background image

Ćwiczenie 1. 
SPEKTROFOTOMETRYCZNE 

OZNACZANIE 

BIZMUTU 

(III) 

METODĄ 

JODKOWĄ 
 

Bizmut  (Bi,  łac.  bismutum)  -  pierwiastek  chemiczny,  metal  bloku  p  układu  okresowego. 

Nazwa pochodzi od niemieckiego słowa Wismut. Posiada 35 izotopów z przedziału mas 190 -
215. Trwały jest tylko izotop 209, który stanowi niemal 100% składu izotopowego bizmutu. 
Do niedawna sądzono, że ten pierwiastek nie rozpada się w ogóle. Dopiero w 2003 roku we 
francuskim Institut d'Astrophysique Spatiale w Orsay stwierdzono, że półokres rozpadu tego 
izotopu wynosi 1,9*10

19

 lat. Ta śladowa radioaktywność ma jednak znaczenie naukowe, gdyż 

potwierdziła  wcześniejsze  obliczenia  teoretyczne  wskazujące  na  niestabilność  wszystkich 
izotopów  bizmutu.  W  naturalnym  bizmucie  występują  też  śladowe  ilości  radioizotopów, 
np. 

210

Bi  (ok.  50  ppm  składu  izotopowego).  Występuje  w  skorupie  ziemskiej  w  ilości 

0,048 ppm  (2  razy  więcej  niż  złoto)  w  postaci  trzech  rud:  bizmutynu  (Bi

2

S

3

),  bizmutytu 

((BiO)

2

CO

3

)  i ochry  bizmutowej,  które  stanowią  zwykle  zanieczyszczenie  rud  ołowiu 

i miedzi.  Rzadko  występuje  w  postaci  rodzimej  (elementarnej).  Bizmut  jest  znany  od  XV 
wieku.  
Głównymi  producentami  są  Chiny,  Meksyk  i  Peru.  Jest  twardy  i  kruchy  (daje  się 
rozbijać  na  drobne  kawałki  młotkiem),  przewodzi  prąd  elektryczny  nieco  gorzej  od  rtęci. 
Podczas  krzepnięcia  zwiększa  swoja  objętość.  Nie  rozpuszcza  się  w  HCl  w  nieobecności 
powietrza. Rozpuszcza się w HNO

3

 i wrzącym, stężonym H

2

SO

4

 oraz w wodzie królewskiej. 

Znajduje zastosowanie jako: 

 

dodatek do produkcji niektórych tworzyw sztucznych i farb 

 

niektóre jego kompleksy karbonylkowe znalazły zastosowanie jako katalizatory  metatezy 
(oligomeryzacji) węglowodorów alkenowych 

 

wypełnienie przy wykonywaniu zdjęć rentgenowskich (np. w postaci zawiesiny)  

 

dodatek do leków przeciwzapalnych 

 

włókno w bezpiecznikach elektrycznych 

  czasem ochra bizmutowa (Bi

2

O

3

) o barwie różowo-brązowej jest stosowana jako barwnik 

w przemyśle kosmetycznym 

 Głównie  jednak,  bizmut  jest  stosowany  jako  składnik  niskotopliwych  stopów  (np.  stop 
Wooda  i  Rossego).  Obecnie  robi  karierę  jako  składnik  stopów  lutowniczych  SnBi,  gdyż 
dyrektywy  Unii  Europejskiej  zakazały  stosowania  ołowiu  w  stopach  lutowniczych  dla 
elektroniki  powszechnego  użytku.  Dlatego  jego  cena  wzrosła  od  ok.  6$/kg  w  2000r  do 
ok. 30$/kg  w 2007r. 

Bizmut oraz jego sole mogą być przyczyną uszkodzeń nerek, jednakże zwykle mają 

one łagodny charakter. Duże dawki mogą być śmiertelne. W przemyśle bizmut jest uważany 
za jeden z mniej toksycznych metali ciężkich. Do poważnego, a nawet śmiertelnego zatrucia 
może dojść w wyniku wstrzyknięcia dużej dawki bezpośrednio do ciała (np. w formie leku) a 
także  kontaktu  z  oparzoną  częścią  ciała  (głównie  w  postaci  związków  rozpuszczalnych 
bizmutu). Stwierdzono, że bizmut  może powodować objawy zapalenia dziąseł.  Gdy wystąpi 
taka dolegliwość, należy natychmiast przerwać stosowanie substancji zawierającej bizmut, w 
przeciwnym wypadku mogą wystąpić poważne owrzodzenia jamy ustnej. Mogą pojawiać się 
również  inne  objawy  chorobowe,  takie  jak  uczucie  strachu,  obecność  albumin  lub  innych 
substancji  białkowych  w  moczu,  biegunka  czy  reakcje  skórne,  a  nawet  poważne  zapalenie 
skóry.  

background image

W środowisku 0,2-3 molowego roztworu kwasu siarkowego bizmut tworzy z jonami 

jodkowymi (wobec ich nadmiaru pomarańczowo-żółty kompleks BiI

4

 ) stanowiący podstawę 

do  jego  spektrofotometrycznego  oznaczenia.  Do  stężenia  3%  KI  w  roztworze  zabarwienie 
rośnie,  natomiast  przy  dalszym  wzroście  stężenia  jodku  potasu  zabarwienia  pozostaje 
niezmienne. Wydzielaniu się wolnego jodu, w wyniku utleniania jodku tlenem powietrza lub 
przez  substancje  utleniające  obecne  w  roztworze  badanym,  zapobiega  dodatek  środków 
redukujących.  Stosuje  się  w  tym  celu  kwas  askorbinowy,  tiomocznik,  siarczyny, 
podfosforyny  lub  mieszaniny  wymienionych  odczynników.  Jodkowy  kompleks  bizmutu 
wykazuje wyższe maksimum absorpcji przy 337 nm i niższe w widzialnej części widma przy 
465 nm. 

Oznaczaniu  bizmutu  metodą  jodkową  przeszkadza  antymon,  jednak  przy  1,5% 

stężeniu  KI,  antymon  nie  daje  już  zabarwienia,  a  zabarwienie  pochodzące  od  bizmutu  jest 
przy  tym  obniżonym  w  stosunku  do  optymalnego  stężeniu  jodku,  słabsze  o  ok.  10%.  Poza 
antymonem barwne kompleksy jodkowe tworzą również: platyna(IV), pallad(IV) i cyna(IV), 
a srebro, tal, miedź i ołów wytrącają się w postaci trudno rozpuszczalnych jodków. Chlorki 
i fluorki osłabiają zabarwienie jodkowego kompleksu bizmutu. 

 

Wykonanie oznaczenia 
 
Odczynniki, roztwory, aparatura 
1.  Jodek potasowy, 1% roztwór. 
2.  Roztwór podstawowy bizmutu o stężeniu 1 mg Bi/ml. 

Rozpuścić 2,3210g  azotanu bizmutu Bi(NO

3

)

2

∙5H

2

O w 100 ml HNO

3

 (1+3) i rozcieńczyć 

wodą do 1 l. Roztwory robocze otrzymuje się przez odpowiednie rozcieńczenie roztworu 
podstawowego 0,01 molowym roztworem kwasu azotowego. 

3.  Kwas askorbinowy, 2% roztwór. 
4.  Kwas siarkowy, (1+1) roztwór. 
5.  Kwas azotowy, (1+3) roztwór. 
6.  Kwas azotowy, 0,01 M roztwór. 
7.  Spektrofotometr. 
 
Przygotowanie roztworów wzorcowych 
 Do  5  kolb  miarowych  o  pojemności  50  ml  przenieść  kolejno:  0,2;  0,3;  0,4;  0,5  i  0,7  ml 
roztworu  podstawowego  o  stężeniu  1  mg  Bi/ml.  Następnie  dodać  do  każdej  kolby  5  ml 
roztworu  kwasu  siarkowego  (1+1),  2  ml    2%  roztworu  kwasu  askorbinowego  i  10  ml 
1% roztworu  jodku  potasowego.  Dopełnić  wodą  dejonizowaną  do  kreski  i  wymieszać. 
Po upływie 5 minut można mierzyć absorbancję. 
 
Wykreślanie widma absorpcyjnego kompleksu BiI

4

-

 

   Krzywą  absorpcji  jodkowego  kompleksu  bizmutu  BiI

4

-

  należy  zmierzyć  dla  roztworu 

bizmutu o największym stężeniu. Jako odnośnik stosuje się roztwór o identycznym składzie 
jak  roztwór  badany  nie  zawierający  bizmutu.  Ze  względu  na  niewielką  absorbancję  można 
również w tym przypadku stosować wodę jako odnośnik.  
Absorbancję roztworu bizmutu mierzymy dla różnych długości fali w zakresie 400-500 nm, 
co  10  nm.  Na  podstawie  zmierzonych  wartości  należy  wykreślić  wykres  zależności 
absorbancji od długości fali i wybrać długość fali do oznaczeń. 
     
Wykreślanie krzywej wzorcowej 
Ustawić  długość  fali  na  wyznaczoną  wcześniej  i  zmierzyć  absorbancję  przygotowanych 
roztworów wzorcowych bizmutu. Jako odnośnik stosować roztwór nie zawierający bizmutu. 

background image

Na podstawie zmierzonych absorbancji wykreślić wykresy: zależności absorbancji od stężenia 
bizmutu oraz absorbancji od masy bizmutu. 
 
Oznaczenie ilości bizmutu w próbce badanej 
Do otrzymanego roztworu (próbki badanej) umieszczonego w kolbie miarowej o pojemności 
50 ml dodać 5 ml kwasu siarkowego (1+1), 2 ml 2% roztworu kwasu askorbinowego i 10 ml 
roztworu  jodku  potasowego.  Dopełnić  roztwór  wodą  do  kreski  i  wymieszać.  Po  upływie 
5 minut  zmierzyć  absorbancję  w  identycznych  warunkach  w  jakich  wykonywano  krzywą 
wzorcową. 
Nanieść  na  wykres  krzywej  wzorcowej  absorbancję  badanej  próbki  A

x

  i  odczytać 

odpowiadające  jej  stężenie  bizmutu  w  roztworze  c

x

.  Znając  stężenie  c

x

  i  objętość  roztworu 

badanego V obliczyć ilość bizmutu w próbce: 
 

m

Bi

 

= c

x

 ∙ V 

 
Otrzymany  wynik  porównać  z  wynikiem  stężenia  bizmutu  w  próbce  badanej  odczytanym 
z krzywej zależności absorbancji od masy bizmutu.