Notiuni generale de chimie - analitica cantitativa

NOTIUNI GENERALE DE CHIMIE - ANALITICA CANTITATIVA

Analiza chimica cantitativa are doua subdomenii de lucru: analiza chimica anorganica si analiza chimica organica, dupa natura substantelor cu care se lucreaza. Principiile teoretice care stau la baza metodologiei de lucru sunt unitare.

Scopul principal al chimiei analitice cantitative este acela de a determina compozitia substantelor utilizand metode de analiza chimica [10].

Metodele chimice folosesc in scopul determinarii unui constituient dintr-o substanta o reactie chimica si stoechiometria acesteia.

Consideram o reactie de forma generala:

aA + bR → A_aR_b

unde:   A-constituientul de determinat;

R-reactivul.

Se cantareste masa compusului A_aR_b si din raportul stoechiometric dintre aA si A_aR_b se deduce masa substantei aA. Aceasta metoda poarta numele de metoda gravimetrica. Inainte de cantarirea produsului de reactie acesta va fi filtrat, spalat si uscat. Daca este necesar, se trece intr-o forma cantaribila.

Daca pentru determinarea unei substante chimice se procedeaza la masurarea volumelor a doua solutii ale caror specii chimice reactioneaza intre ele, concentratia uneia din solutii fiind cunoscuta, metoda se numeste volumetrie sau titrimetrie.

Cele doua metode, gravimetria si titrimetria sunt cunoscute ca metode clasice de analiza.

Analiza chimica constituie un ansamblu de operatii: cantarire, dizolvare, filtrare, uscare, calcinare, titrare, masuratori de marimi fizice,etc. Unele operatii se executa cu ustensile de laborator dar cele mai multe se executa cu aparatura performanta care necesita cunostinte teoretice si formarea unor deprinderi in manipularea aparaturii cat si in aprecierea rezultatelor obtinute.

a) Exprimarea concentratiilor solutiilor

Prin concentratie se intelege o marime care arata raportul existent intr-o solutie intre solvat si solvent.

1) Concentratia procentuala(%) reprezinta grame de substanta dizolvate in 100 grame de solutie. Pentru a prepara o solutie procentuala substanta se cantareste la balanta tehnica, iar solventul se masoara cu cilindru gradat.

Astfel, prepararea a 500 grame de solutie de iodura de potasiu, KI,10 %, se reduce la cantarirea a 50 g de substanta la balanta tehnica si dizolvarea lor in 450 ml de apa (ρ= 1 g / ml) masurati cu cilindrul gradat.

Deseori se pune problema prepararii unor solutii mai diluate pornind de la solutii mai concentrate, de exemplu a prepara un volum V (ml) solutie diluata de concentratie P % (dil.), careia ii corespunde densitatea ρ_d . Solutia concentrata utilizata se caracterizeaza prin densitatea ρ_c si concentratia P %(conc.). Datele analitice se iau din tabele.

Masa solutiei diluate va fi V·ρ_d(g). Ea va contine o cantitate de substanta dizolvata calculata astfel:

100 g sol.dil..P %(dil.)g

V·ρ_d g sol.dil..x

x =

In urmatoarea etapa se determina masa solutiei concentrate(m) ce contine aceasta cantitate de substanta:

100 g sol.conc.P %(conc.)g

m g sol.conc.

g solutie concentrata

Diferenta (V·ρ_d -m) reprezinta masa apei (volumul de apa) ce trebuie adaugata celor m g solutie concentrata pentru a obtine V·ρ_d grame solutie diluata.

Deoarece cantarirea solutiei concentrate este, de cele mai multe ori, o operatie dificila si in cazul solutiilor procentuale (aproximative) nejustificata, se recomanda convertirea masei in volum:

si masurarea corespunzatoare a acestuia.

Intr-un exemplu concret sa presupunem prepararea unui volum V=500 ml solutie H₂SO_4, de concentratie P %(dil.)=36% si densitate ρ_d =1,27 g/cm³(din tabel). Toate laboratoarele de chimie dispun de solutii concentrate de acid sulfuric, a caror densitate este ρ_c =1,83 g/cm³. In tabele vom gasi ca aceasta densitate corespunde unei concentratii P %(conc.) = 94.

Masa solutiei diluate va fi: V·ρ_d =500·1,27=635 g

si ea contine o cantitate de acid sulfuric ce se determina astfel:

100 g sol.dil36 g H₂SO₄

635 g sol.dilx

x= = 228,6 g H₂SO₄

Cantitatea de solutie concentrata (m grame) in care se regaseste cantitatea de mai sus se calculeaza:

100 g sol.conc.. 94 g H₂SO₄

m g sol.conc..228,6 g H₂SO₄

m = = 243,2 g H₂SO₄ 94 %

Volumul corespunzator este :

ml

Diferenta: 635-243 = 392 g reprezinta masa apei, respectiv volumul de apa necesar .

Deci, daca la 132,9 ml solutie H₂SO₄ 94% se vor adauga 392 ml de apa va rezulta o solutie de acid sulfuric de concentratie 36%.

Se poate lua in considerare si o alta varianta de rezolvare care are la baza un alt mod de exprimare a concentratiei solutiei de acid sulfuric: in tabelele analitice gasim la o concentratie de 94 % un continut de substanta de 1714 g H₂SO₄ /l. Cele 228,6 g H₂SO₄ necesare se vor gasi intr-un volum de solutie determinat astfel:

1000 ml.sol.conc. ..1714 g H₂SO₄

x ml..228,6g H₂SO₄

ml

Masa corespunzatoare acestui volum va fi:

m = 133 ·1,83 = 243,4 g

Diferenta 635-243,4 = 391,6 g va reprezenta masa apei, care se adauga la 133 ml solutie concentrata, duce la o diluare a solutiei concentrate pana la concentratia de 36%.

Se observa ca rezultatele sunt aproximativ aceleasi.

2) Concentratia molara (m,M,µ) reprezinta numarul de moli de substanta dizolvat in 1000 ml de solutie. Cunoscand cantitatea de substanta dintr-un litru de solutie, molaritatea se calculeaza cu relatia:

Exemplu: concentratia molara a unei solutii de clorura de potasiu, KCl (M = 74,5) care contine 0,4473 g in 125 ml , va fi:

3) Concentratia normala (n,N) reprezinta numarul de echivalenti - gram de substanta dizolvati intr-un litru de solutie. Daca se cunoaste normalitatea unei solutii, n, cantitatea de substanta aflata in volumul V se calculeaza cu relatia:

unde:   n - normalitatea solutiei;

V - volumul de solutie:

E - echivalentul-gram al substantei dizolvate.

Echivalentul-gram al unei substante se calculeaza in functie de reactia chimica in care este implicata substanta.

a) Echivalentul-gram al unui acid este raportul dintre masa moleculara a acidului si numarul ionilor de hidrogen participanti la reactie:

H₃PO₄+NaOH = NaH₂PO₄+H₂O  

H₃PO₄+2 NaOH = Na₂HPO₄+2H₂O

H₃PO₄+3NaOH = Na₃PO₄+ 3H₂O   

b) Echivalentul- gram al unei baze este raportul dintre masa sa moleculara si numarul ionilor hidroxil participanti la reactie.

c) Intr-o reactie de oxido-reducere, prin echivalent-gram se intelege cantitatea de substanta care reactioneaza cu un electron-gram. Echivalentul-gram al unei substante implicata intr-o reactie de acest tip este raportul dintre masa sa moleculara si numarul de electroni schimbati (primiti sau cedati) de o molecula.

Daca exemplificam pe permanganatul de potasiu trebuie sa tinem cont de faptul ca aceasta substanta are comportamentul chimic diferentiat in functie de pH-ul mediului:

mediu puternic acid (pH=0):

- mediu slab acid sau neutru:

- mediu alcalin:

d) Echivalentul-gram al unei substante ce participa la o reactie de dublu schimb este raportul dintre masa sa moleculara si produsul dintre numarul cationilor si sarcina unui cation (sau produsul dintre numarul anionilor si sarcina unui anion).

Intr-un volum de 250 ml solutie KMnO₄ 0,15n care va fi utilizata in determinari de pH =0,echivalentul va fi si vom gasi :

Solutiile a caror concentratie este exprimata in echivalenti-gram sau fractiuni de echivalenti de echivalenti-gram la 1000 cm³ se mai numesc si solutii normale.

4) Titrul (T) reprezinta cantitatea de substanta, exprimata in grame, din 1 ml de solutie.

b) Substante etalon.

Substantele etalon sau titrimetrice sunt acele substante care prin simpla lor cantarire si dizolvare in balon cotat la volum cunoscut,se obtin solutii de titru cunoscut:

unde:   A = cantitatea de substanta;

V = volumul flaconului utilizat.

Dintre cele mai utilizate substante etalon amintim:

H₂C₂O₄·2H₂O, K₂Cr₂O₄, Na₂CO₃ anhidru, NaCl anhidra,

KIO₃, KBrO₃, etc.

Multe alte substante insa sunt substante neetalon sau netitrimetrice. Concentratiile solutiilor neetalon, indiferent de modul de exprimare sunt aproximative. Aceste solutii se pot prepara prin cantarirea substantei la balanta tehnica si dizolvarea in volum aproximativ masurat.

Concentratiile exacte ale acestora vor fi cunoscute numai dupa titrare cu solutii ale substantelor etalon sau cu solutii de substante neetalon cu concentratia stabilita anterior. Deoarece este mai usor de preparat o solutie de normalitate aproximativa decat o solutie de normalitate exacta s-a impus o noua notiune si anume factorul de normalitate:

Valoarea factorului de normalitate spune cu cat difera normalitatea reala a unei solutii fata de valoarea propusa initial. Avantajul acestui mod de lucru este acela ca permite transformarea unui volum aproximativ intr-un volum exact.

V_N = f_N · V

unde:   V = volumul solutiei de normalitate aproximativa;

V_N = volumul solutiei de normalitate exacta.

De exemplu , o solutie de NaOH 0,112 n are pentru o normalitate de 0,1n un factor de normalitate:

Rezulta ca V ml din aceasta solutie vor echivala cu 1,12 ml solutie exact 0,1n.

Dintr-o solutie de normalitate aproximativa cu f_N>1 se poate prepara prin diluare o solutie exact normala. Pentru a obtine V ml solutie de o normalitate exacta (balonul cotat in care se efectueaza operatia are V ml), se vor masura n ml

solutie de normalitate aproximativa (f_N) care diluati la V ml vor conduce la o solutie exact normala.

c)Prepararea si standardizarea solutiilor uzuale

1.Solutie de NaOH aproximativ 0,1 N

Datorita higroscopicitatii sale, capacitatii de a reactiona rapid cu bioxidul de carbon din atmosfera sau dizolvat in solvent,hidroxidul de sodiu nu indeplineste conditiile de substanta etalon. Solutiile de hidroxid de sodiu vor fi preparate aproximativ, concentratia lor exacta stabilindu-se prin titrare.

Aproare in toate cazurile, prezenta carbonatului de sodiu in solutia de NaOH complica si deranjeaza determinarile. Ideala ar fi obtinerea unei solutii de hidroxid de sodiu libera de carbonat.

Pentru a obtine un litru de solutie NaOH 0,1 N sunt necesare 3,9 g de NaOH. Se vor cantari la balanta tehnica 5-6 g NaOH ce vor fi introduse (limitand cat mai mult posibil contactul cu atmosfera) intr-un volum mic de apa distilata fiarta si racita (lipsita de CO₂). Dupa o usoara agitare, solutia obtinuta, ce contine in special Na₂CO₃ format la partea exterioara a granulelor de hidroxid, se indeparteaza. Hidroxidul, eliberat prin spalare de Na₂CO₃, se va solvi complet intr-o noua portiune de apa distilata fiarta si racita. Solutia obtinuta si apele de spalare vor fi aduse intr-o sticla de un litru, completata apoi corespunzator cu apa distilata fiarta si racita.

Concentratia exacta a solutiei obtinute va fi stabilita prin titrare, operatie ce se realizeza fie prin utilizarea unei substante etalon, asa cum este acidul oxalic, fie prin utilizarea unei solutii acide a carei concentratie exacta a fost stabilita anterior.

Atunci cand metoda de lucru nu impune o anumita varianta, este intotdeauna de preferat utilizarea substantei etalon, precizia determinarii fiind in acest caz superioara.

Acidul oxalic (K₁= 5,6·10^-2;K₂=5,4·10^-5) este neutralizat in prezenta NaOH pana la oxalat neutru:

H₂C₂O₄ + 2 NaOH = Na₂C₂O₄ + 2 H₂O

la punctul de echivalenta pH-ul solutiei avand valoarea 8,48. Se va alege un indicator a carui interval de viraj sa cuprinda pH-ul de echivalenta. Se foloseste de obicei fenolftaleina (solutie alcoolica 0,1%), cu interval de viraj 8,2-10; este incolora in solutie cu pH-ul mai mic de 8,2 si intens rosie-violacee in solutie cu pH-ul mai mare de 10. pH-ul punctului de echivalenta corespunde unei foarte slabe tente roz.

De cantitatea de acid oxalic cantarita pentru o determinare (a) va depinde volumul de solutie de NaOH folosit pana punctul de echivalenta. Limitand acest volum la 20-25 cm³, gasim:

a = 10^-1·10^-3·20·63,034 =0,126 g

Modul de lucru

Se cantareste la balanta analitica o cantitate de acid oxalic apropiata valorii orientative calculate anterior (0,10-0,14 g) ce se aduce apoi cantitativ in vasul de reactie (pahar Erlenmeyer cu gura larga) folosind 40-50 ml apa distilata fiarta si racita. Daca solutia mai contine urme de Na₂CO₃ in timpul titrarii va avea loc si reactia:

2 Na₂CO₃ + H₂C₂O4 = Na₂C₂O₄ + 2 NaHCO₃

conform careia numai jumatate din cantitatea de carbonat este implicata in proces. Pentru a antrena in reactie intreaga alcalinitate a solutiei, titrarea trebuie condusa la cald (80-90^°C) cand are loc reactia:

2 NaHCO₃ = Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O

carbonatul format participa din la reactie.

Deci, solutia de acid oxalic obtinuta trebuie incalzita la 80-90^°C, temperatura ce trebuie mentinuta pe tot parcursul titrarii. Depasirea acestei temperaturi nu este de dorit din cauza descompunerii acidului organic.

In solutia calda se adauga 2-3 picaturi de indicator, dupa care se titreaza cu solutia de NaOH pana la prima tenta roz.

Titrul solutiei se va calcula cu formula :

unde:

a - cantitatea de acid oxalic cantarita pentru o determinare, g;

n - volumul solutiei de NaOH folosit la titrare, ml.

Pentru siguranta, titrarea se repeta pe cel putin trei probe, ale caror rezultate sunt prelucrate matematic.

2.Solutie de HCl aproximativ 10^-1N

Acidul clorhidric se fabrica pe cale industriala la concentratie de 38% ( ρ=1,19 g/cm³), solutie ale carei caracteristici se modifica continuu prin pierderile permanente de acid clorhidric gazos. Pentru a obtine o solutie diluata de concentratie cunoscuta se prepara mai intai o solutie aproximativa a carei concentratie exacta se determina ulterior prin titrare.

Pentru un volum de 1000 ml solutie 0,1N sunt necesare 3,646 g HCl (E_HCl=36,46), respectiv 9,60 g solutie HCl 38%. Datorita toxicitatii si caracterului coroziv, cantarirea chiar si aproximativa a solutiei concentrate de HCl este o operatie dificila. In practica, se transforma masa in volum cu masurarea corespunzatoare a aestuia:

Intr-o sticla de un litru in care s-au introdus anterior 200-400 ml de apa distilata, se masoara cu cilindrul gradat aproximativ 8,0 cm³ solutie concentrata de HCl. Se completeaza cu apa distilata iar solutia obtinuta se omogenizeaza.

Concentratia solutiei de HCl se poate stabili prin titrare cu solutia de NaOH , standardizata in prealabil:

HCl + NaOH = NaCl + H₂O

Valoarea pH-ului la echivalenta titrarii unui acid tare cu o baza tare este 7. Alegerea corecta a indicatorului presupune cunoasterea saltului de pH in jurul punctului de echivalenta pentru o eroare admisa. Daca se admite eroarea de lucru

ε_r= ± 0,1%, saltul de pH va fi cuprins intre limitele 4,3-9,7. Se poate folosi la titrare orice indicator al carui interval de viraj este cuprins intre limitele amintite sau orice indicator care are cel putin o limita a intervalului sau de viraj cuprinsa in acest domeniu. In consecinta se poate folosi rosu de metil (4,4-6,2), metiloranjul (3,1-4,4) sau fenolftaleina (8,2-10).

Experienta de laborator a demonstrat ca o schimbare de culoare poate fi sesizata mai usor daca se produce de la nuante mai deschise spre nuante mai inchise. Astfel, ordinea titrarii va fi determinata de indicatorul folosit.

In prezenta fenolftaleinei este preferabil ca in vasul de titrare sa se afle acidul, iar in biureta solutia alcalina; operatia de titrare se considera terminata la aparitia primei tente roz.

Daca indicatorul folosit este metilorange sau rosu de metil,in vasul de titrare se pune solutia de hodroxid iar solutia de acid se adauga din biureta pana la aparitia primei tente portocalii. Trecerea de la galben la portocaliu se poate sesiza mult mai usor in prezenta unei probe de comparatie.

Modul de lucru

Se masoara exact in vasul de titrare un volum din solutia de NaOH (20-25 ml). Se adauga 2-3 picaturi indicator, de exemplu, rosu de metil si se titreaza cu solutia de HCl din biureta pana la aparitia primei tente portocalii.

Pe baza datelor obtinute la titrare se va calcula concentratia solutiei de acid cu formula:

unde: n_NaOH si n_HCl sunt volumele din solutiile de NaOH si HCl participante la titrare.

Dezavantajul acestei metode consta in faptul ca rezultatul final, concentratia solutiei acide, include si eroarea cu care s-a stabilit titrul solutiei alcaline.

Mult mai sigura este utilizarea unei substante etalon, cea mai indicata fiind carbonatul de sodiu anhidru. Are loc reactia:

Na₂CO₃ + HCl = NaCl + H₂CO₃

La punctul de echivalenta concentratia H⁺ va fi: ceea ce corespunde la un pH = 3,83. O titrare corecta trebuie sa ia in considerare si prezenta bioxidului de carbon dizolvat in apa a carei concentratie este 3,3·10^-2 mol/l. Daca toata aceasta cantitate de CO₂ s-ar afla sub forma de acid carbonic, ar genera in sistem ioni H⁺ a caror concentratie este cu putin inferioara valorii obtinute la punctul de echivalenta. De aceea titrarea este condusa cu cele mai bune rezultate in prezenta indicatorului rosu de metil (4,4-6,2).

HCl se adauga in solutia de Na₂CO₃, in prezenta indicatorului rosu de metil, pana la schimbarea culorii din galben in rosu cu foarte slabe tente galbene(pH = 5). Prin indepartarea CO₂ din sistem, pH-ul solutiei creste din nou peste valoarea 6,2, proba redevenind galbena; ea contine in acest moment NaCl formata prin titrare si o cantitate foarte mica de NaHCO₃, neparticipanta inca in reactie. Titrarea se reia si se continua numai pana la prima tenta portocalie (pH=6,2), asimiland aceasta ultima parte a titrarii sistemului baza tare + acid tare.

Modul de lucru

Pentru fiecare titrare se va cantari la balanta analitica o asemenea cantitate de Na₂CO₃, incat volumul de solutie de HCl cu care va reactiona sa fie de aprox. 20 ml,

Carbonatul de sodiu folosit la titrare trebuie sa fie complet liber de apa . Anhidrizarea se realizeaza prin mentinerea substantei in etuva , la 110^°C, pana la greutate constanta.

Substanta cantarita se introduce in vasul de titrare, se dilueaza la 50-100 ml cu apa distilata, se adauga 1-2 picaturi de rosu de metil si se titreaza cu solutie de HCl pana la schimbarea culorii galbene in rosu portocaliu (rosu cu slabe tente galbene). Se fierbe proba timp de cateva minute, se readuce la temperatura camerei si se continua apoi titrarea pana la trecerea culorii in galben cu slabe tente rosii (slab portocaliu). Se recomanda utilizarea unei probe de comparatie.

Titrul solutiei de HCl va fi:

unde n_HCl este volumul de solutie de HCl folosit la o titrare (se va considera si volumul adaugat dupa fierbere).

Operatia de titrare se va repeta de cel putin trei ori.

3.Solutie de KMnO₄ aproximativ 10^-1N

La dizolvarea in apa a KMnO₄ poate avea loc reactia:

4 KMnO₄ + 2 H₂O = 4 MnO₂ + KOH + 3 O₂

a carui echilibru se stabileste foarte lent, pe parcursul a 6-7 zile si este influentat de temperatura, lumina, pH, impuritati mecanice,etc.Din acest motiv nu se poate prepara o solutie de concentratie exacta, desi permanganatul poate fi obtinut in stare pura si este stabil in conditiile de lucru.

Deoarece mediul este puternic acid, pH=0,

Pentru a prepara o solutie 10^-1 N, se vor cantari la balanta tehnica in jur de 3,2 g permanganat care se vor dizova intr-un litru de apa. Stabilitatea solutiilor de permanganat este maxima in solutie neutra, la intuneric si la temperatura obisnuita; solutia de permanganat se pastreaza in sticle brune cu dop de sticla. Dupa 6-7 zile solutia se filtreaza pentru a indeparta MnO₂ format deoarece in prezenta acestuia este favorizata reactia dintre KMnO₄ si H₂O. Timpul de instalare al echilibrului poate fi scurtat folosind influenta temperaturii. Solutia de permanganat proaspat preparata se mentine pe baie de apa timp de o ora, dupa care se raceste si se filtreaza.

Pentru stabilirea titrului solutiei de KMnO₄ se foloseste ca substanta etalon acidul oxalic:

2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=2MnSO₄+H₂SO₄+10CO₂+8 H₂O

Acidul sulfuric nu poate fi inlocuit cu nici un alt acid.

Modul de lucru

Se cantareste la balanta analitica o cantitate 0,1000-0,1400 g acid oxalic care se aduce cantitativ in vasul de reactie.

Se adauga un volum de solutie de H₂SO₄ 4N (≈ 20%) astfel incat el sa reprezinte o patrime din volumul total al solutiei la punctul de echivalenta. Prin diluare concentratia H₂SO₄ va deveni 1N(pH=0). Se incalzeste solutia la 70-80°C dupa care se titreaza cu solutia de KMnO₄, la inceput cu viteza mica, adaugand cate o noua picatura numai dupa decolorarea completa a solutiei. Dupa formarea catalizatorului (solutia se decoloreza rapid) titrarea se conduce normal pana la aparitia primei tente roz persistente.

Aparitia unei coloratii galben sau galben-brun in timpul titrarii semnaleaza un pH mai mare decat cel impus. Se continua titrarea dupa adaugarea unei cantitati suplimentare de acid.

Titrul solutiei de permanganat se va calcula cu formula:

unde:

a - cantitatea de acid oxalic cantarita pentru o titrare,g;

n - volumul solutiei de permanganat folosit la o titrare,ml.

Operatia de titrare se va repeta de cel putin trei ori.

4.Solutia de Na₂S₂O₃ aproximativ 0,1 N

Pentru a prepara un litru de solutie aprox. 0,1 N sunt necesare 0,1 g substanta.

In reactia:

2Na₂S₂O₃ + I₂ = Na₂S₄O₆ + 2 NaI

echivalentul tiosulfatului este egal cu masa sa moleculara, adica 248,2 g. Se vor cantari, deci, la balanta tehnica aprox. 25 g substanta ce se vor solvi intr-un litru de apa distilata fiarta si racita. Indepartarea din solvent a CO₂ este necesara, deoarece in prezenta lui s-ar desfasura reactia:

Na₂S₂O₃ + CO₂ + H₂O = NaHCO₃ + NaHSO₃ + S

pusa imediat in evidenta prin aparitia sulfului coloidal(opalescenta). Actiunea CO₂ dizolvat initial cat si a celui care patrunde in solutie pe parcursul desfasurarii lucrarii poate fi impiedicata si prin adaugarea a 0,2 g Na₂CO₃ care prin actiunea de alcalinizare a solutiei neutralizeaza bioxidul de carbon.

Pentru a stabili concentratia exacta a solutiei de tiosulfat se foloseste reactia cu iodul. Cele mai bune rezultate se obtin atunci cand iodul este generat in mediul de reactie prin reactia dintre o iodura si o substanta titrimetrica, oxidantul folosit fiind de obicei bicromatul de potasiu.

Reactia area loc in mediu acid:

K₂Cr₂O₇ + 6KI +14HCl=3I₂ + 2Cr₂Cl₃ + 8KCl + 7H₂O

Viteza acestei reactii este foarte mica si pentru a asigura reactia integrala a K₂Cr₂O₇ si obtinerea cantitatii echivalente de iod trebuie respectate cateva conditii.

In primul rand concentratia partenerilor trebuie sa fie cat mai mare. De aceea bicromatul se aduce cantitativ in vasul de reactie cu cat mai putina apa,iodura de potasiu se adauga in stare solida iar acidul clorhidric sub forma de solutie concentrata. Din acest motiv iodura si acidul se adauga in cantitati mai mari decat cele stoechiometrice.

Chiar si in aceste conditii viteza de reactie este mica;procesul se poate considera terminat numai dupa 20-25 minute de la amestecarea reactantilor. In acest timp vasul de reactie trebuie pastrat la intuneric pentru a evita autooxidarea iodului la iod molecular.

Drept vas de reactie se foloseste un flacon iodometric pentru a se evita sublimarea iodului. Dupa 20 minute, iodul format se titreaza cu solutia de tiosulfat, folosind drept indicator amidonul.

Modul de lucru

O cantitate potrivit aleasa de bicromat de potasiu

(10^-1·10^-3·49·20≈0,1 g) se cantareste la balanta analitica, dupa care se aduce cantitativ , cu putina apa distilata (20-25 ml) in flaconul iodometric. Se adauga 1-2 g KI solida si 5 ml HCl concentrat. Se acopera flaconul iodometric cu dopul si se lasa sa stea 15-20 minute la intuneric. Dupa terminarea reactiei se spala foarte bine dopul si peretii interiori ai flaconului cu apa distilata pentru a readuce in solutie tot iodul, se dilueaza cat mai mult posibil cu apa distilata si se titreaza cu solutia de tiosulfat de sodiu pana la schimbarea culorii din brun-inchis in verde cu tente galbene. Culoarea verde provine de la ionul de Cr³⁺ format in urma reactiei si dilutia anterioara are tocmai scopul de a diminua intensitatea culorii. In acest moment se adauga 2 ml de solutie de amidon 1% care formeaza cu iodul un compus de incluziune colorat in albastru. Titrarea se continua apoi pana la disparitia culorii albastre, solutia ramanand verde deschis.

Titrul solutiei de tiosulfat se calculeaza cu formula:

unde:

a - cantitatea de K₂Cr₂O₇ cantarita pentru o titrare, g

n - volumul solutiei de Na₂S₂O₃ utilizat la o titrare, ml.

Observatie: solutia de amidon se prepara prin diluarea in 100 ml de apa distilata la fierbere a unui gram de amidon dizovat in putina apa. Solutia coloidala se fierbe inca 2-3 minute dupa care se raceste la temperatura camerei.