Titolazione-iodometrica PDF

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Titolazione iodometrica / iodimetrica (Prima Parte) 1. Introduzione teorica 1.1 Iodometria e iodimetria La iodometria è una titolazione di ossidoriduzione che usa come reattivi ioduro e tiosolfato. La tecnica sfrutta le deboli capacità riducenti dello ioduro, che viene ossidato da ossidanti forti, per produrre in soluzione iodio molecolare in quantità proporzionali all'analita; quindi lo iodio viene titolato con tiosolfato. Si deve fare attenzione a non confondere questa metodica con la iodimetria che usa lo iodio come titolante. Si opera in questo modo perché lo ioduro non può essere utilizzato come titolante diretto in quanto non esiste un opportuno indicatore per rilevare il punto finale. Mentre titolando lo iodio si può utilizzare la salda d'amido. Una titolazione iodometrica si esegue come segue: - preparare la soluzione di analita; - aggiungere un eccesso di ioduro in soluzione acquosa; - titolare lo iodio con tiosolfato. Risulta essere importante il pH in quanto molti ossidanti esplicano meglio la loro azione ossidante in ambiente acido: 2MnO4- + 10I- + 16H+ → 2Mn2+ + 5I2 + 8H2O e per evitare la dismutazione dello iodio in ambiente alcalino: 3I2 + 6OH- → 5I- + IO3- + 3H2O Il rischio che lo iodio volatilizzi viene evitato lavorando in eccesso di ioduro: I2 + I- → I3il triioduro, dal caratteristico colore bruno, rimane solubile in acqua. Infine la concentrazione di iodio viene determinata col tiosolfato che si ossida a tetrationato: I3- + 2S2O32- → 3I- + S4O62Durante quest'ultima operazione occorre mantenere l'agitazione per evitare che si creino eccessi locali di tiosolfato che in ambiente acido si decompone (dismuta a solfito ezolfo). Inoltre la salda d'amido deve essere aggiunta poco prima del punto equivalente in quanto la dissociazione del complesso amido-I2 è lenta e perché l'amido a bassi valori di pH si idrolizza. Per iodometria possono essere titolati tutti gli ossidanti che riescano ad ossidare lo ioduro, alcuni ioni con cui si può sfruttare questa tecnica sono: permanganato, dicromato,ipoclorito, cerio tetravalente, ferro trivalente, iodato, bromato, ac qua ossigenata e ozono. Inoltre possono essere titolate anche sostanze riducenti, difatti queste vengono ossidate con un eccesso di ossidante e tramite iodometria viene titolato l'eccesso. La iodimetria è una titolazione redox che usa come titolante lo iodio. Non deve essere confusa con la iodometria. L'I2 in soluzione acquosa non è un ossidante molto energico in quanto ha un E° = +0,62 V. Dato che lo iodio ha una solubilità molto bassa lo si complessa con lo ioduro con formazione del triioduro (I3−) che è idrosolubile, si ha così una soluzione dal caratteristico colore bruno.

Per esempio la tecnica può essere utilizzata per titolare l' acido solfidrico: H2S + I2 → S + 2I- + H2O La determinazione del punto finale può avvenire con l'utilizzo della salda d'amido o per via amperometrica. Le titolazioni vengono svolte in ambiente neutro o debolmente alcalino, si deve però fare attenzione affinché il pH non sia troppo alto per evitare la dismutazione dello iodio: I2 + 2OH- → IO- + I- + H2O Mentre un pH eccessivamente acido può idrolizzare o decomporre la salda d'amido, riduce il potere riducente degli analiti e catalizza l'ossidazione dello ioduro con l'ossigenodisciolto nella soluzione: 4I- + O2 + 4H+ → 2I2 + 2H2O Le soluzioni di I3− vengono standardizzate per titolazione con lo standard primario ossido arsenioso. L'As2O3 viene sciolto in NaOH, poi la soluzione viene neutralizzata e portata a volume. Alcune sostanze che vengono determinate per iodimetria sono: acido solfidrico, solfiti, stagno (II), arsenico (III) e idrazina.

1.2 Reazioni di ossidoriduzione (redox) Le reazioni di ossidoriduzione sono quelle reazioni in cui si ha uno scambio di elettroni tra due specie chimiche; una specie subisce una reazione di ossidazione, l'altra subisce una reazione di riduzione. Reazione di ossidazione La reazione di ossidazione è una reazione in cui una specie chimica, atomo o ione perde elettroni. Il suo numero di ossidazione aumenta. Fe → Fe2+ + 2 e- (NB e- è il simbolo dell'elettrone che ha carica negativa) Reazione di riduzione La reazione di riduzione è una reazione in cui una specie chimica, atomo o ione acquista elettroni. Il suo numero di ossidazione diminuisce. 2H+ + 2 e- → H2 E' chiaro che se in una reazione chimica un elemento si ossida perdendo elettroni, dovrà esistere un altro elemento che, acquistando gli elettroni, si riduce. Pertando le reazioni diossidazione e di riduzione devono avvenire contemporaneamente. Si parla quindi di reazioni di ossidoriduzione o di reazioni redox. Si definisce inoltre ossidante la specie chimica che si riduce e che quindi determina l'ossidazione di un'altra specie. Si definisce riducente la specie chimica che si ossida e che quindi determina la riduzione di un'altra specie. Come si riconoscono le reazioni di ossidoriduzione Un modo semplice per riconoscere le reazioni redox è quello di osservare se vi è variazione del numero di ossidazione di due differenti elementi. Infatti, se vi è variazione del numero di ossidazione, la reazione è di ossidoriduzione.

2. Obiettivi - Preparazione e titolazione di una soluzione 0,1N di tiosolfato di sodio (Na2S2O3 )

3. Materiali, strumenti di misura, sostanze e reattivi 3.1 Materiali - Beuta; - Buretta; - Becher; - Spruzzetta; - Carta da filtro - Imbuto per travaso di polveri; - Matraccio; - Vetrino da orologio; - Spatola

3.2 Strumenti di misura - Bilancia analitica

3.3 Sostanze e reattivi Iodio (I2), tiosolfato di sodio (Na2S2O3), ioduro di potassio (KI), acido solforico (H2SO4), sostanza madre iodato di potassio (KIO3), indicatore salda d’amido

4. Pulizia della vetreria e scelta degli degli strumenti Prima di utilizzare la vetreria è necessaria una corretta pulizia di quest’ultima seguendo le procedure standardizzate di pulizia: accettarsi che la vetreria non sia sbeccata o rotta; lavare sempre la vetreria prima di utilizzarla con una apposita soluzione di sapone; accettarsi che la vetreria sia stata pulita correttamente; sciacquare,come ultimo passaggio,con acqua distillata. Per eseguire queste operazioni è vietato usare guanti in lattice perché non adatti in quanto potrebbero causare la rottura della vetreria e per questo motivo per questo motivo è necessario utilizzare guanti appositi,ovvero dei guanti anti-scivolo e guanti antistrappo.

5. Preparazione dei reattivi 5.1 Preparazione di una soluzione di 0,5L di Na 2S2O3 0.1N : 8I- + IO3 - + 6H+  3I3 - + 3H2O 3I3 - + 2S2O3 2-  3I- + S4O6 2P.M= 248,18 g/mol P.E= P.M/ 1 eq Eq= N* V = 0.1 eq/l * 0,5 L= 0,05 eq g= 0,05 eq * 248,18 g/ eq= 12,41 g

5.2 Preparazione della sostanza madre iodato di potassio (KIO3): HP = 30 ml di Na2S2O3 0,1N 30ml = 0,03L Eq = N*V= 0,1 eq * 0,03 L = 0,003 eq Peq= Pm/ eq= 214,02 g/mol/ 6 eq/mol= 35,67 g/eq g= eq* Peq = =0,003 eq * 35,67 g/eq = 0,1070g

5.3 Preparazione indicatore salda d’amido : 1g di amido solubile in 100 ml di acqua tiepida

5.4 Preparazione di una soluzione di KI al 15% m/m: x= 15* 100/ 100= 15 g di KI

5.5 Preparazione di una soluzione di acido solforico 2M: P.m =98,08 g/mol 1,84 g/cm³ 1L = 1840g 1840* 37/ 100 =1766,4g nm= 1766,4g / 98,08g/mo= 18,01 mol 18,01:1000=2:x x=111,04ml 111,04:1000=x:200 x=22,21ml

6. Valutazione dei rischi per l’attività 6.1 Rischi chimici 6.1.1 Iodio (I2)

Indicazioni di pericolo H312 – Nocivo per contatto con la pelle. H332 – Nocivo se inalato. H400 – Molto tossico per gli organismi acquatici.

Consigli di prudenza P273 – Non disperdere nell'ambiente. P302 + P352 – IN CASO DI CONTATTO CON LA PELLE: Lavare abbondantemente con acqua

6.1.2 acido solforico (H2SO4)

Indicazioni di pericolo H290 – Può essere corrosivo per i metalli. H314 – Provoca gravi ustioni cutanee e gravi lesioni oculari.

Consigli di prudenza

P310 – Contattare immediatamente un CENTRO ANTIVELENI/un medico/… P280 – Indossare guanti/indumenti protettivi/Proteggere gli occhi/Proteggere il viso.

P301 + P310 – IN CASO DI INGESTIONE: contattare immediatamente un CENTRO ANTIVELENI/un medico/… P305 + P351 + P338 – IN CASO DI CONTATTO CON GLI OCCHI: sciacquare accuratamente per parecchi minuti. Togliere le eventuali lenti a contatto se è agevole farlo. Continuare a sciacquare.

6.1.3 Ioduro di potassio (KI)

Indicazioni di pericolo H315 Provoca irritazione cutanea. H319 Provoca grave irritazione oculare.

Consigli di prudenza P280 – Indossare guanti/indumenti protettivi/Proteggere gli occhi/Proteggere il viso.

6.2 Uso attrezzature Prima dell’uso: Leggere sempre il manuale d’uso delle apparecchiature

6.3 Rischio elettrico Verificare che i cavi di collegamento per la strumentazione mobile siano integri prima di metterli in tensione. Non toccare attrezzature sotto tensione con mani bagnate;

6.4 Rischio meccanico Non sono prevedibili rischi meccanici.

6.5 Atri rischi: Taglio: Assicurarsi sempre che la vetreria sia integra,maneggiare con cura gli oggetti in vetro in caso di rottura possibili ferite; Scivolamento: Se ci sono superfici del pavimento umide avvisare l’ AT e non transitare sopra al bagnato. Ustione: La sostanza è infiammabile. Rischio organizzativi: durante il procedimento operativo . Durante le attività di laboratori mantenere sempre la concentrazione ovvero l’attenzione sulle cose ce si stanno facendo .Lavare sempre le mani prima di uscire dal laboratorio. Altri: Nessuno DPI: Camice, guanti in gomma nitrilica, occhiali protettivi a tenuta DPC: Doccia, lava occhi, cappe, coperta antifiamma.

7. Rifiuti e Residui 7.1Recupero di sostanze e/o residui: 7.1.1per eseguire una titolazione sono stati utilizzati:

-30 ml di Na2SO3 0.1 N -0,1070 g di KIO3 -10 ml KI 15 % m/v in acqua distillata -10 ml H2SO4 2 M - ml di acqua distillata fino ad arrivare a 100 ml -1 ml di salda d’amido 1% m/v in acqua distillata In totale abbiamo usato 100 ml per ogni titolazione, le titolazioni eseguite sono 3 e visto che gli alunni in totale sono 18, per sapere quanti millilitri di rifiuto devono essere smaltiti basta moltiplicare i millilitri utilizzati per ciascuna titolazione per 45. 100 ml x 54 =5400. ml Questi millilitri devono essere recuperati e , siccome ancora reattivi, smaltiti nel container 4b 7.1.2 Se inquiniamo la soluzione di H2SO4 2 M , deve essere smaltita nel container 4 b. 7.1.3 Se accidentalmente cade la bottiglia (di vetro scuro) contenente 1L di soluzione, i rifiuti vanno stoccati nel container

7.2 Recupero di rifiuti: I millilitri,inseriti nella buretta, che non sono stati utilizzati per la titolazione possono essere recuperati, e inseriti nella bottiglia di vetro scuro , dove conserviamo la soluzione che abbiamo preparato in precedenza.

8. Esecuzione 1. 2. 3. 4.

Lavare la vetreria; Dotarsi di D.P.I e D.P.C; Pesare la sostanza madre; Travasare (con travaso quantitativo) con vetrino da orologio e imbuto per travaso di polveri nella beuta; 5. Aggiungere 50 ml di acqua e agitare fino a che la soluzione non si satura; 6. Preparare due soluzioni, una di KI al 15%, l'altra di acido solforico 2M; 7. Aggiungere 10ml di KI al 15% e acido solforico 2M alla soluzione contenuta nella beuta; 8. Preparare un sostegno con pinze a ragno ,avvinare la buretta con la soluzione che si andrà ad immettere per l’analisi. Nel nostro caso per avvinare inseriremo 4ml di una soluzione di H2SO4 0,1N e ripeteremo il passaggio per 2-3 volte. 9. Stringere il rubinetto,caricare la buretta dall’alto con imbuto posizionandola all’altezza del nostro busto,e l’azzeramento con Na2S2O3. 10. La buretta carica di Na2S2O3 0,1N,la fissiamo al sostegno, sotto di esse posizioniamo la beuta contenente la sostanza madre. 11. Apriamo piano,piano il rubinetto della buretta, e titoliamo goccia a goccia la soluzione di Na2S2O3 ,perché si sviluppa IO3-,e H2SO4 serve per creare l’ambiente acido. 12. Terminiamo con Na2S2O3,quando diventa di un color giallo chiaro, e solo allora aggiungeremo l’indicatore(salda d’amido) e assumerà così un colore blu, e poi trasparente. Infine si prenderà il volume dalla buretta, e si svolgeranno tutti i calcoli necessari....