قياس اليود

المعايرة اليودية ، والمعروفة أيضًا باسم المعايرة اليودية ، هي طريقة للتحليل الكيميائي الحجمي ، وهي معايرة أكسدة واختزال حيث يشير ظهور أو اختفاء اليود الأولي إلى نقطة النهاية.

لاحظ أن قياس اليود يتضمن معايرة غير مباشرة لليود المتحرر عن طريق التفاعل مع المادة المراد تحليلها، بينما يتضمن قياس اليود معايرة مباشرة باستخدام اليود كمعاير.

تُعرف معايرة الأكسدة والاختزال باستخدام ثيوكبريتات الصوديوم ( Na₂S₂O₃ _{) كعامل مُختزل بالمعايرة اليودية ،} لأنها تُستخدم تحديدًا لمعايرة اليود. تُعدّ المعايرة اليودية طريقة عامة لتحديد تركيز عامل مؤكسد في المحلول. في هذه المعايرة _، يُستخدم محلول النشا كمؤشر لأنه يمتص أيونات اليود (I₂ ₎ المُتحررة، مما يُشير بصريًا إلى نتيجة إيجابية لاختبار اليود-النشا بلون أزرق داكن. عند معايرة المحلول بمحلول ثيوكبريتات الصوديوم القياسي، يتغير لونه من الأزرق الداكن إلى الأصفر الفاتح، مما يُشير إلى نقطة نهاية المعايرة. تُستخدم المعايرة اليودية بشكل شائع لتحليل تركيز العوامل المؤكسدة في عينات المياه، مثل تشبع الأكسجين في الدراسات البيئية أو الكلور النشط في تحليل مياه أحواض السباحة.

تُضاف كمية فائضة ومعروفة من أيونات اليوديد (I⁻ ⁾ إلى حجم معلوم من العينة، ثم يقوم العامل المؤكسد بأكسدتها إلى يوديد ( _I₂) . يذوب اليوديد ( _I₂) في المحلول المحتوي على اليوديد ليعطي أيونات ثلاثي اليوديد ( _{I₃⁻ )، ذات اللون} ^البني الداكن. بعد ذلك، يُعاير محلول أيونات ثلاثي اليوديد باستخدام محلول ثيوكبريتات قياسي للحصول على اليوديد مرة أخرى باستخدام مؤشر النشا .

أنا − 3 + 2 ه ⁻ ⇌ 3 أنا ⁻ ( ه ⁰ = +0.54  فولت)

بالإضافة إلى إمكانية اختزال الثيوسلفات: ^{[ 1 ]}

S ₄ O 2− 6 + 2 e ⁻ ⇌ 2 S ₂ O 2− 3 ( E ⁰ = +0.08  V)

وبالتالي فإن رد الفعل الإجمالي هو:

I − 3 + 2 S ₂ O 2− 3 → S ₄ O 2− 6 + 3 I ⁻ ( E _reaction = +0.46  V)

لتبسيط الأمور، تُكتب المعادلات عادةً بدلالة اليود الجزيئي المائي بدلاً من أيون ثلاثي اليوديد، لأن أيون اليوديد لم يشارك في التفاعل من حيث تحليل نسبة المولات. ويُشير اختفاء اللون الأزرق الداكن، الناتج عن تحلل مركب اليود-النشا ، إلى نقطة النهاية .

لا يلزم بالضرورة أن يكون العامل المختزل المستخدم هو الثيوسلفات؛ كلوريد القصدير ، والكبريتيت ، والكبريتيد ، وأملاح الزرنيخ (III)، وأملاح الأنتيمون (III) هي بدائل شائعة الاستخدام ^{[ 2 ]} عند درجة حموضة أعلى من 8.

عند درجة حموضة منخفضة، قد يحدث التفاعل التالي مع الثيوسلفات:

S₂O₂⁻³ + 2H⁺ ^→ SO₂ + _S + _H₂O​​​

تكون بعض التفاعلات التي تتضمن عوامل اختزال معينة قابلة للانعكاس عند درجة حموضة معينة، لذا يجب ضبط درجة حموضة محلول العينة بعناية قبل إجراء التحليل. على سبيل المثال، التفاعل:

H ₃ AsO ₃ + I ₂ + H ₂ O → H ₃ AsO ₄ + 2 H ⁺ + 2 I ⁻

يكون قابلاً للانعكاس عند درجة حموضة أقل من 4.

يُعدّ تطاير اليود مصدرًا للخطأ في عملية المعايرة، ويمكن تجنّب ذلك بفعالية من خلال ضمان وجود فائض من اليوديد وتبريد مزيج المعايرة. يُحفّز الضوء القوي والنتريت وأيونات النحاس تحويل اليوديد إلى يود، لذا يجب إزالة هذه المواد قبل إضافة اليوديد إلى العينة.

لإجراء معايرات مطولة، يُنصح بإضافة الثلج الجاف إلى خليط المعايرة لإزاحة الهواء من دورق إرلنماير، وذلك لمنع أكسدة اليوديد إلى اليود بفعل الهواء. يُحضّر محلول اليود القياسي من يودات البوتاسيوم ويوديد البوتاسيوم، وهما معياران أساسيان .

IO − 3 + 8 أنا ⁻ + 6 H ⁺ → 3 أنا − 3 + 3 H ₂ O

يمكن معايرة اليود الموجود في المذيبات العضوية، مثل ثنائي إيثيل الإيثر ورابع كلوريد الكربون ، مقابل ثيوكبريتات الصوديوم المذابة في الأسيتون .

يُعدّ المعايرة اليودية، بتنوعاتها العديدة، مفيدة للغاية في التحليل الحجمي . ومن الأمثلة على ذلك تحديد تركيز النحاس (II)، والكلورات ، وبيروكسيد الهيدروجين ، والأكسجين المذاب.

2 Cu ²⁺ + 4 I ⁻ → 2 CuI + I ₂

6 H⁺ ⁺ ClO⁻³ + 6 I⁻ ^→ 3 _I₂ + ^Cl⁻ + 3 _H₂O

2 H⁺ ⁺ H₂O₂ + _{2 I⁻} ^→ I₂ + _{2 H₂O}​

2 ح ₂ يا + 4 من (أوه) ₂ + أو ₂ → 4 من (أوه) ₃

2 من ³⁺ + 2 أنا ⁻ → أنا ₂ + 2 من ²⁺

يشير الكلور المتاح إلى الكلور المتحرر بفعل الأحماض المخففة على هيبوكلوريت الصوديوم . تُستخدم طريقة قياس اليود عادةً لتحديد كمية هيبوكلوريت الصوديوم الفعالة في المُبيّض، والمسؤولة عن عملية التبييض. في هذه الطريقة، تُضاف كمية فائضة ولكن معلومة من اليوديد إلى حجم معلوم من العينة، حيث لا يُمكن إلا للجزء النشط ( المحب للإلكترونات ) أكسدة اليوديد إلى يود. يُمكن تحديد محتوى اليود، وبالتالي محتوى الكلور النشط، باستخدام قياس اليود. ^{[ 3 ]}

إن تحديد مركبات الزرنيخ (VI) هو عكس عملية معايرة محلول اليود باستخدام زرنيخيت الصوديوم ، حيث تتم إضافة كمية معروفة وفائضة من اليوديد إلى العينة:

As₂O₅ + 4H⁺ ⁺ 4I⁻ ^⇌ As₂O₃ _{+ 2I₂} + 2H₂O_​​_​​_​​

لتحليل مركبات الأنتيمون (V)، يُضاف بعض حمض الطرطريك لإذابة منتج الأنتيمون (III). ^{[ 2 ]}

• اختبار اليود والنشا