VIII.9. Titrarea redox (iodometria).

Procesele redox se folosesc în analiza volumetrică în chimia analitică.

Pentru ca o reacție redox să fie utilizată în analize chimice cantitative trebuie să îndeplinească următoarele condiții :

reacția să fie totală ;
să aibă loc cu o viteză mare;
să permită clar vizualizarea punctului de echivelență (punctul în care titrarea a ajuns la final).

Punctul de echivalență se poate determina, în funcție și de tipul titrării, cu:

indicator de pH: în acidimetrie, alcalimetrie;
indicator redoxometric: în redoxometrie;
indicator de adsorbție (fluoresceină sau eozină): în argentometrie;
formarea de precipitate: în argentometrie;
formarea de compuși chelați: în complexonometrie.

Titrimetria iodometrică (iodometria) cuprinde două metode :

metode care se bazează pe titrarea substanțelor reducătoare cu oxidanți;
metode în care sub influența caracterului oxidant al altor substanțe iodul este pus în libertate din KI și apoi titrat cu tiosulfat de sodiu (Na₂S₂O₃).

Procesul redox care stă la baza iodometriei este reacția dintre iod și tiosulfat de sodiu cu formarea iodurii de potasiu și tetrationatului de sodiu :

I₂ + 2Na₂S₂O₃ → 2NaI + Na₂S₄O₆

În acest proces redox se formează cuplurile redox : I₂/I^- și S₄O₆^2-/ S₂O₃^2-, care sunt ilustrate prin următoarele semireacții :

I₂ + 2ē ⇄ 2I^- ; E⁰_I₂/I^- = 0,54 V (reacție de reducere)

2S₂O₃^2- ⇄ S₄O₆^2- + 2ē ; E⁰_{S₄O₆^2-/S₂O₃^2-} = -0,08 V (reacție de oxidare)

Reacția globală este :

I₂ + 2 S₂O₃^2- → 2I^- + S₄O₆^2-

Această reacție redox este utilizată pentru dozarea I₂ cu Na₂S₂O₃, deoarece este instantanee și totală, având diferența de potențial pozitivă (E⁰ >0).

E⁰ = E_red + E_ox = 0,54 V - 0,08 V = 0,46 V

👀 Experiment: Iodometria (Determinarea tiosulfatului de sodiu prin titrare cu iod)
🔥 Atenție! Iodul este toxic, iritant și periculos pentru mediu !

Materiale necesare:
Soluție 0,1 M de iod-iodură de potasiu, soluție de tiosulfat de sodiu, soluție de amidon, biuretă, pahar Erlenmeyer.

În titrarea iodometrică a unei soluții de iod (iod iodurat, în iodură de potasiu) cu un agent reducător, cu obținerea ionului iodură se folosește ca indicator amidonul (care colorează iodul în albastru) pentru observarea punctului de echivalență. Iodul (I₂) poate fi redus la iodură (I⁻) cu diferite substanțe, ca de exemplu cu tiosulfat (S₂O₃²⁻), și când se consumă în totalitate, colorația dată de amidon va dispărea.

Descrierea experimentului:

Introdu într-o biuretă soluție de 0,1 M de iod-iodură de potasiu.
Pune într-un pahar Erlenmeyer 10 mL de soluție de tiosulfat de sodiu de concentrație necunoscută.
Titrează sol. de Na₂S₂O₃ cu soluția de I₂-KI din biuretă (picătură cu picătură) până la o culoare de galben-pal.
Adaugă soluției galbene 1 mL de soluție 1% de amidon, care va marca prezența urmelor de iod printr-o culoare albastru-intens. Continuă să adaugi, picătură cu picătură, soluția de iod-iodură de potasiu, agitând amestecul până la decolorarea totală a soluției (are loc reducerea totală a I₂).
Calculează volumul soluției de I₂-KI din biuretă utilizat.
Pentru determinarea concentrației molare a soluției de Na₂S₂O₃, se ține cont de ecuația reacției redox dintre iod și tiosulfat de sodiu cu formarea iodurii de potasiu și tetrationatului de sodiu :

I₂ + 2Na₂S₂O₃ → 2NaI + Na₂S₄O₆

Observăm că pentru reducerea unui mol de I₂ se consumă 2 moli de tiosulfat de sodiu. Astfel, putem aplica următoarea formulă pentru determinarea concentrației molare a soluției de Na₂S₂O₃:

C_red ∙ V_red = 2 ∙ C_red ∙ V_red

C_I₂ ∙ V_I₂ = 2 ∙ C_{Na₂S₂O₃} ∙ V_{Na₂S₂O₃}

C_{Na₂S₂O₃} = C_I₂ ∙ V_I₂ / 2 ∙ V_{Na₂S₂O₃}

Concluzia experimentului:

În concluzie, titrarea iodometrică a unei soluții de iod (iod în iodură de potasiu) cu un agent reducător, cu obținerea ionului iodură se folosește ca indicator amidonul (care colorează iodul în albastru) pentru observarea punctului de echivalență. Iodul (I₂) poate fi redus la iodură (I⁻) cu diferite substanțe, ca de exemplu cu tiosulfat (S₂O₃²⁻), și când se consumă în totalitate, colorația albastră dată de amidon va dispărea.

Cu ajutorul iodometriei se pot face determinări cantitative ale unor metale, nemetale, oxizi, acizi, săruri etc.

🔓 Problemă rezolvată

1. Pentru dozarea a 40 mL soluție 0,5 M de I₂ se folosește o soluție de Na₂S₂O₃ de concentrație 1 M. Determină volumul soluției de Na₂S₂O₃ folosit în această titrare.

Rezolvare:

Procesul redox care stă la baza iodometriei este reacția dintre iod și tiosulfat de sodiu cu formarea iodurii de potasiu și tetrationatului de sodiu :

I₂ + 2Na₂S₂O₃ → 2NaI + Na₂S₄O₆

Observăm că pentru reducerea unui mol de I₂ se consumă 2 moli de tiosulfat de sodiu. Astfel, putem aplica următoarea formulă pentru determinarea volumului soluției de Na₂S₂O₃: