Yodometria

Yodometría, conocida como valoración yodométrica, es un método de análisis químico volumétrico, una valoración redox donde la aparición o desaparición de yodo elemental indica el punto final.

Tenga en cuenta que la yodometría implica la titulación indirecta del yodo liberado por reacción con el analito, mientras que la yodimetría implica la titulación directa utilizando yodo como valorante.

Titulación redox usando el thiosulfato sodio, Na₂S₂O₃ (normalmente) como agente de reducción se conoce como titración yodométrica, ya que se utiliza específicamente para titrate de yodo. La titración yodométrica es un método general para determinar la concentración de un agente oxidante en solución. En una titración yodométrica, una solución de almidón se utiliza como indicador ya que puede absorber la I₂ que se libera, indicando visualmente una prueba positiva de almidón con un profundo tono azul. Esta absorción causará que la solución cambie su color de azul profundo a amarillo claro cuando se titra con solución tiiosulfate estandarizada. Esto indica el punto final de la titulación. La odometría se utiliza comúnmente para analizar la concentración de agentes oxidantes en muestras de agua, como la saturación de oxígeno en estudios ecológicos o cloro activo en el análisis de agua de piscina.

Principios básicos

A un volumen conocido de muestra, se le añade una cantidad excesiva pero conocida de I-, que el agente oxidante luego oxida a I₂. El I₂ se disuelve en la solución que contiene yoduro para dar iones triyoduro (I₃^-), que tienen un color marrón oscuro. Luego se valora la solución de ion triyoduro frente a una solución estándar de tiosulfato para obtener yoduro nuevamente usando un indicador de almidón:

I−3 + 2 e⁻ 3 I⁻ ()E⁰ = +0,54 V)

Junto con el potencial de reducción de thiosulfate:

S₄O2 - 26 + 2 e⁻ ⇌ 2 S₂O2 - 23 ()E⁰ = +0.08 V)

La reacción general es la siguiente:

I−3 + 2 S₂O2 - 23 → S₄O2 - 26 + 3 I⁻ ()E_reacción = +0,46 V)

Para simplificar, las ecuaciones generalmente se escribirán en términos de yodo molecular acuoso en lugar del ion triyoduro, ya que el ion yoduro no participó en la reacción en términos del análisis de la relación molar. La desaparición del color azul intenso, debido a la descomposición del clatrato de yodo y almidón, marca el punto final.

El agente reductor utilizado no necesariamente tiene que ser tiosulfato; El cloruro estannoso, los sulfitos, los sulfuros, las sales de arsénico (III) y antimonio (III) son alternativas comúnmente utilizadas a un pH superior a 8.

A pH bajo, puede ocurrir la siguiente reacción con el tiosulfato:

S₂O2 - 23 + 2 H⁺ → SO₂ + S + H₂O

Algunas reacciones que involucran ciertos reductores son reversibles a cierto pH, por lo que el pH de la solución de muestra debe ajustarse cuidadosamente antes de realizar el análisis. Por ejemplo, la reacción:

H₃AsO₃ + I₂ + H₂O → H₃AsO₄ + 2 H⁺ + 2 I⁻

es reversible a un pH inferior a 4.

La volatilidad del yodo también es una fuente de error para la titulación; esto se puede prevenir eficazmente asegurándose de que haya un exceso de yoduro y enfriando la mezcla de titulación. Los iones fuertes de luz, nitrito y cobre catalizan la conversión de yoduro en yodo, por lo que deben eliminarse antes de agregar yoduro a la muestra.

Para las titraciones prolongadas, se recomienda añadir hielo seco a la mezcla de titración para desplazar el aire del frasco de Erlenmeyer para evitar la oxidación aérea de iodida a yodo. La solución de yodo estándar está preparada a partir del yodato de potasio y el yoduro de potasio, que son ambos estándares principales:

IO−3 + 8 I⁻ + 6 H⁺ → 3 I−3 + 3 H₂O

El yodo en disolventes orgánicos, como el éter dietílico y el tetracloruro de carbono, se puede valorar frente al tiosulfato de sodio disuelto en acetona.

Aplicaciones

La odometría en sus muchas variaciones es extremadamente útil en el análisis volumétrico. Ejemplos incluyen la determinación de cobre(II), clorato, peróxido de hidrógeno y oxígeno disuelto:

2 Cu²⁺ + 4 I⁻ → 2 CuI + I₂

6 H⁺ + ClO−3 + 6 I⁻ → 3 I₂ + Cl⁻ + 3 H₂O

2 H⁺ + H₂O₂ + 2 I⁻ → I₂ + 2 H₂O

2 H₂O + 4 Mn(OH)₂ + O₂ → 4 Mn(OH)₃

2 Mn³⁺ + 2 I⁻ → I₂ + 2 Mn²⁺

El cloro disponible se refiere al cloro liberado por la acción de ácidos diluidos sobre el hipoclorito. La yodometría se emplea comúnmente para determinar la cantidad activa de hipoclorito en la lejía responsable de la acción blanqueadora. En este método, se agrega una cantidad excesiva pero conocida de yoduro a un volumen conocido de muestra, en el que solo el activo (electrófilo) puede oxidar el yoduro a yodo. El contenido de yodo y, por tanto, el contenido de cloro activo se puede determinar mediante yodometría.

La determinación de compuestos de arsénico(V) es lo opuesto a la estandarización de una solución de yodo con arsenito de sodio, donde se agrega una cantidad conocida y en exceso de yoduro a la muestra:

As₂O₅ + 4 H⁺ + 4 I⁻ ⇌ As₂O₃ + 2 I₂ + 2 H₂O

Para el análisis de compuestos de antimonio (V), se agrega algo de ácido tartárico para solubilizar el producto de antimonio (III).

Determinación de hidrogenosulfatos y sulfitos

Los sulfitos y los hidrogenosulfitos reducen fácilmente el yodo en medio ácido a yoduro. Por lo tanto, cuando se agrega una cantidad diluida pero en exceso de solución estándar de yodo a un volumen conocido de muestra, el ácido sulfuroso y los sulfitos presentes reducen el yodo cuantitativamente:

Así que...2 - 23 + I₂ + H₂O → SO2 - 24 + 2 H⁺ + 2 I⁻

HSO−3 + I₂ + H₂O → SO2 - 24 + 3H + + 2 I⁻

(Esta aplicación se utiliza para la valoración de yodimetría porque aquí se utiliza directamente el yodo)

Determinación de sulfuros y sulfuros de hidrógeno

Aunque el contenido de sulfuro en la muestra se puede determinar directamente como se describe para los sulfitos, los resultados a menudo son deficientes e inexactos. Existe un método alternativo mejor y con mayor precisión, que implica la adición de un volumen excesivo pero conocido de solución estándar de arsenito de sodio a la muestra, durante el cual se precipita trisulfuro de arsénico:

As₂O₃ + 3 H₂S → Como₂S₃ + 3 H₂O

El trióxido de arsénico excedente se determina entonces mediante la localización contra la solución de yodo estándar utilizando indicador de almidón. Tenga en cuenta que para los mejores resultados, la solución de sulfuro debe diluirse con la concentración de sulfuro no mayor que 0.01 M.

Determinación de hexacianoferrato(III)

Cuando se agrega yoduro a una solución de hexacianoferrato (III), existe el siguiente equilibrio:

2 [Fe(CN)₆]^{3 - 3} + 2 I⁻ ⇌ 2 [Fe(CN)₆]^4- + I₂

En una solución fuertemente ácida, el equilibrio anterior se encuentra muy hacia la derecha, pero se invierte en una solución casi neutra. Esto hace que el análisis del hexacianoferrato (III) sea problemático ya que el yoduro y el tiosulfato se descomponen en un medio fuertemente ácido. Para completar la reacción, se puede agregar una cantidad excesiva de sal de zinc a la mezcla de reacción que contiene iones de potasio, lo que precipita cuantitativamente el ion hexacianoferrato (II):

2 [Fe(CN)₆]^{3 - 3} + 2 I⁻ + 2 K⁺ + 2 Zn²⁺ → 2 KZn[Fe(CN)₆]⁻ + I₂

La precipitación se produce en medio ligeramente ácido, evitando así el problema de la descomposición de iodide y thiosulfate en medio fuertemente ácido, y el hexacyanoferrate(III) se puede determinar por iodometría como de costumbre.