Cl - + ClO - + H 2 O

Transcript

1 ΕΡΓΑΣΗΡΙΟ ΑΝΑΛΤΣΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ Ι ΕΡΓΑΣΗΡΙΑΚΗ ΑΚΗΗ ΙΩΔΟΜΕΣΡΙΚΟ ΠΡΟΔΙΟΡΙΜΟ ΔΙΑΘΕΙΜΟΤ Η ΕΝΕΡΓΟΤ ΧΛΩΡΙΟΤ Ε ΕΜΠΟΡΙΚΑ ΛΕΤΚΑΝΣΙΚΑ ΠΡΟΪΟΝΣΑ ΕΙΑΓΩΓΗ Σο κανονικό δυναμικό αναγωγισ του ηεφγουσ Ι 2 /Ι -, βρίςκεται ςτθ μζςθ περίπου του πίνακα των κανονικϊν δυναμικϊν αναγωγισ, επιτρζποντασ με αυτό τον τρόπο, τον άμεςο προςδιοριςμό αναγωγικών ουςιών με πρότυπο διάλυμα ιωδίου (ΙΩΔΙΟΜΕΣΡΙΑ) [1]. I 2 (πρότυπο διάλυμα) + Α ΑΝ 2Ι - + Α ΟΞ Εναλλακτικά μπορεί να λάβει χϊρα προςδιοριςμόσ οξειδωτικών ουςιών με ζμμεςο τρόπο, μζςω τθσ αντίδραςθσ των τελευταίων με περίςςεια ιόντων ιωδίου (Ι - ) και ογκομζτρθςθ του παραγόμενου ιωδίου (που είναι χθμικά ιςοδφναμο με το οξειδωτικό) με πρότυπο διάλυμα αναγωγικοφ (ςυνικωσ κειοκεϊικό νάτριο, Na 2 S 2 O 3 ) (ΙΩΔΟΜΕΣΡΙΑ) [1]. Β ΟΞ + 2Ι - (περίςςεια) Β ΑΝ + Ι 2 I 2 + 2S 2 O 3 2- (πρότυπο διάλυμα) 2Ι - + S 4 O 6 2- Η οικιακι χλωρίνθ περιζχει ζνα οξειδωτικό αντιδραςτιριο, το υποχλωριϊδεσ νάτριο (ΝaClΟ) που εμφανίηει ιςχυρι βακτθριοκτόνο δράςθ και λευκαντικι ικανότθτα. Η ικανότθτα τθσ χλωρίνθσ ςτθν απολφμανςθ χϊρων, επιφανειϊν, κακϊσ επίςθσ και ςτθ λεφκανςθ ροφχων οφείλεται ςτο διακζςιμο ι ενεργό ι δραςτικό χλϊριο, το οποίο ορίηεται ωσ το ςτοιχειακό χλϊριο (Cl 2 ), 1 mol του οποίου, παράγει 1 mol υποχλωριωδϊν ιόντων ςφμφωνα με τθν ακόλουκθ χθμικι εξίςωςθ: Cl 2 + 2OH - Cl - + ClO - + H 2 O Ωσ ολικό χλϊριο ορίηεται όλο το περιεχόμενο χλϊριο ςε οποιαδιποτε μορφι δθλαδι, Cl -, ClO -, ClO 2 -, ClO 3 -, ClO 4 -.

2 ΑΡΧΗ ΣΗ ΜΕΘΟΔΟΤ Σα υποχλωριϊδθ ιόντα ClO - παρουςία ΚΙ, ςε όξινο περιβάλλον οδθγοφν ςτο ςχθματιςμό Ι 2. Σο ελευκεροφμενο ιϊδιο ογκομετρείται με πρότυπο διάλυμα κειοκειϊκοφ νατρίου και δείκτθ αμφλου. Η εξαφάνιςθ τθσ κυανισ χροιάσ υποδθλϊνει το τελικό ςθμείο. ΣΙΣΛΟΔΟΣΗΗ Η τιτλοδότθςθ διαλφματοσ κειοκειϊκοφ νατρίου (6.25 g ςε 500 ml φδατοσ) γίνεται με ιωδικό κάλιο υψθλισ κακαρότθτασ ςφμφωνα με τα παρακάτω: Σα ιωδιοφχα ιόντα (Ι - ) Π1 προςτίκενται ςε διάλυμα ιωδικϊν (ΙΟ 3 - ), ςε όξινο περιβάλλον, με αποτζλεςμα τθν οξείδωςι τουσ ςε Ι 3 - Π2. Ζυγίηονται με ακρίβεια ςε κάκε μια από τισ τρεισ κωνικζσ φιάλεσ g ιωδικοφ καλίου (KIO 3 ) Π3 και ειςάγονται υπό ςυνεχι ανάδευςθ 75 ml φδατοσ, 1.5 g ιωδιοφχου καλίου (KI) και 5 ml π. οξικοφ οξζοσ Π4 Μετά από παραμονι ςτο ςκοτάδι επί 5 λεπτά Π5, το διάλυμα αραιϊνεται με 50 ml αποςταγμζνου φδατοσ και ογκομετρείται με το Na 2 S 2 O 3 μζχρι το διάλυμα να αποκτιςει μια αςκενι κίτρινθ χροιά. τθ ςυνζχεια προςτίκενται 1 ml διαλφματοσ αμφλου Π6-8 οπότε το διάλυμα χρωματίηεται κυανό και θ ογκομζτρθςθ ςυνεχίηεται μζχρι αποχρωματιςμοφ του διαλφματοσ Π9. Ο υπολογιςμόσ του τίτλου του διαλφματοσ του κειοκειϊκοφ νατρίου πραγματοποιείται με τθ χριςθ του τφπου:

3 ΕΚΣΕΛΕΗ ΠΡΟΔΙΟΡΙΜΟΤ Σα ιωδιοφχα ιόντα (Ι - ) προςτίκενται ςε διάλυμα υποχλωριωδϊν, ςε όξινο περιβάλλον, με αποτζλεςμα τθν οξείδωςθ τουσ ςε Ι 3 -. Σο άγνωςτο δείγμα παραλαμβάνεται από το παραςκευαςτιριο ςε ογκομετρικι φιάλθ των 250 ml, αραιϊνεται με αποςταγμζνο φδωρ μζχρι τθ χαραγι και ομογενοποιείται. Λαμβάνονται ml κάκε φορά με ςιφϊνιο ακριβείασ και μεταφζρονται ςε κάκε μια από τισ τρεισ κωνικζσ φιάλεσ. Ακολοφκωσ προςτίκενται 50 ml φδατοσ, 1.5 g ιωδιοφχου καλίου (KI) και 5 ml π. οξικοφ οξζοσ. Η κωνικι φιάλθ παραμζνει ςε ςκιερό μζροσ για 5 λεπτά και το διάλυμα αραιϊνεται με 50 ml αποςταγμζνου φδατοσ και ογκομετρείται με το Na 2 S 2 O 3 μζχρι το διάλυμα να γίνει αςκενζσ κίτρινο. τθ ςυνζχεια προςτίκενται 1 ml διαλφματοσ αμφλου οπότε το διάλυμα χρωματίηεται κυανό και θ ογκομζτρθςθ ςυνεχίηεται μζχρι αποχρωματιςμοφ του διαλφματοσ. Ο υπολογιςμόσ τθσ εκατοςτιαίασ περιεκτικότθτασ του ενεργοφ χλωρίου πραγματοποιείται με τθ χριςθ του τφπου: ΠΑΡΑΣΗΡΗΕΙ Π1. Διαλφματα ιόντων Ι - δεν μποροφν να χρθςιμοποιθκοφν για τθν άμεςθ ογκομζτρθςθ οξειδωτικϊν λόγω του ζντονου χρϊματοσ του προϊόντοσ που εμποδίηει τθν παρατιρθςθ του

4 τελικοφ ςθμείου τθσ ογκομζτρθςθσ. Επιπλζον τα διαλφματα Ι -, είναι αςτακι λόγω τθσ οξείδωςι τουσ από το οξυγόνο. Διαλφματα Ι - μποροφν να χρθςιμοποιθκοφν ςτον ζμμεςο προςδιοριςμό οξειδωτικϊν ωσ εξισ: προςτίκεται ςτο διάλυμα του οξειδωτικοφ περίςςεια ΚΙ και το παραγόμενο Ι 2 Π2, ογκομετρείται με πρότυπο διάλυμα Νa 2 S 2 Ο 3, τα οποία δεν οξειδϊνονται από το ατμοςφαιρικό οξυγόνο. Π2.Σο ιϊδιο διαλφεται ελαφρϊσ ςτο νερό (1.3 x 10-3 Μ ςτουσ25 ο C) αλλά είναι διαλυτό ςε υδατικά διαλφματα ιόντων Ι - λόγω ςχθματιςμοφ των ιόντων τριιωδιδίου (Ι 3 - ). Εφόςον το ιϊδιο ςε αυτά τα διαλφματα βρίςκεται ςχεδόν ποςοτικά με τθ μορφι αυτι (Ι 3 - ), είναι πιο ςωςτό να αναφερόμαςτε ςε διαλφματα τριιωδιδίου. Π3. Σο ΚΙΟ 3 είναι εξαιρετικι ωσ πρωτογενι πρότυπθ ουςία (τα διαλφματά τθσ είναι ςτακερά για μεγάλο χρονικό διάςτθμα) για τθν ιωδομετρικι ογκομζτρθςθ κειοκειϊκϊν ιόντων αλλά ζχει μικρό ιςοδφναμο βάροσ, με αποτζλεςμα το μικρό βάροσ που απαιτείται για τθν τιτλοδότθςθ να οδθγεί ςε μεγάλο ςχετικό ςφάλμα ηφγιςθσ. Για τθν αντιμετϊπιςθ του προβλιματοσ αυτοφ, παραςκευάηεται διάλυμα μεγαλφτερου όγκου από αυτόν που απαιτείται για τθν ογκομζτρθςθ. Π4: Σα αλκαλικά διαλφματα των υποαλογονωδϊν, όταν οξινίηονται, διαςπϊνται ςφμφωνα με τθν παρακάτω χθμικι εξίςωςθ: 2ClO - + 2H + Cl 2 O + H 2 O Για τον λόγο αυτό, το μζςο οξίνιςθσ (παγόμορφο οξικό οξφ) προςτίκεται πάντα τελευταίο. Π5: Προκειμζνου να λθφκοφν επαναλιψιμα αποτελζςματα, πρζπει κάκε ογκομζτρθςθ να λαμβάνει χϊρα ξεχωριςτά και να τθρείται με ςυνζπεια ο ςυγκεκριμζνοσ χρόνοσ αντίδραςθσ. Π6. Σο ιϊδιο ςχθματίηει με ίχνθ αμφλου ςφμπλοκο με ζντονο κυανό χρϊμα (ςφμπλοκο προςρόφθςθσ αμυλόηθσ). Η αντίδραςθ αυτι είναι αρκετά ευαίςκθτθ επιτρζποντασ τθ ανίχνευςθ του ιωδίου ςε ςυγκεντρϊςεισ των 10-7 Μ, με τθ προχπόκεςθ ότι θ ςυγκζντρωςθ των ιωδιοφχων είναι μεγαλφτερθ από 10-4 Μ. Π7. Οι ογκομετριςεισ με δείκτθ αμφλου πρζπει να πραγματοποιοφνται εν ψυχρϊ επειδι το κυανό χρϊμα καταςτρζφεται ςε υψθλζσ κερμοκραςίεσ. Π8. ε όξινα διαλφματα το άμυλο υδρολφεται ςε προϊόντα που παρζχουν με ιϊδιο ερυκρωπό μθ αντιςτρεπτό χρϊμα, το οποίο παρεμποδίηει τθν παρατιρθςθ τθσ χρωματικισ αλλαγισ ςτο τελικό ςθμείο. Σο ιϊδιο επιταχφνει τθν υδρόλυςθ του αμφλου και για το λόγο αυτό ςτισ ιωδομετρικζσ μεκόδουσ το άμυλο προςτίκεται λίγο πριν το τελικό ςθμείο.

5 Π9. Σο τελικό ςθμείο τθσ τιτλοδότθςθσ προκφπτει όταν θ κυανι χροιά του ςυμπλόκου καταςτρζφεται (διαυγζσ διάλυμα) λόγω τθσ εξάντλθςθσ του ιωδίου και τθν οξείδωςθ των κειοκειϊκϊν ιόντων ςε τετρακειονικά ιόντα. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ [1] Θ.Π. Χατηθιωάννου, Α.Κ. Καλοκαιρινοφ, Μ. Σιμοκζου-Ποταμιά, Ποσοτική Ανάλυση, Πανεπιςτιμιο Ακθνϊν