Йодометрія

Метод йодометрії оснований на окисно-відновних процесах, які протікають з окисленням іонів І^- до І₂ або з відновленням І₂ до іонів І^-:

І₂ + 2е ^↔ 2І^-

Окисно-відновний потенціал пари І₂/І^- дорівнює +0,54 В, в результаті чого йод є лабким окисником і область його застосування в якості титранта обмежена.

Положення пари І₂/І^- в таблиці окисно-відновних потенціалів показує, що І₂

окислює відновники, окисно-відновний потенціал яких менший Е₀І₂/І^- (SO₃^2-, S₂O₃^2-, S^2-, CN^-, SCN^- і інш.), іони І^- відновлюють окисники, потенціал яких більший Е₀І₂/І^- [Cl₂, Br₂, KMnO₄, KClO₃, NO₂^-, H₂O₂, солі міді (ІІ), солі заліза (ІІІ)].

Крім того йод може вступати в реакції приєднання, які використовують в аналітичній хімії для визначання подвійних зв’язків у ненасичених органічних сполуках:

I I

| |

- С = С - + I₂ → - С - С -

| | | |

І₂ здатний також вступати в реакції заміщення атомів водню з ароматичними та гетероциклічними сполуками (феноли, дифеноли, ароматичні аміни та інш.), що використовують для кількісного визначення цих речовин.

Основні титранти методу:

- розчин Na₂S₂O₃ (для визначення окисників);

- розчин І₂ в насиченому розчині КІ ( для визначення відновників).

В йодометрії використовують пряме, зворотнє, замісникове титрування. Основний індикатор – 0,5 % розчин крохмалю.

Йодометричний метод відноситься до окисно-відоновного титрування. Основними титрантами методу є 0,05 – 0,1 М розчин Na₂S₂O₃ і 0,05 – 0,1 М розчин йоду.

Розчин Na₂S₂O₃ використовується для визначення окисників, розчин І₂ – для визначення відновників.

Стандартні розчини цих титрантів готують як вторинні розчини і проводять їх стандартизацію.

Na₂S₂O₃*5Н₂О – не є стандартною речовиною, тому що легко залишає кристалізаційну воду, а водні розчини змінюють концентрацію під впливом:

• оксиду вуглецю (IV):

S₂O₃^2- + CO₂ + Н₂О → HSO₃^- + S↓ + HCO₃^-

• кисню повітря:

2S₂O₃^2- +O₂ → 2SO₄^2- + 2S↓

• тіобактерій (розкладається). Освітлення прискорює цей процес.

При розрахунку маси наважки для приготування розчину Na₂S₂O₃ враховують, що

Ем (Na₂S₂O₃*5Н₂О ) = М(Na₂S₂O₃*5Н₂О )*f ; f = 1.

До стандартизації титранту Na₂S₂O₃ приступають через 1-2 дні після приготування розчину і концентрацію періодично перевіряють.

Стандартизацію Na₂S₂O₃ можна проводити:

1. за стандартними речовинами: KIO₃, KBrO₃, K₂Cr₂O₇, K₃[Fe(CN)6];

2. за стандартними розчинами: I₂, KMnO₄.

В основі стандартизації лежать рівняння реакцій:

Cr₂O₇^2- + 9I^- + 14H⁺→2Cr³⁺ + 7Н₂О + 3[I₃]^-

[I₃]^- +2S₂O₃^2-→ 3I^- + S₄O₆^2-

Концентрація розчину І₂ може змінюватися внаслідок леткості йоду, тому з нього часто готують вторинний стандартний розчин.

Ем (І₂) = М * f , f = ½

Йод у воді малорозчинний, тому його наважку розчиняють у концентрованому розчині КІ, з яким він утворює розчинні комплексні іони червоно-бурого кольору:

І₂ + І^- →[I₃]^-

Стандартизацію можна проводити:

1. за стандартними речовинами: ВаS₂O₃; As₂O₃, гідрозину сульфату;

2. за стандартним розчином Na₂S₂O₃:

[I₃]^- +2S₂O₃^2-→ 3I^- + S₄O₆^2-

Приготовлені розчини Na₂S₂O₃ та І₂ зберігають в склянках з темного скла з притертими пробками у захищеному від світла місці.

В йодометрії використовують такі способи титрування:

- пряме титрування (для визначення сильних відновників: SO₃^2-, S₂O₃^2-, SO₂, аскорбінова кислота та ін.). Титрант – розчин I₂ в КІ:

Na₂S₂O₃ + I₂ → 2NaI + Na₂S₄O₆

- зворотнє титрування ( для визначення відновників, які повільно реагують з йодом: глюкоза, S^2-, формальдегід, антипірин та інш.)

В основі визначення формальдегіду лежить реакція окислення надлишком йоду в лужному середовищі:

I₂ + 2NaOH → NaIO + NaI + H₂O

HCOH + NaIO → HCOOH + NaI

При підкисленні H₂SO₄ надлишку NaIO виділяється вільний I₂, який відтитровують розчином Na₂S₂O₃ :

NaIO +NaI + H₂SO₄ →I₂ + Na₂SO₄ + Н₂О

Na₂S₂O₃ + I₂ → 2NaI + Na₂S₄O₆

• замісникове титрування ( для визначення сильних окисників, які з Na₂S₂O₃ взаємодіють нестехіометрично: K₂Cr₂O₇, KMnO₄, KClO₃, H₂O₂, солей Fe³⁺, солей Cu²⁺).

При визначенні сильних окисників їх заміщають в кислому середовищі на еквівалентну кількість I₂, який виділяється при взаємодії з КІ. Йод, що виділився титрують стандартним розчином Na₂S₂O₃ :