Йодометрія

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Йо́доме́трія (рос. иодометрия, англ. iodometry, нім. Iodometrie (f)) — метод титриметричного кількісного аналізу, що ґрунтується на вимірюванні кількості йоду, яка витрачається на окиснення відновників або віділяється внаслідок окиснення розчину йодиду калію.

Визначення[ред.ред. код]

Йодометричний аналіз побудований на властивості йоду зворотньо відновлюватися до йодидів. Для визначення відновників використовується пряма реакція (відновлення до йодиду), а для визначення окисників — зворотня: окиснення йодидів до йоду.

Вільний йод у розчині йодиду калію перебуває у комплексі трийодиду:

\mathrm{ I_2 + I^- \rightleftarrows [I_3]^-}

У присутності відновників комплекс відновлюється до йодиду, однак реакція також протікає і у зворотньому напрямі (у присутності окисників):

\mathrm{ [I_3]^- +2e^- \rightleftarrows 3I^-}; E0 = 0,545 В

Окрім того, йод може брати участь у реакціях приєднання, що дозволяє використовувати метод для визначення деяких ненасичених органічних сполук (наприклад, ненасичених жирних кислот):

\mathrm{ R^1C=CR^2 + [I_3]^- \rightarrow R^1CI-CIR^2 + I^- }

Йод здатен заміщувати гідрогену у молекулах деяких ароматичних і гетероциклічних сполук (у фенолах, ароматичних амінах), що застосовується для кількісного визначення цих сполук.

Також галогени володіють особливістю заміщувати один одного в реакціях. Здатність до заміщення іншого галогену визначається порядковим номером, вона зменшується у ряді F—Cl—Br—I.

Способи титрування[ред.ред. код]

У йодометрії виділяють пряме, зворотнє та замісникове (непряме) титрування:

  • пряме титрування застосовується для визначення вмісту сильних відновників, здатних переводити вільний йод у йодиди:
\mathrm{ [I_3]^- +2e^- \rightleftarrows 3I^-};
  • шляхом зворотнього титрування визначають сполуки-відновники, що повільно взаємодіють із йодом — у досліджуваний розчин додається відома надлишкова кількість йоду (у формі [I3]-), а за деякий час надлишок відтитровується розчином тіосульфату натрію:
\mathrm{ [I_3]^- + S_2O_3^{2-} \rightarrow 3I^- + S_4O_6^{2-}}
За різницею між доданою кількістю йоду та тією, що була визначена при взаємодії з тіосульфатом, визначають кількість досліджуваної речовини, що прореагувала з йодом;
  • замісникове титрування проводять при визначенні вмісту сильних окисників: доданий надлишок розчину йодиду калію окиснюється до йоду, який згодом відтитровується тіосульфатом натрію:[1]
\mathrm{ 3I^- -2e^- \rightarrow [I_3]^- }
\mathrm{ [I_3]^- + S_2O_3^{2-} \rightarrow 3I^- + S_4O_6^{2-}}

Індикація[ред.ред. код]

Забарвлення досліджуваного розчину до (ліворуч) та після (праворуч) досягнення кінцевої точки зворотнього титрування

Найчастіше в якості індикатору титрування застосовується 0,5% розчин крохмалю — із вільним йодом він утворює сполуку насиченого синього кольору. При визначенні вмісту відновників крохмаль додається на початку титрування і воно проводиться до появи синього забарвлення.

При зворотньому визначенні наявний розчин йоду титрується розчином тіосульфату натрію до переходу від бурого забарвлення до слабко-жовтого, а потім, після додавання незначної кількості крохмалю, до знебарвлення розчину. Додавання крохмалю до початку титрування може призвести до завищення результатів.

Інколи кінцеву точку титрування у йодометричному методі часто визначають без індикаторів, суто візуально: при титруванні розчином йоду остання крапля забарвлюватиме досліджуваний розчин у жовтуватий колір. В деяких органічних розчинниках (бензені, хлороформі, тетрахлорометані) йод забарвлює розчин у червоний колір; такий метод дозволяє визначати менші кількості йоду, ніж із крохмалем.

Умови[ред.ред. код]

Умови прямого титрування[ред.ред. код]

  • Йод та його сполуки є достатньо леткими, що негативно впливає на точність кінцевого результату. З огляду на це, усі роботи проводять за низької температури та у герметичних колбах, склянках. До того ж, при нагріванні зменшується чутливість крохмалю до індикації.
  • Реакція досліджуваного розчину має бути кислою або нейтральною; у лужному середовищі відбувається диспропорціонування йоду:
\mathrm{ I_2 + 2OH^- \rightarrow I^- + IO^- + H_2O}

Умови зворотнього титрування[ред.ред. код]

  • Визначення проводиться на холоді.
  • Реакція середовища має бути близькою до нейтральної. У лужному середовищі відбувається диспропорціонування йоду, яке може викликати додаткову побічну реакцію:
\mathrm{ I_2 + 2OH^- \rightarrow I^- + IO^- + H_2O}
\mathrm{ S_2O_3^{2-} + 2OH^- + 4IO^- \rightarrow 4I^- + H_2O + 2SO_4^{2-}}
У кислому середовищі можливий перебіг зворотньої реакції окисненя йодиду, а також розкладання тіосульфату:
\mathrm{ 4I^- + 4H^+ + O_2 \rightarrow 2I_2 + 2H_2O}
\mathrm{ S_2O_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow SO_2 \uparrow + S \downarrow + H_2O}
При утворенні під час перебігу реакції іонів H+, їх усувають додаванням гідрокарбонатів:
\mathrm{ H^+ + HCO_3^- \rightleftarrows H_2O + CO_2 \uparrow}

Умови замісникового титрування[ред.ред. код]

  • Титрування проводиться на холоді.
  • Реакція досліджуваного розчину має бути кислою або нейтральною; у лужному середовищі відбувається диспропорціонування йоду:
\mathrm{ I_2 + 2OH^- \rightarrow I^- + IO^- + H_2O}
  • Вільний йод, який залишається в надлишку або утворюється при замісниковому визначенні, необхідно переводити у комплекс [I3]- додаванням у систему надлишкової кількості KI для запобігання його випарованню.
  • Після додавання йодиду калію реакційну суміш витримують деякий час у темному місці для запобігання розвитку побічної реакції:
\mathrm{ 4I^- + 4H^+ + O_2 \rightarrow 2I_2 + 2H_2O}
  • Виділення йоду після додавання йодиду відбуваться повільно, тому розчин титрують не раніше ніж через 10—15 хв після додавання.

Стандартизація[ред.ред. код]

Стандартний розчин йоду (стандарт-титр)

Стандартний розчин йоду готують з наважки сублімованого кристалічного йоду, яку згодом розчиняють в концентрованому розчині йодиду калію для зменшення леткості йоду. Окрім того, стандарт-титри йоду відомої коцентрації надходять у продаж. Стандартизувати отримані розчини можна за розчином тіосульфату натрію, оксидом арсену As2O3, сульфатом гідразину.

Розчин тіосульфату натрію не є стандартною речовиною через його малостійкість, а також схільність до утворення кристалогідратів. Розчин готують з кристалогідрату Na2S2O3·5H2O і стандартизують за дихроматом калію, броматом калію, йодатом калію, розчином перманганату калію тощо. Свіжоготований розчин зберігають в темних склянках в місці, захищеному від світла, та без доступу кисню.

Застосування[ред.ред. код]

Метод йодометрії (прямого та зворотнього титрувань) використовують для визначення відновників: сполук As+3, Sb+3, Sn+2, сірководню, сульфітів, тіосульфатів, аскорбінової кислоти.

Замісникове йодометричне титрування застосовують для визначення окисників: сполук Fe+3, Cu+2, пероксиду водню, брому, хлору, гіпохлоритів, дихроматів, перманганатів, перйодатів, йодатів, броматів. Зокрема, йодометрично встановлюють концентрацію стандартного розчину бромату калію у методі броматометрії.

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. Йодид калію береться у відомому надлишку для зв'язування утворюваного в результаті реакції йоду у комплекс [I3]- задля зменшення його леткості.

Джерела[ред.ред. код]

  • Болотов В. В., Свєчнікова О. М., Колісник С. В., Жукова Т. В. та ін. Аналітична хімія / За ред. В. В. Болотова. — Х. : Вид-во НФаУ, 2004. — С. 295-300. — ISBN 966-615-219-3.
  • Жаровський Ф. Г., Пилипенко А. Т., П'ятницький І. В. Аналітична хімія. — 2-е. — К. : Вища школа, 1982. — С. 446-450.
  • Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Донецьк : Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.
  • Химический энциклопедический словарь / Под ред. И. Л. Кнунянц. — М. : Сов. энциклопедия, 1983. — 792 с. (рос.)