Йодометрическое определение восстановителей

В зависимости от природы восстановителя используют  прямое и обратное титрование. Прямое используется для сильных восстановителей (у которых Е⁰ имеет низкие значения). Таких веществ немного - это тиосульфаты, сульфиды, цианиды, арсениты.

Большинство восстановителей (слабые восстановители, летучие или нестойкие в растворах вещества) определяют обратным титрованием. При этом используют два титранта: титрант - окислитель (I₂) и титрант восстановитель (раствор тиосульфата натрия). Для примера рассмотрим определение количественного содержания аскорбиновой кислоты (витамин С). К пробе анализируемого раствора прибавляют избыточный точно отмеренный объем раствора йода. При этом вся аскорбиновая кислота окисляется до дегидроаскорбиновой кислоты С₆Н₆О₆:

С₆Н₈О₆ + I₂ = С₆Н₆О₆ + 2HI

I₂ + 2e → 2I^- Z=2 f экв. =1/2

С₆Н₈О₆ -2e → С₆Н₆О₆ +2H⁺    Z=2; f экв. =1/2

Избыток I₂ оставшегося после окончания реакции оттитровывается титрантом восстановителем, а именно раствором Na₂S₂O₃ до состояния эквивалентности, т.е. до обесцвечивания крахмала:

I₂ + Na₂S₂O₃ → 2NaI + Na₂S₄O₆

Содержание аскорбиновой кислоты рассчитываем по известным формулам, например ч/ з сложный титр:

1. Определяем объем избытка йода:

V_изб= C_э тиос.·Vтиос. /С_э I₂

2. V I₂/ аск. = V общ. – V изб.

 m аск. к-ты= Т I₂/ аск.-к-те·V изб I₂ = С_э I₂· М 1/z аск. Кк-ты· V I₂/аск. /1000

В медико-биологической и санитарно-гигиенической практике обратное титрование используется для определения количественного содержания в воздухе или в воде ряда токсичных восстановителей: формальдегида, сероводорода, оксида серебра (1V). Также определяется содержание анальгина, фурацина, метионина, пенициллина, соединений ртути (1) в лекарственных препаратах.

Йодометрическое определение окислителей

Определение окислителей основано на использовании сильных восстановительных свойств ионов I^-. Йодидами легко восстанавливаются различные окислители: О₂, О₃, С1₂, Br_2,  KMnO₄, MnO₂, органические перекиси, соединения меди, мышьяка и др.

Определение окислителей проводят по методу заместительного (косвенного) титрования. Раствор, содержащий окислитель, обрабатывают неконтролируемым избытком калия иодида, а выделившийся при этом йод (I₂) в количестве, эквивалентном содержанию окислителя, оттитровывают до состояния эквивалентности титрантом-восстановителем (раствор Na₂S₂O₃).

В этом случае при анализе протекают две основные реакции:

а) к окислителю добавляют избыток KI, выделившийся йод оттитровывается по второй реакции:

б) I₂ +2 Na₂S₂O₃ = 2 NaI + Na₂S₄O₆

Пример:

Йодометрическое определение содержания озона (О₃) в воздухе. Определенный объем воздуха, содержащий О₃, пропускают через подкисленный раствор иодида калия

О₃ +6KI + 3H₂SO₄ = 3I₂ + 3K₂SO₄

O₃ + 6H⁺ +6e = 3 H₂O │1 Z= 6 f= 1/6

2I^- - 2e = I₂             │3 Z= 1 f= 1

Выделившийся I₂, количество, которого строго эквивалентно количеству О₃, содержащемуся в воздухе, оттитровывают стандартным раствором Na₂S₂O₃:

I₂ +2 Na₂S₂O₃ = 2 NaI + Na₂S₄O₆

Расчеты

С_эокисл. = С_этио.·Vтио./ V анал.пробы

Аналогичным образом определяется содержание хлора в воде и в воздухе, содержание растворенного в воде кислорода, концентрацию арсенатов, содержание KMnO₄ в техническом препарате, никотиновой кислоты в растворах для инъекций и др. 

  Применение йодометрического метода в медицине

1. Определение количества аскорбиновой кислоты, формальдегида.

2. В клиниках определяют сахар в крови и фермент пероксидазу.

3. Определяют активный хлор в белильной извести.

4. Остаточный хлор в питьевой воде.

Типовые задачи

ЗАДАЧА № 1. МОЛЯРНАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ ОКИСЛИТЕЛЯ В РАСТВОРЕ РАВНА 0,02 МОЛЬ/Л. ОПРЕДЕЛИТЕ МОЛЯРНУЮ КОНЦЕНТРАЦИЮ ЭКВИВАЛЕНТА ОКИСЛИТЕЛЯ, ПРИНИМАЯ ВО ВНИМАНИЕ ХИМИЗМ РЕАКЦИИ:

KMnO₄+Н₂О₂+Н₂ SO₄ → Mn SO₄ +…

Решение

5 H₂О₂ + 2 KMnO₄+3H₂SO₄→ 2MnSO₄+5О₂ +8HOH +K₂SO₄

5│H₂О₂ -2e → О₂ +2H⁺

2│MnO₄^-+8H⁺+5e →Mn²⁺ +4H₂O

Фактор эквивалентности окислителя равен f =1/5;

С_экв. (KMnO₄) = С_м KMnO₄ / f _экв. KMnO₄ = 0, 02 / 1/5=0,1 моль/л

Ответ: С_экв. (KMnO₄)= 0,1 моль/ л

ЗАДАЧА № 2. МОЛЯРНАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ ВОССТАНОВИТЕЛЯ В РАСТВОРЕ РАВНА 0,05 МОЛЬ/Л. ОПРЕДЕЛИТЕ МОЛЯРНУЮ КОНЦЕНТРАЦИЮ ЭКВИВАЛЕНТА ВОССТАНОВИТЕЛЯ, ПРИНИМАЯ ВО ВНИМАНИЕ ХИМИЗМ РЕАКЦИИ:

KIO₃+Н₂О₂+Н₂ SO₄ → I₂ + O₂…

Ответ: С_экв. (Н₂О₂)=0,1 моль/л_.

ЗАДАЧА № 3. ДОПУСТИМО ЛИ ОДНОВРЕМЕННОЕ ВВЕДЕНИЕ ВНУТРЬ БОЛЬНОМУ NaNO₂ и KI (СРЕДА В ЖЕЛУДКЕ КИСЛАЯ)?

Ответ: нет, т.к. э.д.с. больше нуля.