1
Ćwiczenie 3
Porównanie dokładności manganometrycznego i jodometrycznego oznaczania
zawartości nadtlenku wodoru w płynie do dezynfekcji skóry i wodzie fryzjerskiej.
Jodometryczna ocena wody siarczkowej.
Literatura
1.
Minczewski J., Marczenko Z., Chemia analityczna. T.2. Chemiczne metody analizy ilościowej. Wyd. 10. PWN,
Warszawa 2011.
2.
Szmal Z.S., Lipiec T., Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej, Wyd. VII poprawione i
unowocześnione, PZWL, Warszawa 1996.
3.
Skrypt do ćwiczeń z chemii ogólnej, nieorganicznej i analitycznej, pod redakcją E. Skrzydlewskiej, Uniwersytet
Medyczny w Białymstoku, Białystok 2010.
4.
Molski M., Chemia piękna, Wyd. PWN, Warszawa 2009.
5.
Peters I.B., Kosmetyka, Podręcznik do nauki zawodu, Poradnik, REA, Warszawa 2002.
6.
Galus Z., Ćwiczenia rachunkowe z chemii analitycznej. Wyd. 9. WNT, Warszawa 2007
Cel ćwiczenia: poznanie teoretycznych podstaw miareczkowania manganometrycznego i jodometrycznego
oraz praktycznego wykorzystania tych metod w analizie preparatów kosmetycznych
Zakres materiału: teoretyczne i praktyczne podstawy analizy miareczkowej, analiza redoksymetryczna:
manganometria i jodometria, zasady oznaczania nadtlenku wodoru: metodą manganometryczną i
jodometryczną; zasada oznaczania jonów siarczkowych metodą jodometryczną, znajomość zasad pisania
reakcji redoks i obliczeń chemicznych związanych analizą redoksymetryczną, materiał z wykładu
dotyczącego analizy miareczkowej, w tym miareczkowania redoksymetrycznego.
I. Część wprowadzająca
Redoksymetria stanowi obszerny dział analizy miareczkowej, skupiający metody oparte na reakcjach
utlenienia i redukcji. Redoksometria w zależności od typu reakcji, jakiej ulega oznaczana substancja,
obejmuje dwa działy:
oksydymetrię – oznaczanie substancji poprzez miareczkowanie roztworami utleniaczy (manganometria,
jodometria, bromianometria, chromianometria, jodanometria, cerometria)
reduktometrię – oznaczanie substancji przez miareczkowanie roztworami reduktorów
(jodometria, ferrometria, tytanometria, askorbinometria)
Reakcje utlenienia-redukcji zachodzą tym energiczniej, im większa różnica potencjałów istnieje
między kontaktującymi się układami. Reakcje utlenienia i redukcji w porównaniu do reakcji jonowych (np.
alkacymetria) są znacznie wolniejsze. Reagujące ze sobą jony (często jednoimiennie naładowane) muszą
wymieniać się elektronami, dlatego w rzeczywistości reakcja przebiega na ogół w kilku etapach, a zapis
stechiometryczny reakcji uwzględnia tylko stadium początkowe i końcowe. Wiele z reakcji redoks przebiega
z wystarczającą szybkością dopiero po ogrzaniu reagentów.
2
Wskaźniki w redoksymetrii
Miareczkowanie redoks można prowadzić śledząc zmiany potencjału w toku miareczkowania
potencjometrycznego lub wizualnie stosując barwne wskaźniki. Niektóre utleniacze stosowane w
miareczkowaniu redoks mają stosunkowo intensywną barwę własną, wówczas uchwycenie punktu
końcowego miareczkowania nie wymaga stosowania dodatkowych wskaźników. Np. w manganometrii
manganian (VII) potasu dzięki intensywnej fioletowej barwie sam odgrywa rolę wskaźnika. W jodometrii
wskaźnikiem może być sam jod, który w wodnym roztworze jodku ma zależnie od stężenia żółte lub brązowe
zabarwienie. Na ogół jednak w oznaczeniach jodometrycznych, zwłaszcza przy miareczkowaniu roztworów
rozcieńczonych, stosuje się specyficzny wskaźnik, jakim jest roztwór skrobi. Skrobia w obecności jodu barwi
się na kolor niebieski.
W niektórych reakcjach, ze względu na brak zabarwienia reagujących roztworów lub brak zmiany
barwy w punkcie równoważnikowym reakcji stosuje się wskaźniki oksydacyjno-redukcyjne. Są to
odwracalne lub nieodwracalne układy sprzężone redoks, których obie formy, zredukowana i utleniona, mają
inną barwę. Często stosowanym wskaźnikiem redoks jest difenyloamina, której forma zredukowana jest
bezbarwna. Wobec silnych utleniaczy może ona ulegać utlenieniu (odwracalnemu) do związku o barwie
fioletowej.
Znane są również wskaźniki nieodwracalne, których struktura ulega zniszczeniu w trakcie
miareczkowania, np. w bromianometrii powstający brom niszczy wskaźniki takie jak oranż metylowy,
czerwień metylowa lub kwas indygosulfonowy.
MANGANOMETRIA
Manganian (VII) potasu i jego roztwory mianowane są podstawą manganometrycznych metod
oznaczania. Przebieg reakcji utleniania manganianem (VII) potasu zależy od stężenia jonów wodorowych.
W środowisku kwaśnym manganian (VII) redukuje się do kationu Mn
2+
O
H
4
Mn
e
5
H
8
MnO
2
2
4
W środowisku słabo kwaśnym, obojętnym lub słabo alkalicznym manganian ulega redukcji do tlenku
manganu (IV)
O
H
2
MnO
e
3
H
4
MnO
2
2
4
W roztworze silnie alkalicznym jon manganianowy (VII) redukuje się do zielonego jonu
manganianowego (VI)
2
4
4
MnO
e
1
MnO
W manganometrii na ogół nie korzysta się ze wskaźników redoks lecz wykorzystuje się zmianę
intensywnego zabarwienia KMnO
4
podczas zachodzącej reakcji. Nadmiar jednej kropli roztworu KMnO
4
zabarwia wyraźnie miareczkowany roztwór na kolor różowy.
3
JODOMETRIA
Oznaczenia jodometryczne oparte są na odwracalnej reakcji:
Oznaczenia jodometryczne można podzielić na dwie grupy, w zależności od kierunku przebiegu wyżej
przedstawionej reakcji.
W reakcjach, w których jod ulega redukcji się do I
-
stosuje się miareczkowanie bezpośrednie
mianowanym roztworem jodu.
Natomiast w reakcjach, w których dochodzi do utlenienia jonów jodkowych, w sposób pośredni oznacza
się substancje utleniające, m.in. nadtlenek wodoru, związki miedzi (II). Do oznaczanych substancji dodaje się
nadmiar jodku potasu i wydzielony jod odmiareczkowuje się mianowanym roztworem tiosiarczanu sodu.
Wskaźnikiem w oznaczeniach jodometrycznych jest skrobia, która z jodem tworzy adsorpcyjne
połączenie o intensywnym niebieskim zabarwieniu.
Związki redoks w kosmetologii
Znaczenie nadtlenku wodoru w kosmetologii
Nadtlenek wodoru:
─ bezbarwna ciecz,
─ jest utleniaczem,
─ przy ogrzewaniu lub w kontakcie z katalizatorami (woda amoniakalna), rozkłada się wybuchowo z
wydzieleniem dużej ilości ciepła,
─ w zetknięciu się z niektórymi substancjami organicznymi (krew, kurz) rozkłada się z wydzieleniem tlenu,
który ma właściwości utleniające i dezynfekujące,
Postacie handlowe roztworów nadtlenku wodoru
─ 30-36% - tzw. sucha woda utleniona, w formie pastylek, jako stały nadtlenek wodoru z mocznikiem,
służący do sporządzania utleniaczy i utrwalaczy
─ 30% - nazywany perhydrolem, wybiela skórę i włosy
─ 3, 6, 9, 12 i 18% - stosowane w praktyce fryzjerskiej:
w farbach do koloryzacji włosów ( 6-9%) ,
w preparatach rozjaśniających (lotionach i tonikach 3-6%, szamponach – 6%)
do farbowania brwi i rzęs (3%),
do trwałej ondulacji (3%),
w wodzie fryzjerskiej (3, 6, 9%)
do produkcji utleniaczy w postaci emulsji, żelów i płynów (6, 9, 12, 18%).
─ 3% - stosowny również:
w płukankach – płyny do dezynfekcji jamy ustnej,
w kąpielach – reguluje powłokę skórną w egzemie, łuszczycy, zapaleniach skóry i wrzodach
troficznych, łagodzi ból kręgosłupa, stawów i mięśni.
w płynach do dezynfekcji skóry po zabiegach kosmetycznych,
w środkach do depilacji owłosienia,
jako środek dezynfekujący dodawany do wody, w której moczy się paznokcie podczas manicure,
w emulsjach kosmetycznych jako skuteczny środek dotleniający komórki naskórka
+2e
-2e
I
2
2I
–
4
Znaczenie siarczków w kosmetologii
Sole kwasu siarkowodorowego noszą nazwę siarczków. Siarczki na powierzchni skóry niszczą bakterie,
grzyby i pasożyty. Wchodzą one w skład:
naturalnych wód siarczkowych oraz siarczkowo-siarkowodorowych,
kosmetyków:
─ żeli głęboko oczyszczających do mycia twarzy,
─ masek oczyszczająco-wygładzających do twarzy, szyi i dekoltu,
─ kremów usuwających niedoskonałości skóry.
Woda siarczkowa ma szerokie zastosowanie w lecznictwie i kosmetologii:
działa jak naturalny peeling, przygotowujący ciało do zabiegów kosmetycznych,
ma działanie antybakteryjne, przeciwzapalne, bakteriobójcze, dlatego skutecznie walczy ze zmianami
trądzikowymi i nadmiernym błyszczeniem się skóry,
wykazuje właściwości bakteriobójcze i grzybobójcze oraz hamuje łojotok, co przyspiesza leczenie
schorzeń skóry głowy: łojotoku, łupieżu i pomaga w pielęgnacji włosów tłustych,
powoduje zmiękczenie i delikatnie złuszczenie naskórka, co sprawia, że skóra staje się miękka w dotyku
i sprężysta,
wykazuje właściwości pielęgnacyjne i regeneracyjne, dlatego stosuje się ją w pielęgnacji skóry suchej i
bardzo suchej lub zrogowaciałej,
kąpiele siarczkowe zmniejszają dolegliwości bólowe, obrzęki i poprawiają ruchomość stawów, wpływają
korzystnie na przemianę materii, obniżają poziom cholesterolu i trójglicerydów, kwasu moczowego oraz
glukozy,
Do zabiegów stosuje się wodę siarczkową o stężeniu około 150 mg związków siarki w litrze.
Znaczenie miedzi w kosmetologii:
Miedź wykorzystywana w pielęgnacji skóry:
─ wywiera działanie przeciwutleniające -zwalcza wolne rodniki i zapobiega procesom starzenia naskórka,
─ poprawia wygląd skóry i włosów,
─ działa przeciwgrzybiczo, np. w kosmetykach do stóp,
─ jest składnikiem preparatów do cery trądzikowej,
─ jest składnikiem preparatów do skóry dojrzałej i zmęczonej,
─ jest składnikiem kosmetyków przeznaczonych do pielęgnacji skóry tłustej. Wspomaga także pielęgnację
skóry mieszanej, zapewniając matowienie miejsc z tendencją do przetłuszczania się
ponadto:
─ wzmacnia system odpornościowy,
─ jest stosowana w kosmetykach kolorowych jako pigment,
─ ma zastosowanie jako składnik dezodorantów, gdyż redukuje nadmierną potliwość i eliminuje przykry
zapach wynikły z bakteryjnego rozkładu potu,
─ może być stosowana jako dodatek dezynfekujący wodę w basenach kąpielowych.
5
II. Część doświadczalna
1. Oznaczanie zawartości nadtlenku wodoru
metodą bezpośredniego miareczkowania manganometrycznego
Zasada oznaczenia
Nadtlenek wodoru zachowuje się wobec manganianu (VII) jak reduktor. W kwaśnym środowisku
redukuje on manganian(VII) do Mn
2+
czemu towarzyszy odbarwienie roztworu, przy czym uwalnia się tlen
5H
2
O
2
+ 2KMnO
4
+ 3H
2
SO
4
5O
2
+ 2MnSO
4
+ K
2
SO
4
+ 8H
2
O (1)
Reakcję tą katalizują jony Mn
2+
dlatego pierwsze krople manganianu (VII) odbarwiają się bardzo
powoli, lecz gdy stężenie jonów Mn
2+
zwiększy się, przebieg reakcji jest bardzo szybki.
Ze wzrostem rozcieńczenia maleje trwałość nadtlenku wodoru, należy więc przeprowadzać
miareczkowanie bezpośrednio po odpipetowaniu próbki.
1.1. Przygotowanie mianowanego roztworu manganianu (VII) potasu
Przygotowanie roztworu kwasu szczawiowego
─ obliczyć z dokładnością do 0,0001 g masę kwasu szczawiowego (H
2
C
2
O
4
·
2H
2
O) potrzebną do
sporządzenia 100 ml roztworu o stężeniu 0,05 mol · l
–1
,
─ odważyć na wadze analitycznej obliczoną ilość kwasu szczawiowego i rozpuścić w wodzie destylowanej
w kolbie miarowej o pojemności 100 ml; jeżeli odważka nie będzie dokładna, należy obliczyć ścisłe
stężenie otrzymanego roztworu.
Nastawianie miana roztworu KMnO
4
─ obliczyć ile ml kwasu siarkowego o stężeniu 5 mol · l
–1
potrzebne jest do sporządzenia 150 ml roztworu o
stężeniu 1 mol · l
–1
,
─ odmierzyć obliczoną objętość kwasu pipetą i rozpuścić w takiej ilości wody, aby objętość końcowa
roztworu wynosiła 150 ml,
─ 10 ml roztworu przygotowanego kwasu szczawiowego przenieść ilościowo pipetą do kolby stożkowej,
dodać 20 ml kwasu siarkowego o stężeniu 1 mol · l
–1
i ogrzewać do około 80
o
C (odrywanie się
pierwszych pęcherzyków gazu od dna naczynia) – nie doprowadzając do wrzenia,
─ sporządzony roztwór miareczkować bardzo powoli roztworem manganianu (VII) potasu, ciągle
mieszając, aż do wystąpienia lekko różowego zabarwienia; miareczkowanie powtórzyć jeszcze
dwukrotnie,
─ obliczyć średnią objętość zużytą podczas miareczkowania manganianu (VII).
Obliczenie miana roztworu KMnO
4
Podczas miareczkowania zachodzi następująca reakcja:
5 H
2
C
2
O
4
+ 2MnO
4
–
+ 6H
+
10CO
2
+ 2Mn
2+
+ 8H
2
O
z której wynika, że 5 moli H
2
C
2
O
4
reaguje z 2 molami KMnO
4
. Liczbę moli reagującej substancji, oblicza
się ze wzoru n = V · C
m
, a stężenie molowe roztworu KMnO
4
można obliczyć z następującej proporcji:
5 moli H
2
C
2
O
4
reagują z 2 molami KMnO
4
4
2
2
4
2
2
O
C
H
O
C
H
V
C
reaguje z
4
4
KMnO
KMnO
m
V
C
6
4
4
O
2
C
2
H
4
2
2
4
KMnO
KMnO
m
O
C
H
m
V
5
C
V
2
C
=
1
1
l
mol
l
mol
l
mol
l
mol
1.2. Oznaczenie zawartości nadtlenku wodoru w preparacie
Wykonanie oznaczenia
─ otrzymaną próbkę płynu do dezynfekcji skóry lub wody fryzjerskiej przenieść ilościowo do kolby miarowej
na 100 ml, dopełnić wodą do kreski i dokładnie wymieszać
─ 10 ml sporządzonego roztworu przenieść ilościowo pipetą do kolby stożkowej i dodać 2 ml kwasu
siarkowego (VI) o stężeniu 1 mol ·l
–1
─ miareczkować roztworem manganianu (VII) potasu o stężeniu 0,02 mol ·l
–1
do trwałego różowego
zabarwienia; miareczkowanie wykonać trzykrotnie
─ obliczyć średnią objętość zużytego podczas miareczkowania manganianu (VII), którą należy wykorzystać
do obliczeń zawartości nadtlenku wodoru
Obliczenie zawartości nadtlenku wodoru
Z reakcji (1) wynika, że 2 mole manganianu (VII) potasu reagują z 5 molami nadtlenku wodoru.
Liczbę moli KMnO
4
, która wzięła udział w reakcji oblicza się korzystając ze wzoru określającego stężenie
molowe
, a zawartość nadtlenku wodoru w próbie oblicza się z następującej
proporcji:
2 mole KMnO
4
reagują z 5 · 34,015 g H
2
O
2
reaguje z x g H
2
O
2
x =
[
]
* Obliczona wartość stanowi 1/10 zawartości nadtlenku wodoru w otrzymanej do analizy próbie.
Obliczyć całkowitą zawartość nadtlenku wodoru w próbie - y = x
.
10.
Obliczenie błędu oznaczenia zawartości nadtlenku wodoru
Błąd bezwzględny – różnica pomiędzy wartością rzeczywistą i otrzymaną;
wyrażony jest w takich samych jednostkach jak wielkość mierzona.
Błąd względny – iloraz błędu bezwzględnego i wartości rzeczywistej; wyrażony jest w %.
gdzie:
– masa nadtlenku wodoru w próbie (wynik oznaczenia w [g])
– masa rzeczywista nadtlenku wodoru w próbie [g]
7
1.3. Identyfikacja otrzymanego preparatu
Procentowa zawartość wody utlenionej w preparacie [płyn do dezynfekcji skóry lub woda fryzjerska] wyraża
się wzorem:
% (w/v) =
%
100
]
[
100
20
].
[
ml
g
y
Na podstawie obliczonego stężenia procentowego zidentyfikować otrzymany do analizy preparat
kosmetyczny:
stężenie około 3% – płyn do dezynfekcji skóry
stężenie około 6% – woda fryzjerska
2. Oznaczanie zawartości nadtlenku wodoru
metodą pośredniego miareczkowania jodometrycznego
Zasada oznaczenia
Nadtlenek wodoru w kwaśnym środowisku utlenia jony jodkowe do wolnego jodu, który
odmiareczkowuje się roztworem tiosiarczanu sodu:
H
2
O
2
+ 2I
–
+ 2H
+
I
2
+ 2H
2
O
I
2
+
2I
–
+
Wskaźnikiem zachodzenia reakcji jest skrobia, która z jodem tworzy adsorpcyjne połączenie o
intensywnym niebieskim zabarwieniu.
Reakcja zachodzi wolno i dlatego w celu jej przyspieszenia dodaje się do roztworu odpowiedniego
katalizatora np. molibdenianu (VI) amonu.
2.1. Przygotowanie mianowanego roztworu tiosiarczanu sodu
Przygotowanie roztworu Na
2
S
2
O
3
─ do kolby stożkowej wprowadzić 10 ml roztworu H
2
SO
4
o stężeniu 1 mol · l
–1
i dodać 2 g KI; następnie
dokładnie odmierzyć 10 ml roztworu KMnO
4
o stężeniu 0,02 mol · l
–1
i odstawić kolbę w ciemne miejsce
na około 3 minuty
─ dodać 25 ml wody destylowanej, a wydzielony jod natychmiast miareczkować roztworem tiosiarczanu
sodowego do jasnożółtej barwy
─ dodać 3 krople roztworu skrobi (pojawi się ciemnoniebieskie zabarwienie) i miareczkować do
odbarwienia; miareczkowanie powtórzyć jeszcze dwukrotnie
─ z otrzymanych wyników obliczyć średnią objętość, którą należy wykorzystać w dalszych obliczeniach
Obliczenie miana roztworu Na
2
S
2
O
3
Podczas nastawiania miana tiosiarczanu sodu zachodzą kolejno reakcje:
2
4
MnO
+ 10I
–
+ 16 H
+
2Mn
2+
+ 5I
2
+ 8H
2
O
5I
2
+ 10
2
3
2
S O
10I
–
+ 5
4
6
2
S O
2
2
3
2
S O
S O
4
6
2
8
z których wynika, że w reakcji 2 moli KMnO
4
z jonami jodkowymi otrzymuje się 5 moli I
2
, i ta ilość jodu
jest redukowana przez 10 moli Na
2
S
2
O
3
. Liczbę moli manganianu (VII) potasu, która wzięła udział w reakcji
oblicza się ze wzoru
, a stężenie molowe roztworu tiosiarczanu sodu można
obliczyć z proporcji:
2 mole KMnO
4
odpowiadają 10 molom Na
2
S
2
O
3
odpowiadają
V
C
Na S O
m
Na S O
2 2
3
2 2 3
C
V
C
V
m
KMnO
m
Na S O
Na S O
KMnO
2 2
3
4
4
2 2
3
10
2
[
]
2.2. Oznaczenie zawartości nadtlenku wodoru w preparacie
Wykonanie oznaczenia
obliczyć ile g jodku potasu należy dodać do wody, aby otrzymać 40 ml 2% roztworu i sporządzić ten
roztwór rozpuszczając obliczoną ilość jodku w 40 ml wody
10 ml rozcieńczonego roztworu badanej próbki (płyn do dezynfekcji skóry lub wody fryzjerskiej)
przenieść ilościowo do kolby stożkowej, dodać 10 ml roztworu kwasu siarkowego (VI) o stężeniu 1 mol ·
l
–1
, 10 ml 2% roztworu KI i kryształek molibdenianu (VI) amonu
kolbę przykryć szkiełkiem zegarkowym i odstawić na 5 minut w ciemne miejsce
odmiareczkować wydzielony jod roztworem Na
2
S
2
O
3
o stężeniu 0,1 mol · l
–1
do zaniku barwy ;
miareczkowanie powtórzyć jeszcze dwukrotnie
obliczyć średnią objętość tiosiarczanu zużytego do miareczkowania i wykorzystać do obliczenia
zawartości nadtlenku wodoru w analizowanej próbie
Obliczenie zawartości nadtlenku wodoru
Z reakcji (1) i (2) wynika, że 1 mol nadtlenku wodoru reaguje z 2 molami jonów jodkowych z
powstaniem 1 mola jodu, który reaguje z 2 molami jonów tiosiarczanowych, zatem na 1 mol nadtlenku
przypadają 2 mole tiosiarczanu. Wiedząc, że:
n
V
C
S O
S O
m
S O
2
3
2
2
3
2
2
3
2
z poniższej proporcji można
obliczyć zawartość nadtlenku wodoru w próbce:
34,02 g H
2
O
2
odpowiadają 2 molom S O
2
3
2
x g H
2
O
2
odpowiada
V
C
S O
m
S O
2
3
2
2
3
2
molom S O
2
3
2
[
]
*
Obliczona wartość stanowi 1/10 zawartości nadtlenku wodoru w otrzymanej do analizy próbie.
Obliczyć całkowitą zawartość nadtlenku wodoru w próbie - y = x*10.
9
Obliczenie błędu oznaczenia zawartości nadtlenku wodoru
Błąd bezwzględny – różnica pomiędzy wartością rzeczywistą i otrzymaną;
wyrażony jest w takich samych jednostkach jak wielkość mierzona.
Błąd względny – iloraz błędu bezwzględnego i wartości rzeczywistej; wyrażony jest w %.
gdzie:
– masa nadtlenku wodoru w próbie (wynik oznaczenia w [g])
– masa rzeczywista nadtlenku wodoru w próbie [g]
2.3. Identyfikacja otrzymanego preparatu
Procentowa zawartość wody utlenionej w preparacie do płynie do dezynfekcji skóry i wodzie fryzjerskiej
wyraża się wzorem:
% (w/v) =
%
100
]
[
100
20
].
[
ml
g
y
* Otrzymana wartość nadtlenku wodoru w otrzymanej do analizy próbie stanowi 1/20 zawartości w oryginalnym preparacie
kosmetycznym.
Na podstawie obliczonego stężenia procentowego zidentyfikować otrzymany do analizy preparat
kosmetyczny:
stężenie około 3% - płyn do dezynfekcji skóry
stężenie około 6% - woda fryzjerska
3. Porównanie dokładności manganometrycznego i jodometrycznego oznaczania zawartości
nadtlenku wodoru
Dokładność - zgodność otrzymanego wyniku z wartością rzeczywistą — im mniejszy błąd tym większa
dokładność
Porównać wielkość błędu
powstałego podczas
oznaczeń
manganometrycznych i jodometrycznych. Wyciągnąć
wniosek, która metoda oznaczenia jest bardziej dokładna.
4. Jodometryczna ocena wody siarczkowej
Zasada oznaczenia
W środowisku kwaśnym siarczki przechodzą w siarkowodór, który przez jod zostaje utleniony do
wolnej siarki:
H
2
S + I
2
S
+ 2I
–
+2H
+
(1)
Ponieważ ze względu na lotność siarkowodoru nie można dodawać jodu do zakwaszonego roztworu
siarczków, postępuje się odwrotnie. Badany roztwór siarczków w środowisku alkalicznym wprowadza się do
10
odmierzonej dokładnie ilości roztworu jodu w jodku potasu zakwaszonego kwasem solnym. Nadmiar jodu
odmiareczkowuje się mianowanym roztworem tiosiarczanu sodu, w obecności skrobi jako wskaźnika, według
reakcji:
2
6
4
2
2
3
2
O
S
I
2
I
O
S
2
(2)
Wydzielająca się w reakcji siarka adsorbuje nieco jodu, co utrudnia miareczkowanie. Ponadto
oznaczaniu siarczków przeszkadzają siarczany (IV) i tiosiarczany, które także są utleniane przez jod.
Jodometryczne oznaczanie siarczków można wykorzystać do pośredniego oznaczania wielu metali np.
cynku, kadmu, ołowiu (II), które strąca się jako siarczki, odsącza, przemywa i dodaje zakwaszonego roztworu
jodu w jodku potasu.
4.1. Oznaczenie zawartości jonów siarczkowych
Wykonanie oznaczenia
─ do kolby stożkowej o pojemności 100 ml dodać 5 ml roztworu jodu w jodku potasu (płyn Lugola) o
stężeniu 0,394 mol · l
–1
, dodać 50 ml świeżo przegotowanej i ostudzonej wody i 0,8 ml stężonego kwasu
solnego
─ otrzymaną do analizy próbę wody siarczkowej przenieść ilościowo do kolby miarowej o pojemności 100
ml, dodać 5 ml roztworu wodorotlenku potasu o stężeniu 1 mol · l
–1
, uzupełnić wodą do kreski i
wymieszać
─ 15 ml tak sporządzonego roztworu siarczków przenieść do kolby stożkowej zawierającej kwaśny roztwór
jodu w jodku potasu
─ miareczkować roztworem tiosiarczanu sodu zakwaszony roztwór jodu w obecności roztworu skrobi jako
wskaźnika; miareczkowanie powtórzyć dwukrotnie
─ objętość średnią zużytego do miareczkowania tiosiarczanu i wykorzystać do obliczenia zawartości
siarczków w analizowanym roztworze.
Obliczenie zawartości jonów siarczkowych
Liczbę moli jodu, który przereagował z jonami siarczkowymi (a moli) można obliczyć z różnicy
liczby moli jodu wprowadzonego do roztworu i liczby moli jodu, który przereagował podczas
miareczkowania z jonami tiosiarczanowymi:
2
C
V
)
394
,
0
005
,
0
(
a
3
O
2
S
2
Na
3
2
2
m
O
S
Na
Z równania (1) wynika, że jod reaguje z siarkowodorem w stosunku równomolowym, zatem
zawartość jonów S
2–
w próbie oblicza się wykorzystując następującą proporcję:
1 mol I
2
reaguje z 32 g S
2–
a moli I
2
reaguje z x g S
2–
x
a
32
1
mol g
mol
g
UWAGA!
Obliczona ilość jonów siarczkowych dotyczy 3/20 całkowitej ilości tych jonów w próbie.
Obliczyć całkowitą zawartość siarczków w próbie – y =
x
11
Obliczenie błędu oznaczenia zawartości jonów siarczkowych
Błąd bezwzględny – różnica pomiędzy wartością rzeczywistą i otrzymaną;
wyrażony jest w takich samych jednostkach jak wielkość mierzona.
Błąd względny – iloraz błędu bezwzględnego i wartości rzeczywistej; wyrażony jest w %.
gdzie:
– masa jonów siarczkowych w próbie (wynik oznaczenia w [g])
– masa rzeczywista jonów siarczkowych w próbie [g]