
Теоретические основы иодометрии
МЕТОД ИОДОМЕТРИИ основан на окислительно-восстановительных реакциях, связанных с превращением I2 в ионы I‾ и обратно:
I2 + 2 ē ↔ 2 I‾
Свободный йод является окислителем, а иодид-ион является восстановителем. Поэтому йодометрические методы применяются как для определения окислителей, так и для определения восстановителей.
Основными рабочими растворами в иодометрии являются растворы йода I2 для прямого титрования восстановителей и раствор натрия тиосульфата Na2S2O3·5H2O для определения окислителей и для обратного титрования восстановителей.
Основной титриметрической реакцией в методе иодометрии является взаимодействие раствора иода с рабочим раствором тиосульфата натрия:
I2 + 2 Na2S2O3 = 2 NaI + Na2S4O6
(тетратионат Na)
I
2
+ 2 ē
→ 2 I‾ 1
2 S2О32ˉ – 2 ē → S4О62ˉ 1
I2 + 2 S2О32ˉ → 2 I‾ + S4О62‾
Из полуреакции 2S2О32ˉ/S4О62ˉ видно, что fэкв.(Na2S2О3) = 1.
Следовательно, M (Na2S2O3) = MЭ (Na2S2O3) и Сн(Na2S2O3) = CМ (Na2S2O3).
В качестве индикатора в иодометрии используется водный раствор крахмала, который образует с молекулярным йодом йодкрахмальное соединение синего цвета. При титровании восстановителей рабочим раствором йода точка эквивалентности определяется по появлению интенсивно-синего окрашивания. При титровании I2 рабочим раствором тиосульфата натрия конец реакции определяется по исчезновению синей окраски от одной капли раствора натрия тиосульфата. Крахмал необходимо добавлять в самом конце титрования, когда йода в растворе становится мало и раствор приобретает соломенно-желтый цвет.
Количественное определение окислителей методом иодометрии производят следующим образом: к подкисленному раствору окислителя прибавляют избыток раствора KI. В результате реакции выделяется эквивалентное количество I2, который оттитровывают в присутствии крахмала рабочим раствором соответствующего восстановителя и по объему восстановителя, израсходованного на титрование, определяют количество окислителя.
Дихромат калия в кислой среде стехиометрично реагирует с растворимыми иодидами с образованием эквивалентного количества молекулярного йода:
K2Cr2O7 + 6 KI + 7 H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3 I2 + 4 К2SO4 + 7 H2O
C r2O72ˉ + 14 H+ + 6 ē → 2 Cr3+ + 7 H2O 1
2 I‾ – 2 ē → I2 3
Cr2O72‾ + 6 I‾ + 14 H+ → 2 Cr3+ + 3 I2 + 7 H2O
Образовавшийся молекулярный йод оттитровывают раствором тиосульфата натрия, точную концентрацию которого следует установить.
Согласно принципу эквивалентности, количество I2, образовавшегося в реакции, эквивалентно количеству K2Cr2O7 и количеству Na2S2O3:
nэ(К2Cr2O7) = nэ(I2) = nэ(Na2S2O3)
6. вопросы ДЛЯ САМОконтроля знаний:
Теоретические основы метода иодометрии.
Как действуют NaOH и Na2CO3 на раствор йода? Ответ подтвердите соответствующими уравнениями реакций.
Почему при йодометрическом определении окислителей потребляют избыток KI?
Что Вам известно о биологической роли аскорбиновой кислоты?
Расчетные задачи и упражнения:
1. Закончите следующие уравнения окислительно-восстановительных реакций и расставьте коэффициенты методом полуреакций:
а) K2Cr2O7 + Na2SO3 + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + ...
б) K2Cr2O7 + H2S + H2SO4 → S + ...
в) FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 →
г) I2 + KOH →
д) HI + H2SO4(конц.) → H2S + ...
2. Определите массу Na2S2O3·5H2O, необходимую для приготовления 2 л 0,02 н. раствора натрия тиосульфата.
Ответ: 9,92 г
3. На титрование 20 мл 0,0195 н. раствора натрия тиосульфата израсходовано 20,1 мл раствора йода. Определите нормальность и титр раствора йода.
Ответ: 0,0194 моль/л
0,00246 г/мл
4. В раствор, содержащий избыток калия иодида и подкисленный серной кислотой, добавили 25 мл 0,05 н. раствора калия дихромата. На титрование выделившегося йода пошло 22,8 мл раствора Na2S2O3·5Н2О. Вычислите нормальность и титр раствора Na2S2O3·5Н2О.
Ответ: 0,0548 моль/л
0,01359 г/м
7.ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ:
1. Конспекты лекций;
2. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. Под ред. Ю.А. Ершова – Москва, Высшая школа, 2005 г., с. 131-141;
3. Введение в химию биогенных элементов и химический анализ. Учебное пособие для мед. вузов. По. ред. Е.В. Барковского – Минск, "Высшая школа", 1997 г., с. 141-157.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ:
1. Практикум по общей химии. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. Под ред. Ю.А. Ершова и В.А. Попкова. – М., Высшая школа, 1993 г., с. 107-115;
2. А.Т. Пилипенко, И.В. Пятницкий Аналитическая химия, М., "Химия", 1990 г., с. 411-428.
Авторы: Зав. кафедрой, доцент, к.х.н. Лысенкова А.В., доцент, к.х.н. Филиппова В.А., ст. преподаватели Прищепова Л.В., Чернышева Л.В., Одинцова М.В., ассистенты Короткова К.И., Перминова Е.А.
03.09.2010