Определение меди(II) методом йодометрии

Йодометрический метод определении Cu(II) основан на реакции восстановления йодидом калия двухвалентной меди до одновалентной формы; при этом выделяются мало растворимый в разбавленных кислотах йодид одновалентной меди и элементарный йод:

2CuSO4 + 4KJ = 2CuJ¯ + J2 + 2K2SO4 (1)

Выделившийся йод титруют раствором тиосульфата натрия. Реакция протекает по уравнению

J2 + 2Na2S2O3 = 2NaJ + Na2S4O6 (2)

По окислительным потенциалам систем J2/2J- (0,62 В) и Cu2+/Cu+ (0,17 В) реакция (1) должна протекать справа налево (т. е. йод должен окислять одновалентную медь). Но йодид меди (І) – малорастворимая соль, поэтому потенциал системы Cu2+,J-/CuJ↓ возрастает до 0,86 В вследствие очень высокой концентрации ионов двухвалентной меди по сравнению с ионами одновалентной меди, и реакция количественно протекает слева направо.

Согласно закону эквивалентов в первой реакции

nэ(CuSO4 ) = nэ(J2),

Во второй реакции nэ(J2)= nэ(Na2S2O3).

Тогда nэ(CuSO4 ) = nэ(Na2S2O3)

 

В лабораторной работе предлагается использовать способ заместительного титрования отдельной навески. В этом способе титрования точно измеренную массу пробы вещества растворяют в конической колбе для титрования в небольшом произвольном объёме растворителя. Добавляют в колбу необходимые реагенты и титруют далее выделившийся в эквивалентном количестве продукт реакции J2.

Для расчета массы компонента А, m(A), используют формулу, полученную из закона эквивалентов:

; тогда ; (г);

где VЭ(B) – эквивалентный, измеренный бюреткой, объем титранта В, израсходованный на титрование растворенной навески вещества, содержащего компонент А, см3;

СЭ) – молярная концентрация эквивалентов титранта В, моль/дм3;

Мэ(А) – молярная масса эквивалентов компонента А,г/моль.

Затем по найденной массе компонента А определяют его массовую долю, w(А), в навеске анализируемого вещества (mвещ):

; %.

Способ титрования отдельных навесок, при котором объем измеряют только один раз бюреткой, дает более точные результаты, чем способ титрования аликвоты, при котором объем измеряют три раза (в мерной колбе, пипеткой и бюреткой). Однако способ титрования аликвоты требует меньшей затраты времени вследствие уменьшения количества взвешиваний, поэтому его целесообразно применять при проведении массовых анализов проб анализируемых веществ.

Перевод пробы минерала в растворённое состояние. Для проведения анализа минерала методом йодометрии он должен быть переведен в растворенное состояние. Пример перевода образца минерала, содержащего медь в количестве 0.1 – 1%, в растворенное состояние: Навеску минерала, растертого в порошок, растворяют в соляной кислоте при нагревании, прибавляют азотную кислоту, нагревают до кипения и затем выпаривают раствор досуха. К сухому остатку прибавляют соляную кислоту и вновь выпаривают досуха. Соли растворяют в соляной кислоте при нагревании, переводят раствор в мерную колбу, доливают до метки водой и перемешивают. Полученный раствор фильтруют через сухой фильтр в сухой стакан. Если испытуемый минерал содержит неразлагаемые кислотами соединения меди, сухой остаток растворяют в соляной кислоте при нагревании, прибавляют воду, нагревают до кипения и фильтруют на фильтр средней плотности, содержащий фильтро-бумажную массу. Осадок на фильтре промывают n раз разбавленной соляной кислотой, затем горячей водой до исчезновения желтой окраски фильтра. Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, озоляют и прокаливают при 500 – 600 °С. К остатку прибавляют капли воды, капли серной кислоты, фтористоводородную кислоту и выпаривают досуха. Сухой остаток сплавляют с углекислым натрием в муфельной печи при 950 – 1000 °С. После охлаждения плав выщелачивают в соляной кислоте, и полученный раствор присоединяют к основному. Объединенный фильтрат выпаривают до определённого объёма, охлаждают, переносят в мерную колбу, доливают до метки водой и перемешивают.

Удаление мешающих компонентов. В медных рудах всегда присутствует железо. Если пробу разлагают царской водкой или азотной кислотой, то железо переходит в исследуемый раствор в виде ионов Fe3+, которые мешают йодометрическому определению меди, так как также выделяют йод из йодида калия. Реакция протекает по уравнению

2Fe3+ + 2J- = 2Fe2+ + J2

Чтобы сделать возможным йодометрическое определение меди в присутствии железа, к анализируемому раствору добавляют фторид калия или аммония, с которыми трехвалентное железо образует комплексный ион FeF63-, не реагирующий с йодидом калия.

 

Элементы метрологической аттестации содержания меди в веществе СОП

 

Рекомендации по расчету характеристик качества измерений согласно ПМГ 96-2009