Iodometria

La iodometria è una tecnica analitica con una vasta gamma di applicazioni nella determinazione di agenti ossidanti come perossidi, ozono, ipoclorito, iodato, bromato, bromo, bicromato, Fe3+, Ce4+, permanganato e rientra nelle titolazioni ossidimetriche che comprendono la permanganometria, la cerimetria, la bicromatometria, la bromatometria e la iodimetria.

La iodometria si differenzia dalla iodimetria in quanto è un metodo di titolazione indiretta mentre la iodimetria è un metodo di titolazione diretta.

La iodometria si basa sull’ossidazione dello ioduro in iodio elementare secondo la semireazione: 2 I ⇌ I2 + 2e per la quale il potenziale normale di ossidazione E° = – 0.535 V. La iodometria è un metodo indiretto in cui viene aggiunto un eccesso di ioduro al campione contenente l’analita in soluzione acquosa.

La iodometria utilizza le proprietà ossidanti dello iodio e ha il vantaggio di non essere limitata a determinati valori di pH. Il test iodio-amido fu descritto per la prima volta nel 1814 da Jean-Jacques Colin e Henri-François Gaultier de Claubry  e, indipendentemente da Friedrich Stromeyer, nello stesso anno.

tiosolfato di sodio
tiosolfato di sodio

L’analita ossida lo ioduro a iodio che viene titolato da una soluzione standardizzata di tiosolfato di sodio. Quest’ultimo reagisce con lo iodio per dare ioduro e tetrationato secondo la reazione:
2 S2O32- + I2 ⇌  S4O62- + 2 I  (1)

utilizzando la salda d’amido quale indicatore visivo. La salda d’amido è costituita da amido che contiene due diversi tipi di polisaccaridi costituiti da unità di glucosio legate tra loro in due modi diversi ovvero l’amilosio che è di tipo lineare e l’amilopectina che è di tipo ramificato che forma con lo iodio un complesso di colore blu di colore così intenso che può essere rilevato visivamente quando la concentrazione di iodio è pari a 20 µM a 20 °C.

salda d'amido
salda d’amido

Quando si effettua la titolazione la salda d’amido va aggiunta in prossimità del punto finale ovvero quando è bassa la concentrazione di iodio che potrebbe essere adsorbito dall’indicatore. La colorazione blu è poco visibile a elevati valori di pH e alte temperature. Le titolazioni sono quindi condotte a valori di pH minori di 8 e a temperatura ambiente.

Una temperatura elevata, oltre a rendere poco visibile il viraggio dell’indicatore, porta alla perdita dello iodio che è volatile. Inoltre la salda d’amido non deve essere utilizzata in ambiente fortemente acido in quanto si verifica l’idrolisi dell’amido.

Utilizzando la iodometria, come avviene per tutte le tecniche analitiche di tipo volumetrico, è necessario che sia la standardizzazione del tiosolfato che la titolazione dell’analita sia ripetuta per almeno tre volte e calcolare il valore medio. La deviazione dei valori ottenuti dalla media può essere utilizzata per determinare l’accuratezza dell’analisi.

Metodica

Per la determinazione della concentrazione del perossido di idrogeno presente in una soluzione acquosa mediante iodometria si aggiunge un eccesso di ioduro di potassio alla soluzione. Lo ioduro di potassio reagisce con l’acqua ossigenata secondo la reazione netta:
H2O2 + 2 I + 2 H+ → 2 H2O + I2 (2)

Tale reazione avviene spontaneamente dato che il potenziale normale di riduzione della semireazione H2O2 + 2 e + 2 H+ → 2 H2O è pari a + 1.776 V mentre quello di ossidazione I/I2 è di – 0.535 V. Pertanto il potenziale della reazione di ossidoriduzione vale + 1.776 – 0.535 = + 1.241 V > 0

Per ottenere 250 mL di una soluzione di KI 0.200 M sono necessarie 0.200 mo/L · 0.250 L = 0.0500 moli. Si pesano quindi 0.0500 mol ·166.0028 g/mol = 8.30 g di ioduro di potassio

buretta
buretta

Si trattano 50.0 mL di questa soluzione acidificata con 50.0 mL della soluzione a concentrazione incognita di H2O2. La soluzione così ottenuta viene titolata con una soluzione standardizzata di tiosolfato di sodio. Supponendo che il punto finale, utilizzando la salda d’amido, sia rilevato in corrispondenza di 17.53 mL di titolante a concentrazione 0.1087 M per determinare la concentrazione dell’acqua ossigenata  si calcolano innanzi tutto le moli di tiosolfato di sodio utilizzate nella titolazione.

Moli Na2S2O3 = 0.1087 mol/l · 0.01753 L = 0.001905
Poiché dalla (1) il rapporto stechiometrico tra tiosolfato e iodio è di 2:1. Pertanto dopo la reazione tra il perossido di idrogeno e lo ioduro in eccesso nel campione sono rimaste 0.001905/2 = 0.0009525 moli di iodio.

Dalla reazione (2) tra il perossido di idrogeno e lo ioduro si osserva che per ogni mole di perossido di idrogeno che ha reagito si ottiene una mole di iodio. Ciò implica che nel campione erano presenti 0.0009525 moli di H2O2 ovvero che la concentrazione di perossido di idrogeno nel campione è pari a 0.00019525/0.0500 L = 0.00191 M

Iodometria e determinazione di un ossidante

Si supponga di voler determinare la concentrazione di un ossidante quale lo iodato di potassio tramite la iodometria. Lo iodato di potassio reagisce con una soluzione acidificata di ioduro per dare iodio. Avviene una reazione di comproporzione in cui nella semireazione di riduzione lo iodio presente nello iodato passa da numero di ossidazione + 5 a numero di ossidazione zero e nella semireazione di ossidazione lo ioduro passa da numero di ossidazione – 1 a numero di ossidazione zero:

IO3 + 5 I + 6 H+ → 3 I2 + 3 H2O (3)

Per conoscere le moli di iodio prodotte un volume noto della soluzione contenente lo iodato viene titolata con il tiosolfato di sodio standardizzato usando come indicatore la salda d’amido. Si supponga che a un volume pari a 25.0 mL di una soluzione contenente iodato di potassio sia aggiunto un eccesso di una soluzione acidificata di ioduro di potassio.

La soluzione risultante viene titolata da 11.0 mL di tiosolfato di sodio 0.120 M per raggiungere il punto finale. Le moli di tiosolfato sono pari a 0.120 mol/L · 0.0110 L = 0.00132. Dai coefficienti stechiometrici presenti nella reazione (1) il rapporto tra tiosolfato e iodio è di 2:1 pertanto le moli di iodio sono pari a 0.00132/2 = 0.000660

Dalla reazione (3) risulta che da una mole di iodato si ottengono 3 moli di iodio pertanto le moli di iodio sono pari a 0.000660/3 = 0.000220. La concentrazione dello iodato nella soluzione corrisponde quindi a 0.000220 mol / 0.0250 L = 0.00880 M

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