تهیه پتاسیم متاپریدات و تعیین درجه خلوص

هدف از این آزمایش تهیه پتاسیم متاپریدات با استفاده از پتاسیم یدات، پتاسیم پرسولفات، پتاسیم هیدروکسید و نیتریک اسید غلیظ 1:1 و تعیین درجه خلوص آن با استفاده از سنجش مقدار I₂ به وسیله پتاسیم تیوسولفات با نرمالیته مشخص می باشد.

اکسی اسیدهای هالوژن دار فراوانی از قبیل HIO ، HIO₃ ، HIO₄ ، H₅IO₆ و H₄I₂O وجود دارند. پریدات ها را از اکسایش یدات ها به وسیله هیپوکلریت در محلول های غلیظ سدیم هیدروکسید تهیه می کنند و دی سدیم پاراپریدات که انحلال پذیری بسیار کمی دارد و رسوب می کند.

2 Na⁺ + IO₃^- + OCl^- + OH^- + H₂O → Na₂H₃IO₆ + Cl^-

پریدیک اسید در محلول آبی به صورت یون چهار وجهی IO₄^- و همچنین به چندین شکل آب پوشیده وجود دارد. تعادل های اصلی در محلول های اسیدی عبارتند از:

H₅IO₆ → H⁺ + H₄IO₆^-

H₄IO₆^- → H⁺ + H₃IO₆

H₄IO₆^- → IO₄^- + 2 H₂O

در محلول های آبی پریدیک اسید به صورت H₅IO₆ وجود دارد. بخش قابل توجهی از آنیون های یک ظرفیتی منفی، آب از دست داده و به شکل متا، یعنی IO₄^- در می آید. نمونه های آب پوشیده اصطلاحاً اُرتوپریدات نامیده می شود. تعادل هایی که به pH بستگی دارند به سرعت برقرار می شوند.

متاپریدیک اسید را می توان در فلوئوریدریک اسید بی آب، فلوئور دار کرد و فلوئور و پریدیک به دست آورد.

HIO₄ + F₂ → IO₃F + HF + ½ O₂

تترایدنانو اکسید (I₄O₉) از واکنش بین ارتو فسفریک اسید و یدیک اسید به دست می آید و در اثر هیدرولیز، به HIO₃ و I₂ تبدیل می شود.

5 I₄O₉ + 9 H₂O → 18 HIO₃ + I₂

می توان گفت که ترکیب باید به صورت ید(III) یدات، I(IO₃)₃ ، فرمول بندی شود. دی یدوپنتو اکسید، I₂O₅ را می توان با گرم کردن یدیک اسید تا 20 °C تهیه کرد.

2 HIO₃ → H₂O + I₂O₅

این ترکیب غیر فرّار بلورین می باشد و تا دمای 300 °C تجزیه نمی گردد. این ترکیب عامل اکسنده قوی است و در تعیین کربن منو اکسید در مخلوط های گازی به کار می رود.

I₂O₅ + 5 CO → I₂ + 5 CO₂

واکنش در دمای 70 °C کمی است و ید تولید شده را با روش های حجم سنجی استاندارد کنید. I₂O₅ با آب و قلیا واکنش می دهد و یون یدات (IO₃)^- تولید می کند. در حالت جامد، شواهد یک اتم اکسیژن به صورت پلی بین دو گروه IO₂ را تائید می کند.

ساختار H₅IO₆

H₅IO₆ در اثر گرما، آب از دست داده و ابتدا به پیروپریدیک اسید (H₄I₂O₉) و سپس به پریدیک اسید (HIO₄) و سرانجام به یدیک اسید تجزیه می شود.

2 H₅IO₆ → H₄I₂O₉ → 2 HIO₄ → 2 HIO₃ + O₂

در محلول های قلیایی پریدات دیمِر (دوپار) می شود.

2IO₄^- + 2OH^- → H₂I₂O₁₀^4-

پریدیک اسید اکسیدکننده قوی است. بنابراین برای اکسایش یون منگانو به پرمنگنات مناسب است. در واکنش، ممکن است اوزون آزاد شود ولی هیدروژن پراکسید تشکیل نمی شود.

وسایل مورد نیاز:

قیف، بشر 250 ml، ارلن 250 ml، بورت 250 ml، پیپت 10 ml، حمام آبی، استوانه مدرج، کاغذ تورنسل، ترازو، هیتر، کاغذ صافی، هم زن

مواد مورد نیاز:

پتاسیم یدات (KIO₃)، پتاسیم پرسولفات، پتاسیم هیدروکسید (KOH)، نیتریک اسید 1:1 (HNO₃)، بوریک اسید (H₃BO₃)، پتاسیم یدید (KI)، سدیم تیوسولفات 0.1 N (Na₂S₂O₃)، کلریدریک اسید غلیظ (HCl)، محلول چسب نشاسته، یخ

روش کار

1.25 gr پتاسیم یدات (KIO₃) را در 15 ml آب مقطر گرم در یک بشر 250 ml حل کنید. به آن 2 gr آمونیوم پرسولفات اضافه کنید. 2.5 gr پتاسیم هیدروکسید دانه ای را دانه دانه اضافه کنید و به آرامی هم بزنید. مخلوط را به مدت 20 min در حمام آب گرم قرار دهید رسوب تشکیل شده (پتاسیم سولفات) را با افزایش 15 ml آب حل کرده و محلول را به دمای محیط (25-30°C) می رسانیم. پتاسیم دی فروپریدات به فرمول K₄I₂O₉ تشکیل می شود. در صورت وجود مواد نامحلول، محلول را صاف کنید.

محلول را در حمام یخ قرار دهید و ضمن به هم زدن از طریق یک بورت به آن قطره-قطره نیتریک اسید 1:1 می افزاییم. (برای تهیه نیتریک اسید 1:1 حدود 10 ml آب مقطر و 10 ml نیتریک اسید را با هم ترکیب می کنیم). ادامه می دهیم تا رنگ کاغذ تورنسل قرمز شود.

سپس دوباره 1 ml از محلول نیتریک اسید اضافه کرده و رسوب سفید، پتاسیم متاپریدات (KIO₄)، را به کمک قیف بوخنر جدا کنید. پس از شستشو با کم ترین مقدار آب مقطرِ سرد، آن را در هوا خشک کنید.

تعیین درصد خلوص پتاسیم متاپریدات

اسید های پریدیک جزء اکسنده های قوی و فعال می باشند. با استفاده از این خاصیت می توان میزان خلوص اسید تهیه شده را تعیین کرد. پریدیک اسید (HIO₄) در محیط اسیدی بر اساس واکنش زیر تجزیه می شود:

IO₄^- + 2 H⁺ + 2 I^- → I₂ + IO₃^- H₂O

ید آزاد شده در واکنش را می توان با استفاده از یون سدیم تیوسولفات (Na₂S₂O₃) سنجید. در محیط اسیدی یدات ایجاد شده مطابق واکنش زیر تجزیه می شود:

IO₃^- + 5 I^- + 6 H⁺ → 3 I₂ + 3 H₂O

در این مرحله نیز می توان ید آزاد شده در واکنش را با استفاده از یون سدیم تیوسولفات (Na₂S₂O₃) سنجید.

واکنش ید با تیوسولفات را می توان به صورت زیر در نظر گرفت:

2 S₂O₃^2- + I₂ → 2I^- + S₄O₆^2-

روش کار

دقیقاً 0.1 gr از نمک خشک، پتاسیم متاپریدات (KIO₄)، را در ارلن مایر 250 ml در 100 ml آب مقطر حل کنید. به آن 2 gr بوراکس (Na₂B₄O₇) اضافه و بعد از حل شدنِ بوراکس، تا حد اشباع بوریک اسید (H₃BO₃) اضافه کنید. سپس 3 gr پتاسیم یدید (KI) افزوده و مجموعه را به مدت 5 min به حال خود بگذارید. در این مرحله پریدات به یدات و یدید به ید تبدیل می شود. ید آزاد شده را به وسیله محلول تیوسولفات 0.1 N تیتر کنید تا آخرین نشانه رنگ زرد از بین برود. حجم تیوسولفات مصرف شده را یادداشت کنید(v₁).

برای کامل شدن واکنش به این محلول 1 ml کلریدریک اسید غلیظ اضافه کنید تا یدات با یدید و کلریدریک اسید ترکیب شده و ید آزاد شود. ید آزاد شده را مجدداً به وسیله محلول تیوسولفات 0.1 N بسنجید. تیتراسیون را ادامه دهید تا رنگ زرد از بین برود. حجم دوم را یادداشت کنید(v₂).

برای تیتراسیون از محلول چسب نشاسته به عنوان معرف استفاده کنید.

با استفاده از حجم محلول تیوسولفات مصرف شده (V = v₁ + v₂) مقدار پتاسیم پریدات به دست می آید.