Метод йодометрії

Йодометрією називають титриметричний метод, в основі якого лежать реакції:

І₂ + 2е^- → 2І^-

2І^- - 2е^- → І₂

Методом йодометрії можна визначати як окисники (вони окиснюють І^- до 1°), так і відновники (вони відновлюють йод до 1^-).

1. Визначення окисників. Методом йодометрії можна визначати ті окисники, які кількісно окиснюють I^- у вільний І₂. Частіше за все визначають перманганати, дихроматы, солі купруму (II), солі феруму (III), вільні галогени і ін.

Окиснювач реагує з надміром калій йодиду КІ вкислому середовищі. При цьому виділяється кількість йоду, еквівалентна кількості окислювача. Йод, що виділився, титрують розчином натрій тіосульфату точно відомій концентрації. Таким чином можна розрахувати кількість визначуваного окислювача, яка еквівалентна кількості тіосульфату, що пішов на титрування йоду. Отже, робочим розчином в цьому методі є розчин натрій тіосульфату Na₂S₂O₃.

Початковою речовиною для установки титру Na₂S₂O₃ служить калій дихромат К₂Сг₂0₇.Більшість окисників не можна титрувати безпосередньо тіосульфатом натрію, оскільки неможливо фіксувати точку еквівалентності. Тому для визначення окисників методом йодометрії застосовують метод титрування замісника. Спочатку проводять реакцію між окиснювачем і калій йодидом в кислому середовищі. Для підкислення застосовують сульфатну кислоту або хлороводневу. Реакція протікає за рівнянням:

К₂Сг₂О₇ +6КІ + 7Н₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ +7H₂O + 4K₂SO₄ +3I₂

Сг₂О₇^2- +14H⁺ +6e^- → 2Cr³⁺+7H₂ 1

2І^- - 2е^-→ І₂ 3

Вільний йод, що виділився, титрують розчином натрій тіосульфату:

2Na₂S₂O₃ + І₂ = 2NaI + Na₂S₄O₆

2S₂O₃^2- -2e^-→ S₄O₆^2- 1

2І⁰ + 2е^-→ 2І^- 1

Індикатором в методі йодометрії служить розчин, крохмалю. Це чутливий і специфічний індикатор, який утворює з йодом адсорбційну сполуку синього кольору. Проте застосування цього індикатора має деякі особливості. По-перше, розчин крохмалю необхідно додавати в самому кінці титрування, коли йоду залишається дуже мало і титруючий розчин матиме ясно-жовте забарвлення. Якщо додати крохмаль раніше, коли йоду в розчині ще багато, то титрування буде ускладнено тим, що сполука йоду, що утворюється, з крохмалем дуже поволі реагує з тіосульфатом. Друга особливість обумовлена тим, що в даному випадку ми титруємо не до появи забарвлення (як це звичайно буває), а до зникнення забарвлення. Тому поблизу точки кінця титрування необхідно додавати розчин не більше ніж по одній краплі, після кожної краплі ретельно перемішувати розчин і чекати 3—5 сек. Якщо не дотримуватись обох цих умов, розчин дуже легко перетитрувати.

Для проведення визначень окисників йодометричним методом потрібно дотримувати ряд умов.

1) Щоб реакція між окиснювачем і калій йодидом протікала практично до кінця, її потрібно проводити в кислому середовищі.

2) Титрування ведуть на холоді, оскільки при нагріванні йод може частково випаруватися, а також тому, що з підвищенням температури знижується чутливість крохмалю як індикатора.

3) Титрування не можна проводити в сильнолужному середовищі, оскільки йод реагує з лугом. Необхідно стежити за тим, щоб рН розчину не перевищував 9,0.

4) При визначенні окиснювача необхідно застосовувати значний надлишок калій йодиду Розчинність йоду у воді мала, а надлишок К1 сприяє розчиненню йоду, що виділився при реакції. Крім того, надлишок К1 сприяє прискоренню реакції між іонами I^- і окиснювачем.

5) Швидкість реакції між калій йодидом і окиснювачем недостатньо велика, тому до титрування йоду, що виділився, приступають не відразу, а по закінченню деякого часу після надбавки окиснювача.

6) При стоянні перед початком титрування реакційну суміш необхідно зберігати в затемненому місці, оскільки на світлі швидшає окислення I^- в I₂; киснем повітря.

2. Визначення відновників. З числа відновників цим методом частіше за все визначають сульфіти, сульфіди та інші. Робочим розчином є розчин йоду І₂ Як вихідна речовина для встановлення титру розчину йоду застосовують астат (III) оксид, який розчиняють в лугу і одержують арсеніт (іон АrО₂^-). Титрування проводять в дуже слаболужному середовищі (рН<8,0). Практично це досягається надбавкою розчину натрій гідрокарбонату до розчину, що має нейтральну або слабокислу реакцію. Індикатор — крохмаль.

При визначенні різних відновників рідко застосовують пряме титрування, оскільки при титруванні розчином йоду результати виходять заниженими. Причина полягає в тому, що титруючий відновник під час титрування частково окиснюється киснем повітря, крім того, коли титруючого відновника стає мало, реакція між ним і йодом йде повільно і крохмаль забарвлюється раніше досягнення точки еквівалентності. Тому в більшості випадків застосовують зворотне титрування: до визначуваного відновника додають явний надлишок титруючого розчину йоду і залишок йоду, що не прореагував, титрують розчином натрій тіосульфату.

Велика чутливість крохмалю до йоду і різке зникнення синього забарвлення в точці еквівалентності дають можливість застосовувати в йодометрії робочі розчини значно меншої концентрації, ніж в інших титриметричних методах. Звичайно застосовують розчини від 0,1 до 0,01 моль - екв/л В окремих випадках застосовують з молярною концентрацією еквівалента 0,001 моль - екв/л. Можливість застосовувати більш розведені робочі розчини приводить до отримання більш точних результатів.