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.
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 :
Вместе с восстановительным потенциалом тиосульфата: [1]
Общая реакция такова:
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:
Некоторые реакции с участием определенных восстановителей обратимы при определенном pH, поэтому перед проведением анализа необходимо тщательно отрегулировать pH раствора пробы. Например, реакция:
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 :
Йод в органических растворителях, таких как диэтиловый эфир и четыреххлористый углерод , можно титровать тиосульфатом натрия, растворенным в ацетоне . [ нужны разъяснения ]
Йодометрия во многих ее вариантах чрезвычайно полезна при объемном анализе . Примеры включают определение меди (II), хлората , перекиси водорода и растворенного кислорода:
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:
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 к известному объему пробы добавляется разбавленное, но избыточное количество стандартного раствора йода, присутствующие сернистая кислота и сульфиты количественно восстанавливают йод:
(Это приложение используется для йодиметрического титрования, поскольку здесь напрямую используется йод)
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 :
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]
При добавлении йодида к раствору гексацианоферрата(III) существует следующее равновесие:
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) :
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]