การตรวจวัดไอโอโดเมตรี

ไอโอโดมิเตอร์หรือที่เรียกว่าการไทเทรตไอโอ โดเมตริก เป็นวิธีการวิเคราะห์ทางเคมีแบบปริมาตร การไทเทรตแบบรีดอกซ์โดยที่การปรากฏหรือการหายไปของไอโอดีน พื้นฐาน เป็นตัวระบุจุดสิ้นสุด

โปรดทราบว่าการวัดไอโอโดเมตริเกี่ยวข้องกับการไทเทรตไอโอดีนทางอ้อมที่ปลดปล่อยออกมาจากปฏิกิริยากับสารวิเคราะห์ ในขณะที่การวัดไอโอโดเมตริเกี่ยวข้องกับการไทเทรตโดยตรงโดยใช้ไอโอดีนเป็นสารไทแทรนต์

การไทเทรตแบบรีดอกซ์โดยใช้โซเดียมไทโอซัลเฟต Na 2 _S 2 _O 3 ₍โดยปกติ) เป็นตัวรีดักชัน เรียกว่าการไทเทรตแบบไอโอโดเมตริก เนื่องจากใช้เฉพาะในการไทเทรตไอโอดีน การไทเทรตแบบไอโอโดเมตริกเป็นวิธีทั่วไปในการกำหนดความเข้มข้นของสารออกซิไดซ์ในสารละลาย ในการไทเทรตแบบไอโอโดเมตริก สารละลายแป้งจะถูกใช้เป็นตัวระบุ เนื่องจากสามารถดูดซับไอโอดีน2 _ที่ถูกปลดปล่อยออกมาได้ โดยแสดงให้เห็นผล การทดสอบ ไอโอดีน-แป้งที่เป็นบวกด้วยโทนสีน้ำเงินเข้ม การดูดซับนี้จะทำให้สารละลายเปลี่ยนสีจากสีน้ำเงินเข้มเป็นสีเหลืองอ่อนเมื่อไทเทรตด้วยสารละลายไทโอซัลเฟตมาตรฐาน ซึ่งบ่งชี้จุดสิ้นสุดของการไทเทรต โดยทั่วไปแล้ว ไอโอโดเมตริกจะใช้ในการวิเคราะห์ความเข้มข้นของสารออกซิไดซ์ในตัวอย่างน้ำ เช่นความอิ่มตัวของออกซิเจนในงานศึกษาทางนิเวศวิทยา หรือคลอรีนที่มีฤทธิ์ในการวิเคราะห์น้ำสระว่ายน้ำ

เติมไอ^{โอไดด์}ในปริมาณที่ทราบลงในตัวอย่างที่มีปริมาตรที่ทราบ แล้ว โดยไอโอไดด์จะออกซิไดซ์ไอโอไดด์เป็นไอโอไดด์ ไอ โอ _ไดด์จะละลายในสารละลายที่มีไอโอไดด์เพื่อให้เกิดไอออนไตรไอโอไดด์₍ไอโอไดด์₃ ^- ) ซึ่งมีสีน้ำตาลเข้ม จากนั้นจึงไทเทรตสารละลายไอออนไตรไอโอไดด์กับ สารละลาย ไทโอซัลเฟต มาตรฐาน เพื่อให้ได้ไอโอไดด์อีกครั้งโดยใช้ ตัวบ่ง ชี้แป้ง :

ฉัน−3+ 2 อี⁻ ⇌ 3 ผม⁻ ( E ⁰ = +0.54 V)

ร่วมกับศักยภาพในการลดของไทโอซัลเฟต: ^[1]

เอส₄โอ2−6+ 2 อี⁻ ⇌ 2 เอส₂โอ2−3( อี⁰ = +0.08 โวลต์)

ปฏิกิริยาโดยรวมเป็นดังนี้:

ฉัน−3+ 2 ส₂โอ2−3 → ส₄โอ2−6+ 3 I ⁻ ( _{ปฏิกิริยา}E = +0.46 V)

เพื่อความเรียบง่าย สมการจะเขียนในรูปของไอโอดีนโมเลกุลในน้ำแทนที่จะเป็นไอออนไตรไอโอไดด์ เนื่องจากไอออนไอโอไดด์ไม่ได้มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาในรูปของการวิเคราะห์อัตราส่วนโมล การหายไปของสีน้ำเงินเข้มนั้น เนื่องมาจากการสลายตัวของคลัทเรต ของไอโอดีน-แป้ง เป็นจุด สิ้นสุด

สารรีดิวซ์ที่ใช้ไม่จำเป็นต้องเป็นไทโอซัลเฟต โดยทั่วไปแล้ว เกลือ สแตนนัสคลอไรด์ ซัลไฟต์ซัลไฟด์อาร์เซนิก(III) และแอนติโมนี (III) จะใช้แทนกันได้[ ^2]ที่ pH สูงกว่า 8

ที่ pH ต่ำ ปฏิกิริยาต่อไปนี้อาจเกิดขึ้นกับไทโอซัลเฟต:

เอส₂โอ2−3+ 2 H ⁺ → SO ₂ + S + H ₂ O

ปฏิกิริยาบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับสารรีดิวซ์บางชนิดสามารถกลับคืนได้เมื่อมีค่า pH ที่แน่นอน ดังนั้น ควรปรับค่า pH ของสารละลายตัวอย่างอย่างระมัดระวังก่อนดำเนินการวิเคราะห์ ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยา:

H ₃ AsO ₃ + ฉัน₂ + H ₂ O → H ₃ AsO ₄ + 2 H ⁺ + 2 ฉัน^-

สามารถกลับคืนได้เมื่อค่า pH ต่ำกว่า 4

ความผันผวนของไอโอดีนยังเป็นแหล่งที่มาของข้อผิดพลาดในการไทเทรตอีกด้วย ซึ่งสามารถป้องกันได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีไอโอไดด์เกินอยู่และทำให้ส่วนผสมไทเทรตเย็น ลง ไอออนไน ไตรต์และทองแดงที่มีความเข้มข้นสูงจะเร่งปฏิกิริยาการเปลี่ยนไอโอไดด์เป็นไอโอดีน ดังนั้นควรกำจัดไอออนเหล่านี้ออกก่อนที่จะเติมไอโอไดด์ลงในตัวอย่าง

สำหรับการไทเทรตแบบยาวนาน แนะนำให้เติมน้ำแข็งแห้งลงในส่วนผสมไทเทรตเพื่อไล่อากาศออกจากขวดเออร์เลนเมเยอร์เพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันของไอโอไดด์เป็นไอโอดีนจากอากาศ สารละลายไอโอดีนมาตรฐานเตรียมจากโพแทสเซียมไอโอเดตและโพแทสเซียมไอโอไดด์ ซึ่งทั้งคู่เป็นมาตรฐานหลัก :

ไอโอไอโอ−3+ 8 I ⁻ + 6 H ⁺ → 3 I−3+ 3 ชม₂โอ

ไอโอดีนในตัวทำละลายอินทรีย์ เช่นไดเอทิลอีเธอร์และคาร์บอนเตตระคลอไรด์อาจไทเทรตกับโซเดียมไทโอซัลเฟตที่ละลายในอะซิโตนได้^{[ จำเป็นต้องมีการชี้แจง ]}

ไอโอโดมิเตอร์ในรูปแบบต่างๆ มีประโยชน์อย่างยิ่งในการวิเคราะห์ปริมาตรตัวอย่างได้แก่ การกำหนดปริมาณทองแดง (II) คลอเรตไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำ:

2 ลูกบาศ์ก²⁺ + 4 ผม⁻ → 2 ลูกบาศ์ก + ผม₂

6H ⁺⁺ ClO2−3+ 6 I ⁻ → 3 I ₂ + Cl ⁻ + 3 H ₂ O

2 H ⁺⁺ H ₂ O ₂ + 2 I ⁻ → I ₂ + 2 H ₂ O

2 H ₂ O + 4 Mn(OH) ₂ + O ₂ → 4 Mn(OH) ₃

2 Mn ³⁺ + 2 I ⁻ → I ₂ + 2 Mn ²⁺

คลอรีนที่มีอยู่หมายถึงคลอรีนที่ปลดปล่อยออกมาจากการกระทำของกรดเจือจางบนไฮโปคลอไรต์โดยทั่วไปจะใช้ไอโอโดเมทรีเพื่อกำหนดปริมาณไฮโปคลอไรต์ที่ออกฤทธิ์ในสารฟอกขาวที่ทำให้เกิดการฟอกสี ในวิธีนี้ ไอโอไดด์ส่วนเกินแต่ในปริมาณที่ทราบจะถูกเติมลงในปริมาตรที่ทราบของตัวอย่าง ซึ่งเฉพาะไอโอไดด์ที่ออกฤทธิ์ ( อิเล็กโทรฟิลิก ) เท่านั้นที่สามารถออกซิไดซ์ไอโอไดด์เป็นไอโอดีนได้ ปริมาณไอโอดีนและปริมาณคลอรีนที่ออกฤทธิ์จึงสามารถกำหนดได้ด้วยไอโอโดเมทรี^[3]

การกำหนดสารประกอบอาร์เซนิก (V) เป็นการย้อนกลับของการกำหนดมาตรฐานสารละลายไอโอดีนด้วยโซเดียมอาร์เซไนต์โดยจะเติมไอโอไดด์ในปริมาณที่ทราบและเกินลงในตัวอย่าง:

เนื่องจาก₂ O ₅ + 4 H ⁺ + 4 I ⁻ ⇌ เนื่องจาก₂ O ₃ + 2 I ₂ + 2 H ₂ O

สำหรับการวิเคราะห์ สารประกอบ แอนติโมนี (V) จะมีการเติมกรดทาร์ทาริกลงไปเพื่อละลายผลิตภัณฑ์แอนติโมนี (III) ^[2]

ซัลไฟต์และไฮโดรเจนซัลไฟต์จะลดไอโอดีนในสื่อที่เป็นกรดให้เป็นไอโอไดด์ได้อย่างง่ายดาย ดังนั้น เมื่อเติมสารละลายไอโอดีนมาตรฐานที่เจือจางแต่เกินปริมาณลงในปริมาตรที่ทราบของตัวอย่าง กรดซัลฟิวริกและซัลไฟต์ที่มีอยู่จะลดไอโอดีนในปริมาณดังนี้:

ดังนั้น2−3+ I ₂ + H ₂ O → SO2−4+ 2 ชม. ⁺ + 2 ฉัน⁻

เอชเอสโอ−3+ I ₂ + H ₂ O → SO2−4+ 3H + + 2 ไอ⁻

(โปรแกรมนี้ใช้สำหรับการไทเทรตไอโอดีนเนื่องจากที่นี่ใช้ไอโอดีนโดยตรง)

แม้ว่า ปริมาณ ซัลไฟด์ในตัวอย่างสามารถกำหนดได้โดยตรงตามที่อธิบายไว้สำหรับซัลไฟต์ แต่ผลลัพธ์มักจะไม่ดีและไม่แม่นยำ วิธีทางเลือกที่ดีกว่าและมีความแม่นยำสูงกว่านั้นมีอยู่ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเติมสารละลายโซเดียมอาร์เซไนต์มาตรฐานที่มีปริมาตรเกินแต่ทราบแล้วลงในตัวอย่าง ซึ่งระหว่างนั้นสารอาร์เซนิกไตรซัลไฟด์จะตกตะกอน:

เมื่อ₂ O ₃ + 3 H ₂ S → เมื่อ₂ S ₃ + 3 H ₂ O

จากนั้นจึงกำหนด ไตรออกไซด์ของสารหนูส่วนเกินโดยไทเทรตเทียบกับสารละลายไอโอดีนมาตรฐานโดยใช้ตัวบ่งชี้แป้ง โปรดทราบว่าเพื่อผลลัพธ์ที่ดีที่สุด สารละลายซัลไฟด์จะต้องเจือจางด้วยความเข้มข้นของซัลไฟด์ไม่เกิน 0.01 M ^[2]

เมื่อเติมไอโอไดด์ลงในสารละลายเฮกซาไซยาโนเฟอร์เรต (III)จะเกิดสมดุลต่อไปนี้:

2 [Fe(CN) ₆ ] ³⁻ + 2 I ⁻ ⇌ 2 [Fe(CN) ₆ ] ⁴⁻ + I ₂

ภายใต้สารละลายกรดเข้มข้น สมดุลข้างต้นจะอยู่ทางด้านขวามือมาก แต่กลับกันในสารละลายที่เป็นกลางเกือบทั้งหมด ซึ่งทำให้การวิเคราะห์เฮกซาไซยาโนเฟอร์เรต (III) เป็นเรื่องยุ่งยาก เนื่องจากไอโอไดด์และไทโอซัลเฟตจะสลายตัวในตัวกลางที่เป็นกรดเข้มข้น เพื่อขับเคลื่อนปฏิกิริยาให้เสร็จสมบูรณ์ อาจเติมเกลือ สังกะสี ในปริมาณที่มากเกินไปลง ในส่วนผสมปฏิกิริยาที่มีไอออนโพแทสเซียม ซึ่งจะทำให้ ไอออน เฮกซาไซยาโนเฟอร์เรต (II) ตกตะกอน ในเชิงปริมาณ:

2 [Fe(CN) ₆ ] ³⁻ + 2 I ⁻ + 2 K ⁺ + 2 Zn ²⁺ → 2 KZn[Fe(CN) ₆ ] ⁻ + I ₂

การตกตะกอนเกิดขึ้นในตัวกลางที่เป็นกรดเล็กน้อย จึงหลีกเลี่ยงปัญหาการสลายตัวของไอโอไดด์และไทโอซัลเฟตในตัวกลางที่เป็นกรดเข้มข้น และสามารถกำหนดเฮกซาไซยาโนเฟอร์เรต (III) ได้โดยใช้ไอโอโดเมตรีตามปกติ^[2]

• การทดสอบไอโอดีน-แป้ง