Йодометрия , известная как йодометрическое титрование , представляет собой метод объемного химического анализа , окислительно-восстановительное титрование , при котором появление или исчезновение элементарного йода указывает на конечную точку.
Обратите внимание, что йодометрия подразумевает косвенное титрование йода, выделяющегося в результате реакции с аналитом, тогда как йодиметрия подразумевает прямое титрование с использованием йода в качестве титранта.
Окислительно-восстановительное титрование с использованием тиосульфата натрия , Na 2 S 2 O 3 (обычно) в качестве восстановителя известно как йодометрическое титрование, поскольку оно используется специально для титрования йода. Йодометрическое титрование является общим методом определения концентрации окислителя в растворе. При йодометрическом титровании раствор крахмала используется в качестве индикатора, поскольку он может поглощать выделяющийся I 2 , визуально указывая на положительный тест йода-крахмала с темно-синим оттенком. 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 окислителей в образцах воды, таких как насыщение кислородом в экологических исследованиях или активный хлор в анализе воды плавательных бассейнов.
К известному объему образца добавляется избыточное, но известное количество I - , который затем окисляется окислителем до I 2 . I 2 растворяется в растворе, содержащем йодид, давая трииодид -ионы (I 3 - ), которые имеют темно-коричневый цвет. Затем раствор трииодид-иона титруется стандартным раствором тиосульфата , чтобы снова получить йодид, используя индикатор крахмала :
Вместе с восстановительным потенциалом тиосульфата: [1]
Общая реакция выглядит следующим образом:
Для простоты уравнения обычно записываются в терминах водного молекулярного йода, а не трииодид-иона, поскольку йодид-ион не участвовал в реакции с точки зрения анализа молярного соотношения. Исчезновение темно-синего цвета, вызванное разложением клатрата йода и крахмала , отмечает конечную точку .
В качестве восстановителя не обязательно должен использоваться тиосульфат; в качестве альтернативы обычно используют хлорид олова , сульфиты , сульфиды , соли мышьяка (III) и сурьмы (III) [2] при pH выше 8.
При низком pH с тиосульфатом может происходить следующая реакция:
Некоторые реакции с участием определенных восстановителей обратимы при определенном значении pH, поэтому перед проведением анализа следует тщательно отрегулировать pH раствора образца. Например, реакция:
обратим при pH ниже 4.
Летучесть йода также является источником ошибок титрования, этого можно эффективно избежать, обеспечив наличие избыточного йодида и охладив титруемую смесь. Сильный свет, нитрит и ионы меди катализируют превращение йодида в йод, поэтому их следует удалить перед добавлением йодида в образец.
Для длительных титрований рекомендуется добавлять сухой лед в титровальную смесь для вытеснения воздуха из колбы Эрленмейера , чтобы предотвратить окисление йодида в йод на воздухе. Стандартный раствор йода готовят из йодата калия и йодида калия, которые оба являются первичными стандартами :
Йод в органических растворителях, таких как диэтиловый эфир и четыреххлористый углерод , можно титровать тиосульфатом натрия, растворенным в ацетоне . [ необходимо разъяснение ]
Иодометрия в ее многочисленных вариациях чрезвычайно полезна в объемном анализе . Примерами служат определение меди(II), хлората , перекиси водорода и растворенного кислорода:
Доступный хлор относится к хлору, высвобождаемому при воздействии 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 активный ( электрофильный ) может окислять йодид до йода. Содержание йода и, следовательно, содержание активного хлора можно определить с помощью йодометрии. [3]
Определение соединений мышьяка(V) представляет собой процесс, обратный стандартизации раствора йода с арсенитом натрия , при котором к образцу добавляется известное и избыточное количество йодида:
Для анализа соединений сурьмы (V) добавляют немного винной кислоты для растворения продукта сурьмы (III). [2]
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 образца, присутствующие сернистая кислота и сульфиты количественно восстанавливают йод:
(Это приложение используется для йодиметрического титрования, поскольку здесь йод используется напрямую)
Хотя содержание сульфида в образце можно определить напрямую, как описано для сульфитов, результаты часто плохие и неточные. 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 :
Избыток триоксида мышьяка затем определяется титрованием против стандартного раствора йода с использованием крахмального индикатора. Обратите внимание, что для достижения наилучших результатов раствор сульфида должен быть разбавлен до концентрации сульфида не более 0,01 М. [2]
При добавлении иодида к раствору гексацианоферрата(III) существует следующее равновесие:
В сильнокислом растворе указанное выше равновесие лежит далеко справа, но в почти нейтральном растворе оно меняется на противоположное. Это затрудняет анализ гексацианоферрата(III), поскольку иодид и тиосульфат разлагаются в сильнокислой среде. Чтобы довести реакцию до конца, в реакционную смесь, содержащую ионы калия, можно добавить избыточное количество соли цинка , что количественно осаждает ион гексацианоферрата(II) :
Осаждение происходит в слабокислой среде, что позволяет избежать проблемы разложения иодида и тиосульфата в сильнокислой среде, а гексацианоферрат(III) можно определить с помощью иодометрии, как обычно. [2]