Oznaczenie Cu^2+ (jonów miedziowych) w roztworze

Cel ćwiczenia: ustalenie zawartości jonów miedziowych (w gramach) oparte na reakcji z KJ (jodkiem potasu.

Odczynniki: roztwór jodku potasu o stężeniu 10%

roztwór tiosiarczanu sodu o stężeniu 0,1010 mol/dm³

roztwór skrobi

probówka z roztworem soli miedziowej

Sprzęt laboratoryjny: biureta, kolba stożkowa o pojemności 250 cm³, cylinder miarowy

Wykonanie ćwiczenia:

Zawartość probówki przeznaczonej do analizy przenosimy ilościowo do kolby stożkowej. Dodajemy 15 cm³ jodku potasu odmierzonego za pomocą cylindra miarowego. [Oznaczenie jodometryczne miedzi polega zatem na dodaniu nadmiaru jodku potasu do analizowanego roztworu soli miedziowej, a następnie na odmiareczkowaniu wydzielonego wolnego jodu mianowanym roztworem tiosiarczanu sodu.]

Tak sporządzony roztwór o zabarwieniu „kawy z mlekiem” miareczkujemy mianowanym roztworem tiosiarczanu sodu o stężeniu 0,1010 mol/dm³. Miareczkujemy do momentu delikatnego odbarwienia roztworu. Następnie dodajemy 3 cm³ skrobi, roztwór przybiera barwę niebieską. Punktem końcowym miareczkowania będzie odbarwienie roztworu.

Jest to punkt równoważnikowy, czyli taki moment, w którym liczby moli substratów są w proporcji identycznej, jak proporcja współczynników w prawidłowo zapisanym równaniu reakcji: [odpowiednio cząsteczkowym i jonowym]

2 CuCl₂ + 2 KJ + -> I₂ + Cu₂Cl₂ + 2 KCl

2 Cu²⁺ + 2 I ^-- -> I₂ + 2 Cu⁺

Wartość normalnego potencjału redoks układu Cu²⁺ / Cu⁺ wynosi + 0,16 V jest mniejsza, niż odpowiednia wartość potencjału redoks dla układu I₂ / 2 I ^-- wynosi + 0,535 V. Pomimo tego powyższa reakcja przebiega ilościowo w ten sposób, że jony miedziowe Cu²⁺ utleniają jony jodkowe I ^- do wolnego jodu I₂, same przy tym ulegając redukcji do jonów miedziawych Cu⁺. Należy tu zwrócić uwagę, że jony miedziawe są natychmiast wytrącane z roztworu w postaci bardzo trudno rozpuszczalnego osadu jodku miedziawego Cu₂Cl₂, a to powoduje zmniejszenie jonów miedziawych w roztworze nad osadem. Zatem wzrasta potencjał redoks pary Cu²⁺ / Cu⁺ tak, że jego wartość przewyższa znacznie wartość potencjału redoks pary I₂ / 2 I ^-- . Zachodzi, więc samorzutna reakcja w stronę wydzielenia wolnego jodu.

Po zakończonym miareczkowaniu odczytujemy poziom tiosiarczanu sodu w biurecie. Następnie w oparciu o równanie reakcji chemicznej obliczamy zawartość jonów miedziowych w próbce.

V _Na2S2O3 = 7cm³ = 7 * 10 ^-3 dm³

C_{mol Na2S2O3} = 0,1010 mol/dm³

1 dm³ Na₂S₂O₃ - 0,1010 mol Na₂S₂O₃

7 * 10 ^-3 dm³ Na₂S₂O₃ - n _Na2S2O3

n _Na2S2O3 = 7,07* 10 ^-4 mol

2 mol Na₂S₂O₃ - 1 mol I₂

7,07* 10 ^-4 mol Na₂S₂O₃ - n _I2

n _I2 = 3,535 * 10 ^-4 mol

1 mol I₂ - 2 mol Cu²⁺ -

3,535 * 10 ^-4 mol I₂ - n _Cu²⁺

n _Cu²⁺ = 7,07* 10 ^-4 mol

1 mol Cu²⁺ - 63,57 g

7,07* 10 ^-4 mol - m _Cu²⁺

m _Cu²⁺ = 0,0449 g

Wynik: Masa jonów Cu²⁺ (miedziowych) w badanej próbce wynosi 0,0449 g

---