Определение витамина С в соках йодометрическим методом

от зел. до серого

K₂Cr₂O₇ от оранж. до зелёного FeSO₄

(окислитель) K₂Cr₂O₇ (восстановитель)

(окислитель) остаток 

Расчетную формулу  для m(К₂Cr₂О₇) получают из соотношений количеств веществ для стадий 1 и 2:

n1 (FeSO₄) =n(1/6 K₂Cr₂O₇)

n2 (FeSO₄) ост n(1/5 KMnO4)

откуда

или в общем виде

, г

Заместительное (косвенное) титрование применяют, когда А и В не взаимодействуют или взаимодействуют не стехиометрически, или нельзя подобрать индикатор. Тогда все количество вещества А переводят (замещают) химической реакцией с заведомым избытком реагента Д в эквивалентное А количество вещества С, стехиометрически взаимодействующие с титрантом В, которым и оттитровывают С. Содержание А в растворе находят из соотношения

Þ

, которое приводит к формулам прямого титрования.

Заместительное  титрование применяют, например, при  иодометрическом определении окислителей. Иодометрия один из самых чувствительных титриметрических методов. Исключительная чувствительность объясняется применяемым индикатором - крахмалом, который синеет в присутствии ничтожных количеств молекулярного иода (I2) в ТЭ иодометрического титрования. Отчетливое окрашивание титруемого раствора в интенсивный синий цвет позволяет очень точно определять ТЭ даже при следовых количествах определяемых веществ. Однако прямое титрование окислителей (K₂Cr₂O₇, KMnO₄, CuSO₄ и др.) стандартным раствором KI (восстановителя) осуществить невозможно, так как нельзя применить крахмал как индикатор, поскольку первая же капля KI приведет к образованию I₂, раствор посинеет и дальнейшее добавление KI способствует только монотонному усилению этой окраски без резкого ее изменения в ТЭ. Поэтому, чтобы для определения окислителя применить иодометрическое титрование, его проводят в две стадии. На первой стадии к аликвоте раствора окислителя добавляют заведомый избыток нетитрованного раствора KI для замещения всего количества вещества окислителя эквивалентным количеством I₂. Затем, на второй стадии, оттитровывают образовавшийся I₂ в присутствии крахмала стандартным раствором тиосульфата натрия Na₂S₂O₃. Например, такое определение содержания CuSO₄ в растворе можно изобразить схемой

KI

(восстановитель) нельзя, так как нет

CuSO₄ индикатора

(окислитель)

2CuSO₄ + 4KI = 2CuI + I₂ + 2K₂SO₄

n(Cu²⁺⁾ = n(1/2 I₂)

Na₂S₂O₃

2) крахмал

от син. до бесцв.

n(1/2 I₂) =n(Na₂S₂O₃).

Для двух стадий титрования можно записать: n(CuSO₄) = n(1/2 I₂) = n(Na₂S₂O₃) Þ n(CuSO₄) = n(Na₂S₂O₃), откуда

Титриметрические  методы классифицируют по реакциям титрования. Эти реакции могут быть реакциями  обмена протонами или электронами, образования комплексных или  малорастворимых соединений. Соответствующие группы титриметрических методов называют кислотно-основным титрованием (протолитометрия), окислительно-восстанови-тельным титрованием (редоксиметрия), комплексометрическим титрованием (комплексометрия) и осадительным титрованием (седиметрия). Отдельные титриметрические методы называют по реагентам, применяемым в этих методах (см. табл. 1.).

Окислительно-восстановительное титрование.

Методы редоксометрии  основаны на реакциях окисления-восстановления. Разработано очень много методов. Их классифицируют в соответствии с применяемым стандартным (рабочим, титрантом) раствором. Наиболее часто применяются следующие методы:

Перманганатометрия - метод, который основан на окислительной способности рабочего раствора перманганата калия KМnO4. Титрование ведется без индикатора. Применяется для определения только восстановителей при прямом титровании.

Иодометрия – метод, в котором рабочим титрованным раствором служит раствор свободного иода в КI. Метод позволяет определять как окислители, так и восстановители. Индикатором служит крахмал.

Дихроматометрия основана на использовании в качестве рабочего раствора дихромата калия K2Cr2O7. Метод может применяться как для прямых так и косвенных определений восстановителей.

Броматометрия основана на использовании в качестве титранта бромата калия KBrO₃ при определении восстановителей.

Иодатометрия применяет в качестве рабочего раствора раствор иодата калия KIO₃ при определении восстановителей.

Ванадатометрия дает возможность использовать окислительную способность ванадата аммоноя NH₄VO₃. Кроме перечисленных методов в лабораторной практике используются и такие методы как цериметрия (Ce⁴⁺), титанометрия и другие.

Для вычисления молярной массы эквивалента окислителей  или восстановителей учитывается  число электронов, принимающих участие в окислительно-восстановительной реакции (Мэ = М/ne , где n – число электронов е). Для определения числа электронов необходимо знать начальную и конечную степень окисления окислителя и восстановителя.

Из большого числа  окислительно-восстановительных реакций для химического анализа используют только те реакции, которые:

• протекают до конца;
• проходят быстро и стехиометрично;
• образуют продукты определенного химического состава (формулы);
• позволяют точно фиксировать точку эквивалентности;
• не вступают в реакцию с побочными продуктами, присутствующими в исследуемом растворе.

Наиболее важными факторами, оказывающими влияние на скорость реакции, являются:

• концентрация реагирующих веществ;
• температура;
• значение рН раствора;
• присутствие катализатора.

В большинстве случаев  скорость реакции находится в  прямой зависимости от температуры  и рН раствора. Поэтому многие определения  методом окислительно-восстановительного титрования следует проводить при  определенном значении рН и при нагревании.

 

Индикаторы окислительно-восстановительного титрования.

При анализе методами окислительно-восстановительного титрования используется прямое, обратное и заместительное титрование. Точка эквивалентности  окислительно-восстановительного титрования фиксируется как с помощью индикаторов, так и безиндикаторным способом. Безиндикаторный способ применяется в тех случаях, когда окисленная и восстановленная формы титранта отличаются. В точке эквивалентности, при введении 1 капли избытка раствора титранта изменит окраску раствора. Безиндикаторным способом можно проводить определения перманганатометрическим методом, т.к. в точке эквивалентности от одной капли раствора перманганата калия титруемый раствор окращивается в бледнорозовый цвет.

При индикаторном способе  фиксирования точки эквивалентности применяют специфические и редоксиндикаторы. К специфическим индикаторам относится крахмал в иодометрии, который в присутствии свободного иода окрашивается в интенсивно-синий цвет вследствие образования адсорбционного соединения синего цвета. Редокс-индикаторы – это вещества, у которых окраска меняется при достижении определенного значения окислительно-восстановительного (редокспотенциала). К редокс-индикаторам относится, например, дифениламин NH(C₆H₅)₂. При действии на бесцветные растворы его окислителями он окрашивается в сине-фиолетовый цвет.

Редокс-индикаторам предъявляют  следующие требования:

• окраска окисленной и восстановленной формы должна быть различна;
• изменение цвета должно быть заметно при небольшом количестве индикатора;
• индикатор должен реагировать в точке эквивалентности с весьма небольшим избытком восстановителя или окислителя;
• интервал действия его должен быть как можно меньше;
• индикатор должен быть устойчив к воздействию компонентов окружающей среды (О₂, воздуха, СО₂, света и т.п.).

Интервал действия редокс-индикатора рассчитывается по формуле:

Е = Ео ± 0,058/n

где Ео - нормальный окислительно-восстановительный  потенциал индикатора (в справочнике), n - число электронов, принимающих в процессе окисленияили восстановления индикатора.

Иодометрия.

    Иодометрический метод титриметрического анализа  основанный на реакциях окисления-восстановления(разновидность оксидиметрии) с участием иода или иодида:

Иодометрически определяют кислоты:

IO₃⁻ + 5I⁻ + 6Н⁺ = 3I₂ + ЗН₂О

О количестве определяемого вещества судят по количеству поглощенного или выделенного иода. Вещества, окислительно-восстановительный потенциал которых ниже 0,545 В, будут являться восстановителями (SO₂, Na₂S₂O₃, SnCl₂ и др.) и, следовательно, будет протекать реакция с поглощением иода. Равновесие будет смещено вправо. Вещества, окислительно-восстановительный потенциал которых будет больше 0,545 В, будут окислителями (KMnO₄, MnO₂, K₂Cr₂O₇, Cl₂, Br₂ и др.) и направлять реакцию влево, в сторону выделения свободного йода.

В связи с этим иодометрический  метод применяется как для  определения восстановителей, так  и окислителей. Иодометрические  определения проводятся в кислой среде, так как в щелочной среде  может образоваться гипоиодид ион, окислительная способность которого выше, чем иода, что может способствовать протеканию побочных процессов, в частности окислять тиосульфат ион до сульфата и результаты будут искажены.

При определении сильных  восстановителей (Ео намного больше 0,545 В) применяется прямое титрование, а слабых (Ео близко к 0,545 В) - обратное титрование. Рабочим раствором (титрант) служит раствор I₂ Окислители определяются только способом заместительного титрования, т.к. при использовании в качестве рабочего раствора иодида калия невозможно зафиксировать точку эквивалентности (момент прекращения выделения иода). В качестве титранта при определении окислителей применяется раствор тиосульфата натрия, который взаимодействует с выделившимся йодом (заместитель) в эквивалентном количестве.

В качестве индикатора в  йодометрии применяют свежеприготовленный 1%-ный раствор крахмала. При взаимодействии крахмала с иодом протекают 2 процесса - комплексообразование и адсорбция, в результате которых образуется соединение синего цвета. Чувствительность реакции с крахмалом велика, но резко падает с повышением температуры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Количественное определение витамина С в соках.

Объектом исследования примем 3 вида апельсинового сока«Gold КЛАССИК», «Любимый», «Добрый».

Оборудование: колбы конические на 100 мл; пипетка с одной меткой для прямого слива на 20 мл или цилиндр мерный на 100 мл; бюретка для титрова-ния на 10-25 мл.

Материалы и реактивы: сок; йодид калия (КJ), 1%-ный раствор; крах-мал, 1 %-ный раствор; соляная кислота, 5 %-ный раствор; йодат калия (KJO3), 0,1 н. раствор

          Ход анализа:

В три  колбы на 100 мл отмерить по 0,5 мл 1%-ного раствора йодида калия, 2 мл крахмала, 1 мл 5 %-ного раствора соляной кислоты, затем добавить 20 мл исследуемого сока и провести титрование 0,1 н. раствором  йодата калия до появления стойкого слабо-синего окрашивания. Для наблюдения за измене-нием окраски рядом с титруемым раствором разместить эталон - стакан с ис-следуемым соком.

Уравнения реакций, на которых основывается определение:

-Диссоциация  аскорбиновой кислоты-

-Окисление аскорбиновой кислоты-

- Взаимодействие  с реактивом Люголя-

Таблица 2: Количество йодата калия, пошедшее на титрование аскорбиновой кислоты в соках, мл.

№ п/п	Количество  йодата калия, пошедшее на титрование
	Сок «Gold КЛАССИК»	Сок «Любимый»	Сок «Добрый»
1	9,00	22,7	45,3
2	9,20	22,6	45,5
3	8,90	22,8	45,4

        На основании средней величины  титрования, полученной из двух-трех  определений, рассчитаем содержание  аскорбиновой кислоты по формуле:

Х = 0,088•V•5 ,

X – содержание  витамина С в 20 мл исследуемого сока в мг %;

V – объем  йодата калия, пошедшего на  титрование, в мл;

0,088 - количество аскорбиновой кислоты  в мг, соответствующее 1 мл 0,001 н.  раствора йодата калия; 

5 - для перевода  результатов в мг% (объем сока, взятого на исследование 20 мл, умножить на 5, т.е. 20•5 = 100 мл).

 

 

 

Таблица 3: Содержание витамина С в соках.

№ п/п	Содержание  витамина С в соках
	Сок «Gold КЛАССИК»		Сок «Любимый»		Сок «Добрый»
	Эксперимент. данные	Литер. данные	Эксперимент. данные	Литер. данные	Эксперимент. данные	Литер. данные
1	3,96	4,0 мг	9,99	10,0 мг	19,93	20,0 мг
2	4,05		9,94		20,02
3	3,92		10,03		19,98
Ср.	3,98		9,99		19,98