stringtranslate.com

Йодометрия

Йодометрия , известная как йодометрическое титрование , представляет собой метод объемного химического анализа , окислительно-восстановительного титрования , при котором появление или исчезновение элементарного йода указывает на конечную точку.

Обратите внимание, что йодометрия включает непрямое титрование йода, высвободившегося в результате реакции с аналитом, тогда как йодометрия предполагает 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 — общий метод определения концентрации окислителя в растворе. При йодометрическом титровании в качестве индикатора используют раствор крахмала, поскольку он способен поглощать высвобождающийся I 2 , визуально указывая на положительную йод-крахмальную пробу темно-синим оттенком. 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, например, насыщения кислородом в экологических исследованиях или активного хлора при анализе воды в бассейне.

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

Основные принципы

Разбавленные растворы, содержащие йод-крахмальный комплекс. Использование крахмала в качестве индикатора может помочь добиться более резкого изменения цвета в конечной точке (от темно-синего до бесцветного). Цвет выше можно увидеть непосредственно перед достижением конечной точки.

К известному объему пробы добавляют избыточное, но известное количество I - , который затем окислитель окисляет до I 2 . I 2 растворяется в иодидсодержащем растворе с образованием трииодид- ионов (I 3 - ), имеющих темно-коричневый цвет. Затем раствор трийодид-иона титруют стандартным раствором тиосульфата , чтобы снова получить йодид, используя индикатор крахмал :

я3+ 2 е - ⇌ 3 I - ( Е 0 = +0,54 В)

Вместе с восстановительным потенциалом тиосульфата: [1]

С 4 О2-6+ 2 е ⇌ 2 S 2 О2-3( Е 0 = +0,08 В)

Общая реакция такова:

я3+ 2 С 2 О2-3 → С 4 О2-6+ 3 I ( E реакция = +0,46 В)

Для простоты уравнения обычно записываются в терминах водного молекулярного йода, а не трииодид-иона, поскольку йодид-ион не участвует в реакции с точки зрения анализа мольного соотношения. Исчезновение темно-синего цвета вследствие разложения йод-крахмального клатрата отмечает конечную точку .

Используемый восстановитель 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 с тиосульфатом может протекать следующая реакция:

С 2 О2-3+ 2 Н + → SO 2 + S + H 2 О

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

Ч 3 AsO 3 + I 2 + H 2 O → H 3 AsO 4 + 2 H + + 2 I

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 в титровальную смесь сухой лед для вытеснения воздуха из колбы Эрленмейера и предотвращения воздушного окисления йодида в йод. Стандартный раствор йода готовят из йодата и йодида калия, которые являются первичными стандартами :

ИО3+ 8 Я + 6 Ч + → 3 Я3+ 3 Н 2 О

Йод в органических растворителях, таких как диэтиловый эфир и четыреххлористый углерод , можно титровать тиосульфатом натрия, растворенным в ацетоне . [ нужны разъяснения ]

Стандартный раствор йода, запаянный в ампулу для йодометрического анализа.

Приложения

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 Н + + ClO3+ 6 I → 3 I 2 + Cl + 3 H 2 O
2 Ч + + ЧАС 2 О 2 + 2 I → I 2 + 2 ЧАС 2 О
2 H 2 O + 4 Mn(OH) 2 + O 2 → 4 Mn(OH) 3
2 Mn 3+ + 2 I → I 2 + 2 Mn 2+

Под доступным хлором понимают хлор, выделяющийся при действии разбавленных кислот на гипохлорит . Йодометрия обычно используется для определения активного количества гипохлорита в отбеливателе, ответственного за отбеливающее действие. В этом методе к известному объему образца добавляется избыточное, но известное количество йодида, в котором только активный ( электрофильный ) может окислить 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 арсенитом натрия , при котором к пробе добавляется известное и избыточное количество йодида:

As 2 O 5 + 4 H + + 4 I ⇌ As 2 O 3 + 2 I 2 + 2 H 2 O

Для анализа соединений сурьмы (V) добавляют немного винной кислоты для растворения продукта сурьмы (III). [2]

Определение гидросульфитов и сульфитов

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

ТАК2-3+ Я 2 + Н 2 О → ТАК2-4+ 2 Ч + + 2 Я -
HSO3+ Я 2 + Н 2 О → ТАК2-4+ 3Н + + 2 Я -

(Это приложение используется для йодиметрического титрования, поскольку здесь напрямую используется йод)

Определение сульфидов и сероводорода

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

As 2 O 3 + 3 H 2 S → As 2 S 3 + 3 H 2 O

Избыток триоксида мышьяка затем определяют титрованием стандартным раствором йода с использованием крахмального индикатора. Обратите внимание, что для достижения наилучших результатов раствор сульфида необходимо разбавлять до концентрации сульфида не более 0,01 М. [2]

Определение гексацианоферрата(III)

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 лежит далеко в правой части, но в почти нейтральном растворе меняется на противоположное. Это затрудняет анализ гексацианоферрата(III), поскольку йодид и тиосульфат разлагаются в сильнокислой среде. Чтобы довести реакцию до завершения, к реакционной смеси, содержащей ионы калия, можно добавить избыточное количество соли цинка , которая количественно осаждает ион гексацианоферрата (II) :

2 [Fe(CN) 6 ] 3− + 2 I + 2 K + + 2 Zn 2+ → 2 KZn[Fe(CN) 6 ] + I 2

Осаждение происходит в слабокислой среде, что позволяет избежать проблемы разложения йодида и тиосульфата в сильнокислой среде, а гексацианоферрат(III) можно определить обычным йодометрическим методом. [2]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Лиде, Дэвид Р., изд. (2006). Справочник CRC по химии и физике (87-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . ISBN 0-8493-0487-3.
  2. ^ abcd Мендхэм, Дж.; Денни, RC; Барнс, доктор медицинских наук; Томас, MJK (2000), Количественный химический анализ Фогеля (6-е изд.), Нью-Йорк: Прентис Холл, ISBN 0-582-22628-7
  3. ^ «Хлор по йодометрии». Национальный индекс экологических методов . Геологическая служба США .[ постоянная мертвая ссылка ]