n log [Idkh][Idox]
10.2.2.1. Đặc điểm của phương pháp iod
Iod tự do cũng giống như các halogen khác có khả năng lấy electron của những chất dễ nhường (chất khử) và do đó nó là chất oxy hóa. Ion I- dễ nhường electron cho những chất có khả năng nhận electron (chất oxy hóa), do đó nó là chất khử.
Cơ sở của phương pháp phân tích thể tích theo phương pháp iod là các q trình oxy hóa khử biến đổi iod tự do thành ion I-
và ngược lại. I2 + 2e ⇌ 2I-
Thế oxy hóa khử tiêu chuẩn E0
= 0,54V (ở vào khoảng giữa của bảng thế oxy hóa khử tiêu chuẩn)
- Những chất có E0 < 0,54V có thể bị oxy hóa bởi I2 tự do. - Những chất có E0 > 0,54V có thể bị khử bởi I-.
Điều này cho phép sử dụng cả hai tính chất oxy, khử của cặp I2/2I- trong phân tích thể tích. Trong phương pháp iod, dung dịch I2 (thực chất là I3-) hoặc dung dịch I-
được làm dung dịch chuẩn để tiến hành chuẩn độ trực tiếp hay gián tiếp các chất khử và chất oxy hóa.
Trong phương pháp này có một chất hỗ trợ quan trọng là natri thiosunfate (Na2SO3), chỉ thị dùng trong phương pháp này là hồ tinh bột.
Do vậy, trong phương pháp iod phản ứng quan trọng nhất là phản ứng giữa iod và Na2S2O3.
I2 + 2S2O32−- ⇌ 2I- + S4O62− Xác định chất khử:
Có thể xác định trực tiếp các chất khử bằng cách tác dụng với I2. Nhận ra điểm tương đương bằng cách dùng hồ tinh bột, iod dư sẽ tạo với hồ tinh bột một chất có màu xanh đậm. Cần phải điều chế dung dịch tiêu chuẩn I2 bằng cách hòa tan I2 rắn trong dung dịch KI và như vậy dung dịch I2 tồn tại dạng phức I3-.
I2 + I- I3-
Ví dụ định lượng asen. Phương pháp này dựa trên việc chuẩn độ dung dịch asen(III) bằng iod với chỉ thị hồ tinh bột. Phản ứng tiến hành trong môi trường pH từ 4 – 9 thường dùng NaHCO3.
H3AsO3 + I2 + H2O ⇌ H3AsO4 + 2I- + 2H+
Vì hầu hết các phản ứng giữa I2 với các chất khử xảy ra chậm nên phải tiến hành chuẩn độ chuẩn độ ngược để xác định các chất khử.
Nguyên tắc:
Kh1 + I2 (dư chính xác) ⇌ Ox1 + 2I-
I2(dư) + 2S2O32− ⇌ 2I- + S4O62−
Phép chuẩn độ trực tiếp được dùng để định lượng các chất khử có thế nhỏ hơn so với thế của 𝐸𝐼02/2𝐼−.
Xác định chất oxy hóa:
Thường dùng phương pháp thế để xác định các chất oxy hóa bằng phương pháp iod: Cho thừa KI vào chất oxy hóa cần định lượng ở mơi trường acid, phản ứng sẽ giải phóng ra một lượng tương đương I2. Lượng I2 giải phóng ra được định lượng bằng dung dịch chuẩn Na2S2O3.
Ox1 + 2I- (dư) ⇌ Kh1 + I2 I2(tạo ra) + 2S2O32− ⇌ 2I- + S4O62- Ví dụ định lượng Cu2+
: cho Cu2+ phản ứng với I-
dư. Phản ứng xảy ra thành I2 và sau đó chuẩn độ I2 bằng dung dịch Na2S2O3. Phản ứng xảy ra:
2Cu2+ + 1e ⇌ Cu+ 2I- - 2e ⇌ I2 2Cu+ + I- ⇌ CuI I2 + I- ⇌ I3-
2Cu2+ + 5I- ⇌ I3- + 2CuI K = 1010,7
Hằng số cân bằng lớn, phản ứng thực tế xảy ra hoàn toàn. Một số yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng:
Độ acid: Nếu pH > 4 thì Cu2+
có khả năng tạo phức hydroxo, phản ứng xảy ra chậm, điểm cuối chuẩn độ khơng rõ, nếu pH < 5 thì xảy ra sự oxy hóa ion I- bởi oxy khơng khí. Điều kiện pH tối ưu là 3.
- Kết tủa CuI có khả năng hấp thụ I2 trên bề mặt, làm cho phản ứng của I2 với Na2S2O3 khó khăn và làm kết tủa có màu thẫm khó xác định điểm tương đương. Để hạn chế khả năng hấp thụ của CuI người ta đã cho thêm KSCN vào dung dịch chuẩn độ.
Xác định các acid:
Ngoài định lượng các chất oxy hóa và các chất khử, đơi khi cịn dùng phương pháp iod để xác định acid. Nguyên tắc định lượng dựa trên phản ứng:
Phản ứng tiêu thụ H+
và giải phóng một lượng tương đương I2. Định lượng I2 bằng dung dịch chuẩn Na2S2O3 từ đó có thể suy ra lượng acid tham gia phản ứng.