Редоксиметрия әдісімен титрлеу индикатормен де индикаторсыз да жүреді. Индикаторсыз – перманганатометрия әдісі титрленеді. Иодометрия әдісінде крахмал бос иод қатысуында адсорбциялық көк түсті қосылыс түзеді. Редокс – потенциалдың өзгеруінен түсін өзгертетін индикаторлар, редокс-индикаторлар деп аталады. Редокс – индикаторларға дифениламин NH(C6H5)2 жатады. Түссіз ерітінділерге тотықтырғыштармен әсер еткенде ол күлгін-көк түске өзгереді. Дифениламин көп тотықтырғыштармен тотығады. Тотыққан және тотықсызданған түрлері әр түрлі түс береді.
Редокс – индикаторларға қойылатын талаптар:
1. Тотыққан және тотықсызданған форманың түстері әртүрлі болуы керек.
2. Ерітінді түсінің өзгеруі индикатордың өте аз мөлшерінде байқалуы тиіс.
3. Эквиваленттік нүктеде индикатор тотықтырғыштың немесе тотықсыздандырғыштың аз мөлшерімен әрекеттескені дұрыс.
4. Әсер ету интервалының өте аз болғаны тиімді.
5. Индикатор қоршаған ортаға тұрақты, ауадан оттек, CO2 сіңірмеуі керек. Индикаторлардың тепе-теңдік жағдайына Нернст теңдеуі қолданылады.
Редокс-индикатордың ауысу облысын анықтау үшін потенциалдық мәні есептеледі.
, – түсі
, – түсі
Бұл теңдеулер концентрация бастапқы концентрациядан 10 есе аз немесе көп болған жағдайды көрсетеді. Редокс-индикаторының потенциалының ауысу облысы:
Дифениламиннің стандарттық потенциалы
Е0=0,76 n=2
Дифениламин индикаторы Е0,73В түссіз, Е0,79В күлгін-көк түсті береді.
Дифениламин индикаторы түсінің өзгеру интервалы 0,73 – 0,79В
Редокс әдісінде қайтымсыз индикаторлар ( метил қызғылт – сары, метил қызыл және т.б) қолданылады, олар тотықтырғыштың артық мөлшерінде өздерінің түсін өзгертеді [15].
Перманганатометрия әдісі перманганат ионының MnO4- қышқыл немесе нейтрал ортадағы тотықтырғыштық қасиетіне негізделген. Қышқыл ортада марганецтің қызғылт – күлгін түсі түссізденеді.
Тотықсыздану нәтижесінде Mn2+ түзіледі.
10FeSO4+2KMnO4+8H2SO4 – 5Fe2(SO4)3+2MnSO4+ K2SO4 + 8H2O
5Fe2+ +MnO4- +8H+ = Mn2+ + 4H2O
MnO4-+ 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O
MnO4[-] 5 электрон қосып алады. M(KMnO4) =158,03,
Мэкв(KMnO4)= 158,03 5= 31,6 гмоль
Марганец (VІІ) сілтілік немесе нейтрал ортада марганец (IV) түзеді.
2KМnO4 + Cr2(SO4)3+8KOH = 2MnO2+3K2SO4+4H2O
MnO4- +4H++3e = MnO2 + 2H2O
MnO4- +3H2O + 3e = MnO(OH)2 + 4OH-
MnO4[-] 3 электрон қабылдайды, сондықтан моль эквиваленті:
Мэкв (KMnO4)= 158,03 3 = 52,67 гмоль
Mn2+ және марганец тотығы (ІV) MnO2 бір-біріне ауыса алады:
MnO2 + 4H+ + 2e = Mn2+ + 2H2O
Сутек ионының концентрациясының өсуі, тепе-теңдікті Mn2+ ионы түзілу жағына қарай ауыстырады. Н+ ионының концентрациясы аз болса, тепе – теңдік марганец тотығына (ІV) MnO2 қарай ауысады, бұл сілтілік немесе нейтрал ортада MnO2 түзілетіндігінің айғағы.
Калий перманганатының тотықтыру үрдісі көбінесе қышқыл ортада жүреді.
Екінші жағынан сілтілік немесе нейтрал ортада қоңыр түсті MnO2 түзілуі эквиваленттік нүктені дәл анықтауға кедергі жасайды. Сонымен қатар калий перманганатының қышқыл ортадағы тотықтырғыш қасиеті сілтілік ортамен салыстырғанда әлде қайда жоғары.
Иодометрия әдісінің негізі, иодометрия әдісіне қолданылатын жұмыс ерітінділері. Анықталатын заттың мөлшерін бөлінген немесе сіңірілген иодтың мөлшері бойынша анықтайтын титриметрлік анализдің түрі – иодометрия әдісі деп аталады.
J2 + 2e = 2J-
J2 – тотықтырғыш Е (J22J-) = +0,54 В. Бос иодпен тотығу – тотықсыздану потенциалдарының +0,54 вольттан кішілері тотығады. Тотықсыздандырғыштар иодтың жұмыс ерітіндісімен тікелей титрлеу арқылы анықталады.
Потенциалы +0,54 вольттан үлкен тотықтырғыштар иодид-ионымен тотықсызданады.
Иодид – ионының тотығу нәтижесінде түзілген иод натрий тиосульфатымен титрленеді.
2NaS2O3 + J2= 2NaJ+ Na2S4O6
Бұл реакция иодометрия әдісіндегі ең маңыздысы.
Na2S4O6 – натрий тетратионаты деп аталады, иондық реакция.
2S2O32- + J2 – = 2J-+ S4O62-
Екі тиосульфат – ионының 2S2O32- жалпы түрде 4 артық электроны бар, екі электронын беріп, бір тетратионат – ионына S4O62- айналады.
2S2O32–2e = S4O62-
J2+ 2e = 2J-
Натрий тиосульфатының моль-эквиваленті иодпен әрекеттескенде молярлық массасына тең: M(Na2S2O3*5H2O) = 248,19 гмоль, себебі тиосульфаттың 2 ионы 2S2O32- иодтың молекуласымен J2 әрекеттеседі.
Иодтың әр атомы J ионына дейін тотықсызданып, бір электрон ғана қосып алады, сондықтан иодтың моль – эквиваленті – 126,9 гмоль.
Иодометрия әдісіндегі жұмыс ерітінділері: иодтың титрленген ерітіндісі, тотықсыздандырғыштарды анықтауға, натрий тиосульфатының Na2S2O3 титрленген ерітіндісі тотықтырғыштарды анықтауға қолданылады.
Тотықтырғыштарды тікелей тотықсыздандырғыштармен натрий тиосульфатымен немесе калий иодидімен, эквиваленттік нүктенің нақты анықталмауына байланысты титрлеуге болмайды.
Сондықтан тотықтырғыштарды, жанама әдіспен орын басушыны анықтау әдісімен анықтайды.
Бұл жағдайда калий иодиді мен күкірт қышқылының қоспасына дәл өлшенген пипеткамен тотықтырғыш, мысалы, KМnO4 ерітіндісі қосылады.
Реакция нәтижесінде анықталатын затқа эквивалентті мөлшерде J2 бөлініп, тиосульфат ерітіндісімен титрленеді.
а) 2KМnO4 + 10KJ+8H2SO4= 5J2+2MnSO4+ 6K2SO4+8H2O
2MnO4 -+ 8H+ + 5e = 2Mn2+ + 4H2O 2
2J–2e = J2 5
б) 2Na2S2O3 + J2 = Na2S4O6 + 2NaJ
2S2O3 2- -2e = S4O6 2- 1
J2+2 e= 2J- 1
Бөлінген J2 калий перманганатына эквиваленті болғандықтан, натрий тиосульфатының көлемі арқылы калий перманганатының концентрациясы анықталады:
CН(KMnO4) * V (KМnO4) = CН(Na2S2O3) * V(Na2S2O3)
Осы әдіспен тотықтырғыштарды : Cl2, K2CrO7, Br2, мыстың (ІІ) тұздарын, KСlO3, темірдің (ІІІ) тұздарын анықтауға болады.
Е J2 2J- = +0,54 B
Иодометрия әдісіндегі реакцияның жүру шарттары.
J2+2 e= 2J- реакциясы қайтымды, аяғына дейін жүру үшін келесі шарттарды орындау қажет:
1. Иод ұшқыш зат болғандықтан, титрлеу салқын жағдайда жүреді және температура жоғарылаған сайын, крахмалдың сезімділігі төмендейді.
2. Иодометрлік әдісті күшті сілтілік ортада жүргізуге болмайды, себебі иод сілтімен реакцияға түседі:
J2 + 2NaOH = NaJO + NaJ + H2O
J2 + 2OH- = JO- + J- + H2O
Гипоиодид (JO-) күшті тотықтырғыш иодпен J2 салыстырғанда тиосульфатты ішінара сульфат ионына дейін тотықтырады:
S2O32-+4JO-+2OH- = 4J-+ 2SO42- + H2O
Бұл иодометрлік әдістің нәтижесін қателікке соқтырады. Ерітінді рН-ы 9 – дан аспау керек.
3. Тотықтырғыштарды анықтағанда калий иодидінің артық мөлшері қосылады, бөлінген иодты ерітіп, реакция нәтижесінде комплексті тұз түзеді:
KJ + J2 = K[J3] немесе J- + J2 = [J3]-
Бұл тиосульфатпен титрлеу кезінде ыдырап, бос иод түзеді. Калий иодидінің артық мөлшері J- ионы мен анықталатын тотықтырғыштың арасындағы реакцияның жүруін тездетеді.
4. Реакцияға Н+ ионы қатысатын болса, ерітінді қышқылдығының жоғарылауы реакция жылдамдығын тездетеді [16].
5. Тотықтырғышпен калий иодидінің арасында реакция жүру үшін белгілі бір уақыт керек. Сондықтан тотықтырғышты қосқан соң, 3-5 минут қараңғы жерге қойылады. Жарық иодид – ионының ауадағы оттекпен тотығуын тездетеді:
4J- + 4H+ + O2= 2J2 + H2O
Толығырақ: https://kznews.kz/lifestyle/natrij-gidroksidi-men-natrij-karbonatynyn-eritindide-birge-bolgan-kezdegi-molsherin-anyqtau-adistemesi/
