И обратным титрованием

Ключевые слова: прямое титрование восстановителей, обратное титрование восстановителей, йодометрическое определение кислот.

Йодометрические методы применяют для определения веществ окислителей и восстановителей, кислот, ионов Cu²⁺ в сельскохозяйственных ядах, содержащих медь; при анализе сплавов и руд в металлургической промышленности; многих органических соединений: сахаров, ацетона, формальдегида, спиртов, азот - и серусодержащих кислот.

Прямым способом возможно определение таких восстановителей, как мышьяковистая (HAsO₂), сернистая (H₂SO₃), cероводородная (H₂S) кислоты, их солей, хлорида олова (SnCl₂) и др. Например, реакция определения арсенита протекает по уравнению

AsO₃^3- + I₂ + 2H₂O → HAsO₄^2- + 2I^- + 3H⁺.

Для полноты протекания реакцию проводят в присутствии NaHCO₃ (в растворе при рН ≈ 7) для связывания выделяющихся катионов водорода. В сильнокислой среде реакция протекает в обратном направлении справа налево.

Йодометрическое определение соединений олова (II) проводят в солянокислой среде в атмосфере углекислого газа (CO₂) для предотвращения окисления кислородом воздуха. Реакция протекает по уравнению

SnCl⁺ + I₂ + 3Cl^- → SnCl₄ + 2I^-.

При прямом йодометрическом титровании восстановителей применяют рабочий раствор йода в присутствии индикатора крахмала, который прибавляется в начале титрования; в конце титрования появляется устойчивое синее окрашивание, не исчезающее от одной избыточной капли йода.

Реакция, лежащая в основе прямого титрования:

2Red + n I₂ → 2nI^- + 2Ox.

По результатам титрования вычисляют массу восстановителя (Red) в анализируемом растворе по формуле

m(Red) = NI₂·VI₂·M(ЭRed),

где NI₂ – нормальная концентрация рабочего раствора йода;

VI₂ - объем раствора йода, пошедший на титрование восстановителя;

M(ЭRed) = M(Red)/z - молярная масса эквивалента восстановителя;

z - число электронов, которые отдает одна формульная единица (атом, ион или молекула) восстановителя.

При определении восстановителей обратным титрованием анализ проводят в две стадии. На первой стадии к аликвоте восстановителя прибавляют избыточный точно измеренный объем (VI₂) рабочего раствора йода. По завершении реакции остаток не прореагировавшего йода оттитровывают рабочим раствором тиосульфата натрия.

2Red + z I₂ → 2z I^- + 2Ox; (1 стадия)

I_{2(остаток)} + 2Na₂S₂O₃ → 2NaI + Na₂S₄O₆ . (2 стадия)

Точку эквивалентности определяют с помощью крахмального клейстера, который прибавляется в титруемый раствор в конце титрования, когда концентрация йода становится очень маленькой и цвет раствора станет светло-жёлтым. После добавления крахмала раствор приобретает темно-синюю окраску. Заканчивают титрование при обесцвечивании синего раствора от одной избыточной капли тиосульфата натрия. В соответствии с законом эквивалентов массу восстановителя рассчитывают по соотношению

m(Red) = [NI₂·VI₂ - NNa₂S₂O₃·VNa₂S₂O₃]·M(ЭRed),

где NNa₂S₂O₃ – нормальная концентрация тиосульфата натрия;

VNa₂S₂O₃ - объем раствора тиосульфата натрия, пошедший на титрование.

Йодометрическое определение сильных кислот проводят по методу замещения. На первой стадии к йодид – йодатной смеси (KI + KIO₃) добавляют анализируемый раствор сильной кислоты. Только в кислой среде протекает взаимодействие йодида - и йодата по уравнению:

6HCl + 5KI + KIO₃ → 3I₂ + 6KCl + 3H₂O,

6H⁺ + 5I^- + IO₃^- → 3I₂ + 3H₂O.

На второй стадии выделившийся йод титруют тиосульфатом натрия:

I₂ + 2Na₂S₂O₃ → 2NaI + Na₂S₄O₆.

Количество выделившегося йода, эквивалентно количеству кислоты (ионов Н⁺) и эквивалентно количеству тиосульфата натрия, затраченного на титрование:

n_экв(HCl) = n_экв (I₂) = n_экв (Na₂S₂O₃) = NNa₂S₂O₃·VNa₂S₂O₃,

где n_экв(HCl), n_экв(I₂) и n_экв(Na₂S₂O₃)– количество эквивалентов соответственно HCl, I₂ и Na₂S₂O₃.

Концентрацию сильной кислоты вычисляют по соотношению

NHCl = NNa₂S₂O₃·VNa₂S₂O₃/VHCl,

где NHCl – нормальная концентрация сильной кислоты;

VHCl - объем анализируемого раствора сильной кислоты.

Метод даёт хорошие результаты даже при титровании разбавленных растворов кислот с концентрацией 10^-3 моль/л.

Контрольные вопросы

1. Как определяют восстановители прямым титрованием?

2. Как определяют восстановители методом обратного титрования?

3. Как определяют сильные кислоты методом йодометрии?

Список рекомендуемой литературы

1. Васильев В.П. Аналитическая химия. Кн. 1. Титриметрические и гравиметрический методы анализа. - М.: Дрофа, 2005. - С. 243 – 245.

2. Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия (аналитика): учебник для вузов. В 2 кн. Кн. 2. Количественный анализ. Физико-химические (инструментальные) методы анализа. – М.: Высшая школа, 2001. – С. 173 - 174.

М.А. Молявко