تهيه پتاسیم متاپريدات (گزارش کار شیمی معدنی 1 )

هدف از اين آزمايش تهيه پتاسیم متاپريدات با استفاده از پتاسیم يدات، پتاسیم پرسولفات، پتاسیم هيدروکسيد و نيتريک اسيد غليظ 1:1 و تعيين درجه خلوص آن با استفاده از سنجش مقدار I₂ به وسيله پتاسیم تيوسولفات با نرماليته مشخص می باشد.

اکسی اسيدهای هالوژن دار فراوانی از قبيل HIO ، HIO₃ ، HIO₄ ، H₅IO₆ و H₄I₂O  وجود دارند. پريدات ها را از اکسايش يدات ها به وسيله هيپوکلريت در محلول های غليظ سديم هيدروکسيد تهيه می کنند و دی سديم پاراپريدات که انحلال پذيری بسيار کمی دارد و رسوب می کند.

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

پريديک اسید در محلول آبی به صورت يون چهار وجهی IO₄^- و همچنين به چندين شکل آب پوشيده وجود دارد. تعادل های اصلی در محلول های اسيدی عبارتند از:

H₅IO₆  →  H⁺  +  H₄IO₆^-

H₄IO₆^-  →  H⁺  +  H₃IO₆

H₄IO₆^-  →  IO₄^-  +  2 H₂O

در محلول های آبی پريديک اسید به صورت H₅IO₆ وجود دارد. بخش قابل توجهی از آنيون های يک ظرفيتی منفی، آب از دست داده و به شکل متا، يعنی IO₄^- در می آيد. نمونه های آب پوشيده اصطلاحاً اُرتوپريدات ناميده می شود. تعادل هايی که به pH بستگی دارند به سرعت برقرار می شوند.

متاپريديک اسيد را می توان در فلوئوريدريک اسيد بی آب، فلوئور دار کرد و فلوئور و پريديک به دست آورد.

HIO₄ + F₂  →  IO₃F + HF + ½ O₂

تترايدنانو اکسيد (I₄O₉) از واکنش بين ارتو فسفريک اسيد و يديک اسيد به دست می آيد و در اثر هيدروليز، به HIO₃ و I₂ تبديل می شود.

5 I₄O₉ + 9 H₂O  →  18 HIO₃ + I₂

می توان گفت که ترکيب بايد به صورت يد(III) يدات، I(IO₃)₃ ، فرمول بندی شود. دی يدوپنتو اکسيد، I₂O₅ را می توان با گرم کردن يديک اسيد تا 20 °C تهيه کرد.

2 HIO₃  →  H₂O + I₂O₅

اين ترکيب غير فرّار بلورين می باشد و تا دمای 300 °C تجزيه نمی گردد. اين ترکيب عامل اکسنده قوی است و در تعيين کربن منو اکسيد در مخلوط های گازی به کار می رود.

I₂O₅ + 5 CO  →  I₂ + 5 CO₂

واکنش در دمای 70 °C کمی است و يد توليد شده را با روش های حجم سنجی استاندارد کنيد. I₂O₅ با آب و قليا واکنش می دهد و يون يدات (IO₃)^- توليد می کند. در حالت جامد، شواهد يک اتم اکسيژن به صورت پلی بين دو گروه IO₂ را تائيد می کند.

ساختار H₅IO₆

H₅IO₆ در اثر گرما، آب از دست داده و ابتدا به پيروپريديک اسيد (H₄I₂O₉) و سپس به پريديک اسيد (HIO₄) و سرانجام به يديک اسيد تجزيه می شود.

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

در محلول های قليايی پريدات دیمِر (دوپار) می شود.

2IO₄^- + 2OH^-  →  H₂I₂O₁₀^4-

پريديک اسيد اکسيدکننده قوی است. بنابراين برای اکسايش يون منگانو به پرمنگنات مناسب است. در واکنش، ممکن است اوزون آزاد شود ولی هيدروژن پراکسيد تشکيل نمی شود.

وسايل مورد نياز:

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

مواد مورد نياز:

پتاسيم يدات (KIO₃)، پتاسيم پرسولفات، پتاسيم هيدروکسيد (KOH)، نیتریک اسيد 1:1 (HNO₃)، بوريک اسيد (H₃BO₃)، پتاسيم يديد (KI)، سدیم تيوسولفات 0.1 N (Na₂S₂O₃)، کلريدريک اسید غليظ (HCl)، محلول چسب نشاسته، یخ

روش کار

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

محلول را در حمام يخ قرار دهيد و ضمن به هم زدن از طریق یک بورت به آن قطره-قطره نيتريک 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 متاپريدات (KIO₄)، را به کمک قيف بوخنر جدا کنيد. پس از شستشو با کم ترین مقدار آب مقطرِ سرد، آن را در هوا خشک کنيد.

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 کنيد. به آن 2 gr بوراکس (Na₂B₄O₇) اضافه و بعد از حل شدنِ بوراکس، تا حد اشباع بوريک اسيد (H₃BO₃) اضافه کنيد. سپس 3 gr پتاسیم يديد (KI) افزوده و مجموعه را به مدت 5 min به حال خود بگذاريد. در اين مرحله پريدات به يدات و يديد به ید تبديل می شود. يد آزاد شده را به وسيله محلول تيوسولفات 0.1 N تیتر کنید تا آخرین نشانه رنگ زرد از بین برود. حجم تيوسولفات مصرف شده را يادداشت کنيد(v₁).

برای کامل شدن واکنش به اين محلول 1 ml کلريدريک اسید غليظ اضافه کنيد تا يدات با يديد و کلريدريک اسيد ترکيب شده و يد آزاد شود. يد آزاد شده را مجدداً به وسيله محلول تيوسولفات 0.1 N بسنجيد. تيتراسيون را ادامه دهيد تا رنگ زرد از بين برود. حجم دوم را يادداشت کنيد(v₂).

برای تيتراسيون از محلول چسب نشاسته به عنوان معرف استفاده کنيد.

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