요오드측정학
Iodometry요오드 계량적합법으로 알려진 요오드측정법은 체적 화학적분석의 한 방법으로, 기본적인 요오드의 출현이나 소멸이 종점을 나타내는 리독스적합법이다.
요오드측정법은 분석물질과의 반응에 의해 해방된 요오드의 간접적 적정화를 수반하는 반면 요오드측정법은 요오드를 적정량으로 사용한 직접적 적정화를 수반한다는 점에 유의한다.
티오황산나트륨을 이용한 리독스 적정법, 환원제로서의 NaSO223(보통)는 요오드를 적정화하는 데 특별히 사용되기 때문에 요오드 계량적 적정법으로 알려져 있다. 요오드계 적정은 용액에서 산화제의 농도를 결정하는 일반적인 방법이다. 요오드 계량적정에서는 녹말 용액이 방출되는 I를2 흡수할 수 있기 때문에 지표로 사용된다. 이 흡수는 표준화된 티오황산염 용액으로 적정할 때 용액의 색상이 진한 청색에서 연한 황색으로 변하게 할 것이다. 이것은 적정화의 종점을 나타낸다. 요오드측정법은 생태학 연구의 산소 포화도나 수영장 물 분석의 활성염소와 같이 물 샘플의 산화제 농도를 분석하는 데 흔히 사용된다.
기본 원리
알려진 양의 샘플에는 초과하지만 알려진 양의 요오드화물이 첨가되고, 산화제는 요오드로 산화된다. 요오드는 요오드화합물에서 용해되어 삼요다이오드 이온을 주는데, 이온의 색은 짙은 갈색을 띠고 있다. 그런 다음 3iodide 이온 용액을 표준 티오황산 용액에 대해 적정화하여 전분 표시기를 사용하여 요오드화물을 다시 공급한다.
- I-3 + 2 e− ⇌ 3− I (E0 = +0.5355 V)
티오황산염의 감소 가능성과 함께:[1]
- SO2-64 + 2 e− ⇌ 2 SO2-32(E0 = +0.08V)
따라서 전반적인 반응은 다음과 같다.
- I-3 + 2 SO2-32 → SO2-64 + 3 I− (Ereaction = +0.455V)
단순성을 위해 요오드 이온이 몰비 분석 측면에서 반응에 참여하지 않았기 때문에 방정식은 보통 삼엽이온이 아닌 수용성 분자 요오드로 작성된다. 진한 청색이 사라진 것은 요오드-스타치 쇄산염의 분해로 인해 끝점을 나타낸다.
사용되는 환원제는 반드시 티오황산염, 황산염, 황산염, 황산염, 비소(III), 안티몬(III) 염이 8 이상의 pH에서 일반적으로[2] 사용된다.
낮은 pH에서 티오황산염에 대해 다음과 같은 반응이 발생할 수 있다.
- SO2-32 + 2H+ → SO2 + S + HO2
특정 환원제와 관련된 일부 반응은 특정 pH에서 되돌릴 수 있으므로 분석 수행 전에 표본용액의 pH를 주의 깊게 조정해야 한다. 예를 들어, 반응은 다음과 같다.
- 하소33 + I + HO22 → 하소34 + 2+ H + 2− I
4 이하의 pH에서 가역할 수 있다.
요오드의 변동성은 적정화에 대한 오류의 원인이 되기도 하는데, 이는 요오드가 과도하게 함유된 것을 확인하고 적정 혼합물을 냉각시킴으로써 효과적으로 예방할 수 있다. 강한 빛, 질산염, 구리 이온은 요오드화물이 요오드로의 변환을 촉진하므로 샘플에 요오드화물을 첨가하기 전에 이를 제거해야 한다.
장시간 적정을 위해서는 적화 혼합물에 드라이아이스(dry ice)를 첨가하여 엘렌마이어 플라스크의 공기를 대체하여 요오드화물이 요오드로 공중 산화되는 것을 방지하는 것이 좋다. 표준 요오드 용액은 요오드산칼륨과 요오드화칼륨으로 제조되며, 이 두 용액은 모두 1차 표준이다.
- IO-3 + 8 I− + 6+ H → 3 I-3 + 3 HO2
디에틸 에테르와 카본 테트라클로라이드와 같은 유기 용매의 요오드는 아세톤에 용해된 티오황산나트륨에 대해 적정할 수 있다.[clarification needed]
적용들
많은 변동의 요오드측정법은 체적 분석에 매우 유용하다. 예로는 구리의 결정을 들 수 있다.II), 염소산염, 과산화수소 및 용존 산소:
- 22 Cu2+ + 4 I− → 2 CuI + I
- 6H+ + ClO-3 + 6 I− → 3 I2 + Cl− + 3 HO2
- 2H+ + HO22 + 2− I → I + 22 HO2
- 2 HO2 + 4 Mn(OH)2 + O2 → 4 Mn(OH)3
- 22 Mn3+ + 2 I− → I + 2 Mn2+
이용 가능한 염소는 차아염소산염소에 희석산의 작용에 의해 해방된 염소를 말한다. 요오드측정법은 일반적으로 표백 작용의 원인이 되는 표백액에서 차아염소산염의 활성량을 결정하기 위해 사용된다. 이 방법에서는 알려진 시료의 부피에 초과하지만 알려진 양의 요오드화물을 첨가하는데, 이때 활성(전극성)만이 요오드화물을 요오드로 산화시킬 수 있다. 요오드 함량과 활성 염소 함량은 요오드 측정으로 결정할 수 있다.[3]
비소(V) 화합물의 결정은 비소산나트륨을 사용한 요오드 용액 표준화의 역순으로, 알려진 양의 과다한 요오드화물이 샘플에 첨가된다.
- AsO25 + 4 H+ + 4 I− ⇌ AsO23 + 22 I + 2 HO2
안티몬(V) 화합물의 분석을 위해 안티몬(III) 제품을 용해하기 위해 일부 타르타르산을 첨가한다.[2]
하이드로겐황산염과 황산염의 측정
황산염과 하이드로겐설프는 산성의 매개체에서 요오드화물로 요오드를 쉽게 감소시킨다. 따라서 희석되지만 과도한 양의 표준 요오드 용액이 알려진 시료 부피에 첨가되면 존재하는 황산과 황산염은 양적으로 요오드를 감소시킨다.
- SO2-3 + I2 + HO2 → SO2-4 + 2H+− + 2 I
- HSO-3 + I2 + HO2 → SO2-4 + 3H+ + 2− I
(이 애플리케이션은 여기서 요오드가 직접 사용되기 때문에 요오디메트리 적정화에 사용된다.
황화물 및 수산화물 결정
시료의 황화 함량은 황산염에 대해 설명한 대로 곧장 정방향으로 결정할 수 있지만 결과는 종종 불량하고 부정확하다. 정확도가 높은 더 나은 대체 방법을 사용할 수 있다. 이 방법에는 비소 트리황화 비소가 침전되는 동안 검체에 비소산나트륨 용액의 과다하지만 알려진 부피를 첨가하는 것이 포함된다.
- AsO23 + 3 HS2 → AsS23 + 3 HO2
삼산화 비소의 초과량은 녹말 표시기를 사용하여 표준 요오드 용액에 대해 적정하여 결정한다. 최상의 결과를 얻으려면 황화 용액은 0.01M 이하의 황화 농도로 희석해야 한다.[2]
헥사시아노페레이트(III)의 결정
헥사시아노페레이트(III) 용액에 요오드화물을 첨가하면 다음과 같은 평형이 존재한다.
- 22 [Fe(CN)]63− + 2 I− ⇌ 2 [Fe(CN)]64− + I
강한 산성의 용액 아래에서 위의 평형은 오른손에 멀리 놓여있지만 거의 중립적인 용액에서는 역전된다. 이는 요오드화물과 티오황산이 강한 산성의 매질에서 분해됨에 따라 헥사시아노페레이트(III)의 분석이 골치 아프게 만든다. 반응을 완성시키기 위해 아연 소금의 과다량을 칼륨 이온을 함유한 반응 혼합물에 첨가할 수 있는데, 이 혼합물은 헥사시아노페레이트()를 침전시킨다.II) 이온 양적:
- 22 [Fe(CN)]63− + 2− I + 2 K+ + 2 Zn2+ → 2 KZn[Fe(CN)]6− + I
강수량은 약간 산성화된 매질에서 발생하므로 강한 산성 매질에서 요오드화물과 티오황산염의 분해 문제를 피할 수 있으며, 헥사시아노페레이트(III)는 평소와 같이 요오드측정법으로 결정할 수 있다.[2]
참조
- ^ Lide, David R., ed. (2006). CRC Handbook of Chemistry and Physics (87th ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. ISBN 0-8493-0487-3.
- ^ a b c d Mendham, J.; Denney, R. C.; Barnes, J. D.; Thomas, M. J. K. (2000), Vogel's Quantitative Chemical Analysis (6th ed.), New York: Prentice Hall, ISBN 0-582-22628-7
- ^ "Chlorine by Iodometry". National Environmental Methods Index. U.S. Geological Survey.[영구적 데드링크]