L’iodometria è un metodo analitico prevalentemente utilizzato per identificare agenti ossidanti, come i perossidi, ozono, ipoclorito, iodato, bromato, bromo, bicromato, Fe3+, Ce4+, permanganato. Questa fa parte di un insieme di tecniche noto come titolazioni ossidimetriche, le quali includono anche la permanganometria, cerimetria, bicromatometria, bromatometria e l’iodimetria.
A differenza dell’iodimetria, l’iodometria è un metodo di titolazione indiretta, basandosi sull’ossidazione di ioduro a iodio elementare attraverso la semireazione: 2 I– ⇌ I2 + 2e–, che ha un potenziale normale di ossidazione E° = – 0.535 V. In un metodo indiretto come l’iodometria, viene aggiunto un surplus di ioduro al campione contenente l’agenti ossidante in soluzione acquosa.
Un vantaggio dell’iodometria è che è capace di usare le proprietà ossidanti dello iodio senza essere limitata a specifici valori di pH. Il test iodio-amido fu inizialmente descritto da Jean-Jacques Colin e Henri-François Gaultier de Claubry nel 1814 e, nello stesso anno, anche da Friedrich Stromeyer.
tiosolfato di sodio
Nell’iodometria, l’agenti ossidante trasforma lo ioduro in iodio, che viene poi titolato da una soluzione standardizzata di tiosolfato di sodio. Il tiosolfato di sodio reagisce con lo iodio, ricavando ioduro e tetrationato, come viene espresso dalla reazione: 2 S2O32- + I2 ⇌ S4O62- + 2 I–.
Per identificare visualmente, viene utilizzato lo pdoi olio, comunemente noto come la salda d’amido. Questo è composto da due diversi tipi di polisaccaridi fatti di amido, confezionati da unità di glucosio. Tra lo iodio e l’amilosio lineare, insieme con l’amilopectina ramificata, si forma un complesso blu scuro che può essere rilevato visivamente quando la concentrazione di iodio è circa a 20 µM a 20 °C.
salda d’amido
Quando si effettua la titolazione, la salda d’amido va aggiunta in prossimità del punto di fine titolazione, ovvero durante la bassa concentrazione di iodio. Si noti che il cambiamento del colore blu è poco visibile in condizioni di elevati valori di pH e alte temperature. Di conseguenza, le titolazioni sono svolte a valori di pH minori di 8 e a temperatura ambiente.
Valori di alta temperatura, oltre a rendere poco visibile il cambio di colore, può portare alla perdita dello iodio che a sua volta è volatile. Inoltre, la salda d’amido non deve essere usata in un ambiente fortemente acido dato che qui si verifica l’idrolisi dell’amido.
In tutte le tecniche analitiche di tipo volumetrico, come l’iodometria, è necessario ripetere sia la standardizzazione del tiosolfato che la titolazione almeno tre volte per calcolare il valore medio. La differenza dei valori ottenuti dalla media può aiutare a determinare l’accuratezza dell’analisi.
Metodica
Per determinare la concentrazione di perossido di idrogeno in una soluzione acquosa attraverso la iodometria, è necessario aggiungere un surplus di ioduro di potassio alla soluzione. L’ioduro di potassio reagisce con l’acqua ossigenata secondo la reazione netta: H2O2 + 2 I– + 2 H+ → 2 H2O + I2.
Questa reazione avviene spontaneamente, dato che il potenziale normale di riduzione della semireazione H2O2 + 2 e– + 2 H+ → 2 H2O è di + 1.776 V, mentre il potenziale di ossidazione I–/I2 è di – 0.535 V. Pertanto il potenziale della reazione di ossidoriduzione risulta in + 1.776 – 0.535 = + 1.241 V > 0.
Per ricavare 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
Si aggiungono poi 50.0 mL di questa soluzione acidificata con 50.0 mL della soluzione a concentrazione ignota di H2O2. La soluzione ricavata viene quindi titolata con una soluzione standardizzata di tiosolfato di sodio.
Supponendo che il punto di fine titolazione, utilizzando la salda d’amido, sia ottenuto dopo l’aggiunta di 17.53 mL di soluzione di tiosolfato di sodio a concentrazione 0.1087 M, sarà possibile determinare la concentrazione del perossido di idrogeno calcolando prima le moli di tiosolfato di sodio utilizzate nella titolazione.
Moli Na2S2O3 = 0.1087 mol/l · 0.01753 L = 0.001905. Dato che dalla reazione iniziale il rapporto stechiometrico tra tiosolfato e iodio è di 2:1, dopo la reazione tra il perossido di idrogeno e lo ioduro in surplus nel campione rimangono 0.001905/2 = 0.0009525 moli di iodio.
Dalla reazione iniziale tra il perossido di idrogeno e lo ioduro, risulta che per ogni mole di perossido di idrogeno che ha reagito, viene ottenuta una mole di iodio. Questo suggerisce che nel campione erano presenti 0.0009525 moli di H2O2, e che la concentrazione di perossido di idrogeno nel campione è di 0.00019525/0.0500 L = 0.00191 M.
Iodometria e determinazione di un ossidante
Se si volesse determinare la concentrazione di un ossidante, come il iodato di potassio, tramite la iodometria, si consideri che lo iodato di potassio reagisce con una soluzione acidificata di ioduro per produrre iodio. Avviene quindi una reazione di comproporzione, dove il iodio presente nello iodato si riduce da stato di ossidazione +5 a 0, mentre lo ioduro si ossida da –1 a 0, come illustrato dalla seguente equazione: IO3– + 5 I– + 6 H+ → 3 I2 + 3 H2O.
Per poter conoscere le moli di iodio prodotte, si titola un volume conosciuto della soluzione contenente lo iodato con il tiosolfato di sodio standardizzato, utilizzando la salda d’amido come indicatore.
Si supponga che vengano aggiunti 25.0 mL di una soluzione contenente iodato di potassio a un volume in surplus di una soluzione acidificata di ioduro di potassio. La soluzione risultante viene titolata da 11.0 mL di tiosolfato di sodio 0.120 M fino a raggiungere il punto finale. Le moli di tiosolfato sono di 0.120 mol/L · 0.0110 L = 0.00132.
I coefficienti stechiometrici presenti nella reazione indicano un rapporto tra il tiosolfato e l’iodio di 2:1, pertanto le moli di iodio risultanti sono di 0.00132/2 = 0.000660. La reazione successiva mostra che per ogni mole di iodato si ottengono 3 moli di iodio, pertanto le moli di iodio sono di 0.000660/3 = 0.000220.
La concentrazione di iodato nella soluzione risultante è quindi di 0.000220 mol / 0.0250 L = 0.00880 M.