Общая характеристика метода йодометрии

Йодометрический метод анализа основан на окислительно-восстановительных реакциях, связанных с восстановлением J 2 до J --ионов и с окислением J^--ионов до J2:

J₂ + 2e↔ 2J^- ^- = 0,536 B

Кристаллический йод малорастворим в воде. Поэтому обычно применяют раствор йода с KJ, в котором йод связан в комплексное соединение с иодид-ионом:

J₂ + J^-↔[J₃]^- = 0,545 B

Методом йодометрии можно определять как окислители, так и восстановители. Восстановители, такие, у которых окислительно-восстановительный потенциал пары меньше на 0,2 В, титруют непосредственно стандартным раствором йода. Такие методы определения называют методами прямого йодометрического титрования. Так определяют сульфиды, сульфиты, тиосульфаты и другие сильные восстановители. В качестве индикатора применяют специфический реактив на йод – раствор крахмала, образующий с йодом адсорбционно-комплексное соединение интенсивно фиолетово-синего цвета. При титровании в присутствии крахмала конечную точку титрования определяют по появлению фиолетово-сине-серой окраски анализируемого раствора, вызываемой одной лишней каплей титранта – раствора йода.

Стандартный раствор йода можно приготовить растворением точной навески химически чистого кристаллического йода в мерной колбе.

Окислители, у которых окислительно-восстановительный потенциал пары больше, чем на 0,2 В, определяют методом заместительного титрования. Для этого растворы окислителей обрабатывают избытком йодида калия, а затем выделившийся в эквивалентном окислителю количестве элементарный йод, оттитровывают стандартным или стандартизованным раствором тиосульфата натрия Na2S2O3. Так определяют MnO4^-, Cr2O7^2-, ClO3^-, Cl2, Br2, соли меди (II), нитриты, пероксид водорода и другие окислители.

В некоторых случаях применяют метод йодометрического титрования остатка первого титранта (обратное титрование). При этом к раствору определяемого компонента (например, S2--ионов) добавляют избыточное количество стандартного раствора йода, и остаток не вступившего в реакцию с восстановителем раствора J 2 оттитровывают стандартным или стандартизованным раствором тиосульфата натрия.

Конец реакции между йодом и тиосульфатом устанавливают по изменению окраски раствора крахмала. В йодометрии (особенность метода) раствор крахмала добавляют в титруемый раствор в конце титрования вблизи точки эквивалентности, когда раствор станет соломенно-желтого цвета. Это связано с тем, что крахмал, добавленный к раствору с высокой концентрацией йода, разрушается с образованием продуктов, теряющих чувствительность к йоду. Кроме того, соединение йода с крахмалом медленно реагирует с тиосульфатом, поэтому раствор можно легко перетитровать и получить завышенные результаты анализа.

Титрование йода раствором тиосульфата натрия Na2S2O3происходит по уравнению реакции

J₂ + 2 Na 2 S 2 O 3 ↔ 2 Na J + Na 2 S 4 O 6

Стандартный раствор тиосульфата натрия можно приготовить из стандарт – титра – «фиксанала» Na2S2O3, точно отмеренного количества реактива Na2S2O3, х.ч, в заводских условиях и запаенного в стеклянную ампулу. Стандартный раствор тиосульфата натрия по точной навеске реактива Na2S2O3 в лабораторных условиях приготовить нельзя, т. к. кристаллический Na2S2O3 легко теряет кристаллизационную воду, окисляется кислородом воздуха и поглощает углекислый газ. Приготовленный раствор Na₂S₂O₃ оставляют на 7 – 10 дней в темном месте для стабилизации и затем приступают к его стандартизации.

Для стандартизации раствора тиосульфата натрия используют вещества сравнения – реактивы квалификации х.ч. – дихромат калия K2Cr2O7, или йодат калия KJO3, или бромат калия KBrO3, или гидро-йодат калия KH(JO3)2. Например, из предварительно высушенного реактива K2Cr2O7 готовят стандартный раствор K2Cr2O7 растворением в мерной колбе точной навески, измеренной на аналитических весах 2-го класса точности.

В этом случае молярную концентрацию эквивалентов Na2S2O3 определяют следующим способом. К аликвоте стандартного раствора K2Cr2O7добавляют расчетное избыточное количество раствора KJ и H2SO4. Выделившееся в результате окислительно-восстановительной реакции эквивалентное количество J2, которое будет играть роль заместителя взятого эквивалентного количества K2Cr2O7, титруют раствором Na2S2O3. При этом протекают следующие реакции:

K 2 Cr 2 O 7 +6 KJ+ 7 H2SO4 = 3 J2 + Cr2(SO4)3 + 4 K2SO4 + 7H₂O

3 J2 + 6 Na 2 S 2 O 3 = 6 NaJ + 3 Na2S4O6

Согласно закону эквивалентов

n_э(K 2Cr2O7) = n_э (J2) = n_э(Na 2S2O3)или n_э(K 2Cr2O7) = n_э(Na 2S2O3)

Измерив по бюретке эквивалентный объём титранта Na2S2O3, израсходованный на реакцию с J2, количество которого эквивалентно количеству K2Cr2O7, рассчитывают молярную концентрацию эквивалентов Na2S2O3:

; (моль/дм³)