IODOMETRIA

Iodometria (ca şi permanganometria) este o metodă de analiză volumetrică, care are la bază reacţii de oxidoreducere. În această metodă iodul are rol de oxidant, în reacţiile în care trece din stare moleculară în stare ionică şi rol de reducător în reacţiile în care trece din stare ionică în stare moleculară.

Rol de oxidant:

Rol de reducător

Determinarea titrului unei soluţii de iod se poate face cu substanţe etalon, cum este tioxidul de arsen (As2O3), sau cu o soluţie de tiosulfat de sodiu (Na2S2O3) cu titrul cunoscut. Pentru a titra soluţia de iod cu tiosulfat este necesar să se prepare o soluţie de Na2S2O3, căreia să i se stabilească titrul şi factorul de corecţie.

I. Determinarea factorului de corecţie şi titrului unei soluţii aproximativ N/10 de tiosulfat de sodiu, cu ajutorul unei soluţii de KMnO4 aproximativ N/10 cu factor cunoscut

Principiul metodeiMetoda se bazează pe oxidarea iodului ionic (I-), provenit în general dintr-o iodură, la iod molecular (I), cu ajutorul unei substanţe puternic oxidante cum este KMnO4, K2Cr2O7 etc.Reacţia care are loc este următoarea:

reducere e- = 10 e-

e- = 10 e-

oxidare

Iodul molecular rezultat din această reacţie serveşte la oxidarea tiosulfatului de sodiu (Na2S2O3).

2 Na2S2O3 + I2 = Na2S4O6 + 2 NaI

Are loc următorul schimb de electroni:

+ 2 e- I2 2 I1-

reducere - 2 e-

2 S2O32- S4O6

2-

oxidareSfârşitul reacţiei, deci punctul de echivalenţă, se stabileşte cu o soluţie de amidon 1%.Reactivi

1

- Permanganat de potasiu N/10. În lucrarea anterioară s-a tratat prepararea şi stabilirea factorului de corecţie.- Tiosulfat de sodiu ~ N/10. 1 litru de soluţie trebuie să conţină 1/10 din echivalentul-gram al tiosulfatului de sodiu. În reacţia care stă la baza metodei de analiză s-a constatat că Na2S2O3 are rol de reducător. Un anion tiosulfuric cedează un singur electron, deci echivalentul-gram va fi egal cu masa moleculară a tiosulfatului de sodiu, la care se adaugă şi masa moleculară a celor 5 molecule de apă de cristalizare.Greutatea moleculară a Na2S2O3 H2O = 248.22, deci un litru soluţie Na2S2O3 N/10 trebuie să conţină 248,22/10 = 24,822 g Na2S2O3.Tiosulfatul de sodiu este stabil numai în stare solidă. În soluţie îşi modifică concentraţia din următoarele motive:

- reacţionează cu H2CO3, care poate exista dizolvat în apă distilată cu care se prepara soluţia:

Na2S2O3 + H2CO3 = NaHCO3 + NaHSO3 + S

- reacţionează cu oxigenul din aer şi cel dizolvat în apă cu care se face soluţia:

Na2S2O3 + 1/2O2 = Na2SO4 + S

Poate fi descompus de tiobacterii, care se hrănesc cu sulf şi care s-ar putea găsi eventual în soluţie:

Na2S2O3 Na2SO3 +S

Din aceste motive se pregăteşte o soluţia ~ N/10 cu 15-20 zile înainte de utilizare, pentru a avea timp să se stabilizeze. În acest scop se vor cântări la o balanţă tehnică 25 g de Na2S2O3, care se vor dizolva într-un balon cotat de 1 litru cu apă distilată fiartă şi răcită, completându-se la semn după prealabila dizolvare. Se păstrează în sticle brune bine închise. În aceste condiţii soluţia îşi va păstra un timp ceva mai îndelungat titrul.

- Acid clorhidric 10 %- Iodură de potasiu solidăAmidon 1%. Se amestecă 1 g de amidon cu puţina apă rece şi se toarnă peste 100 ml apă distilată care fierbe. Se continuă fierberea 1-2 minute, se răceşte şi eventual se filtrează.

Modul de lucruÎntr-un balon Erlenmeyer se introduc cca 1 g KI, cca 10 ml apă distilată până la dizolvare, 5

ml HCl 10% şi 10 ml KMnO4 ~ N/10 cu factor cunoscut, măsuraţi foarte exact (cu o biuretă). Conform reacţiei menţionate, iodul molecular se eliberează din iodură de potasiu în cantitate echivalentă cu KMnO4 şi soluţia din balon devine brun roşcată. Iodul eliberat din Kl serveşte la titrarea soluţiei empirice de tiosulfat de sodiu.

Conţinutul balonului se titrează cu Na2S2O3 ~ N/10, dintr-o biuretă, picătură cu picătură, agitând continuu. Soluţia din balon începe să se decoloreze treptat, pe măsură ce iodul molecular, oxidând tiosulfatul de sodiu, se reduce în iod ionic.

Se continuă titrarea până ce lichidul devine galben-pal (culoarea paiului). În acest moment pentru a stabili mai bine punctul de echivalenţă (sfârşitul reacţiei), se adaugă 5-6 picături soluţie de amidon 1%, care colorează soluţia în albastru intens (soluţia de amidon nu se adaugă de la început, deoarece în prezenţa unei cantităţi mari de iod, o parte din aceasta se fixează puternic pe amidon, încât necesită un timp mai îndelungat pentru reducerea sa cu tiosulfat).

2

Se titrează în continuare cu tiosulfat de sodiu, până la dispariţia completă a culorii. Acest moment corespunde cu sfârşitul titrării. Se notează volumul de Na2S2O3 ~ N/10 folosit şi se calculează factorul de corecţie volumetrică.

CalcululSă presupunem că s-au folosit la titrare 10,1 ml Na2S2O3 ~ N/10 şi că factorul de corecţie al soluţiei de KMnO4 este f = 1,0204. Conform principiului metodei menţionat mai sus 10 ml KMnO4 ~ (în acest fel a devenit perfect N/10) pune în libertate o cantitate echivalentă de iod N/10.

10 = 10,204 ml KMnO4 exact N/10Deci:

1000 ml KMnO4 N/10 eliberează ……………. g iod (EgI)

10,204 ml KMnO4 exact N/10 au eliberat g I = g

Această cantitate de iod eliberată a reacţionat cu gramele de tiosulfat de sodiu din 10,1 ml soluţie ~ N/10. Mult mai simplu se poate calcula factorul de corecţie volumetrică aplicând relaţia:

Se ştie din cele relatate anterior că soluţiile de aceeaşi normalitate sunt echivalente şi reacţionează în volume egale în cazul soluţiilor de normalitate exactă, prin înmulţirea cu factorii de corecţie respectivi. Factorul de corecţie al soluţiei de Na2S2O3 în exemplul de mai sus va fi egal cu:

f (Na2S2O3) =

Concentratia %= 0,025075 25,075 g Na2S2O3

Rezultatele: f = 1,0102Na2S2O3 ~ N/10 Tr= 0,0250 C% = 25,075

Cu soluţia de Na2S2O3 ~ N/10 astfel preparată şi titrată putem stabili titrul şi factorul de corecţie al unei soluţii de Iod N/10.

II. Stabilirea titrului si factorului de corecţie volumetrică al unei soluţii de Iod ~ N/10 cu ajutorul unei soluţii de Na2S2O3 ~ N/10 cu factor cunoscut

3

Principiul metodeiLa baza acestei metode stă reacţia dintre iodul molecular şi tiosulfatul de sodiu:

2Na2S2O3 +I2 = Na2S4O6 + 2NaISfârşitul reacţiei este pus în evidenţă tot cu o soluţie de amidon 1%.

Reactivi- Tiosulfatul de sodiu N/10 cu factor de corecţie cunoscut. Prepararea a fost dată în lucrarea anterioară.

- Soluţie de iod ~ N/10. Un litru de soluţie N/10 trebuie să conţină Eg/10, deci g iod.

Din schimbul de electroni care are loc între cele două substanţe, reese că Eg al iodului este egal cu greutatea moleculară (127g).Pentru prepararea unei soluţii de iod trebuie să se utilizeze iod pur, care se poate obţine prin sublimări repetate. Se ştie că iodul este greu solubil în apă, se dizolvă însă într-o soluţie de iodură de potasiu. Pentru a se prepara 1 litru de soluţie N/10 (0,1N) se cântăresc 12,7 g iod într-o fiolă de cântărire cu dop rodat. Această cantitate de iod se introduce contitativ într-un balon cotat de 1 litru, unde în prealabil s-a introdus o cantitate dublă de KI (25 g), solvită în foarte puţină apă. După completa dizolvare a iodului în soluţia de KI, se completează la 1 litru cu apă distilată. Soluţia astfel preparată se păstrează în sticle brune.

Modul de lucru. Din soluţia de iod ~ N/10 se pipetează 5 ml, ce se trece într-un flacon de titrare. Se titrează cu tiosulfatul din biureta până la apariţia culorii galben-pal, când se adaugă 2-3 picături de amidon 1%. Soluţia se colorează în albastru intens; se continuă titrarea până la incolor. Se notează volumul de Na2S2O3 ~ N/10 citit la biuretă.

CalcululPresupunem că pentru titrarea iodului din cei 5 ml soluţie ~ N/10, s-au folosit 4,9 ml soluţie de Na2S2O3

~ N/10 f = 1,0102.Factorul soluţiei de iod va fi:

(V1 şi f1 în toate metodele descrise până aici reprezintă volumul şi factorul de corecţie al soluţiei de concentraţie cunoscută). Titrul teoretic al soluţiei de iod va fi:1000 ml sol. iod N/10 ……………………………..127/10 g iod

1 ml ………………………………………………… g

Concentraţia % = g iod

Normalitatea

Rezultatele: f = 0,9899 Tr = 0,012572Iod ~ N/10 C% = 12,572 g.

4