалентности

В зависимости от того, какой тип аналита определяется, йод образуется в точке эквивалентности или последний оставшийся йод подвергается химическому преобразованию. Хотя растворенный йод имеет слегка желтый цвет, его собственный цвет слишком слаб для точного распознавания конечной точки (образование / исчезновение желтого цвета). Вместо этого к образцу добавляют несколько капель раствора крахмала незадолго до достижения точки эквивалентности. Интенсивный синий цвет комплекса йод-крахмал теперь позволяет точно определить точку эквивалентности.

Важность йодометрии

Йодометрия - универсальный метод, поскольку большое количество аналитов обладает восстанавливающими или окислительными свойствами. Однако именно здесь и заключается самая большая проблема метода. Определению часто мешают другие вещества, содержащиеся в образце, которые также могут обладать восстанавливающими или окислительными свойствами по отношению к йоду или йодид-ионам. Пример важной области применения - определение йодного числа . Это можно использовать для измерения количества двойных связей в длинноцепочечном алкене или ненасыщенной жирной кислоте .

Индивидуальные доказательства

1. ↑ Brockhaus ABC Chemie , VEB FA Brockhaus Verlag Leipzig 1965, стр. 605-606.
2. ↑ Jander / Jahr / Knoll: Maßanalyse, Göschen Collection, Volume 221, Walter de Gruyter Berlin 1966, с. 117.
3. ↑ Отто-Альбрехт Ноймюллер (Ред.): Römpps Chemie-Lexikon. Том 3: H-L. Издание 8-е исправленное и дополненное. Franckh'sche Verlagshandlung, Штутгарт, 1983, ISBN 3-440-04513-7 , стр. 1916-1917.

литература

• Г. Шведт: Аналитическая химия . 2-е издание. Wiley-VCH, 2008, ISBN 978-3-527-31206-1 .