Iodometrie

Die Iodometrie ist eine chemische Analysemethode, die zur quantitativen Bestimmung von verschiedenen Substanzen genutzt wird. Sie gehört zu den titrimetrischen Analyseverfahren, und beruht auf die Umwandlung von Iodid-Ionen (I^–) in Iod (I₂) bzw. umgekehrt, also auf folgende Gleichgewichtsreaktion:

$\mathrm {2I^{-}\rightleftharpoons I_{2}+2e^{-}}$

Mit der Iodometrie lassen sich sowohl auf I^– oxidierend wirkende als auch auf I₂ reduzierend wirkende Analyte quantitativ bestimmen.

Bestimmung reduzierend wirkender Analyte und Herstellung der Iod-Maßlösung

Reduzierend wirkende Analyte können I₂ zu Iodidionen reduzieren. Je höher die Stoffmenge an Analyt in der Probe, desto mehr Iod kann reduziert werden. Aus dem Volumenverbrauch an Iod-Maßlösung bis zum Äquivalenzpunkt kann auf die Analytmenge mithilfe der stöchiometrischen Gesetze zurückgerechnet werden.

Zur Bestimmung wird also die Probe mit Iod-Maßlösung titriert. Da Iod an sich in Wasser nur schlecht löslich ist, wird bei der Herstellung der Maßlösung das Iod in eine Kaliumiodidlösung gegeben. In dieser Salzlösung löst sich Iod unter Bildung von Triiodid-Ionen:

$\mathrm {I_{2}+I^{-}\rightleftharpoons I_{3}^{-}}$

Da das genaue Einwiegen von Iod wegen des hohen Dampfdrucks bzw. des flüchtigen Charakters auf der Waagschale schwierig ist, wird die Iodmaßlösung häufig auch mittels Kaliumiodat und Kaliumiodid hergestellt. Dazu wird die exakt benötigte Masse des gut wägbaren Kaliumiodats zu einer Lösung mit einem Überschuss Kaliumiodid gegeben. Nach Ansäuern bildet sich in einer Komproportionierungsreaktion der gewünschte Gehalt an Iod.

Bestimmung oxidierend wirkender Analyte

Oxidierend wirkende Analyte oxidieren Iodidionen zu Iod, wobei die entstehende Iodmenge ein Maß für die Analytmenge ist. Es wird hierbei ein Überschuss an Iodidionen zur Probe gegeben, um einen entsprechenden Mangel, der die Entstehung von Iod begrenzen würde, auszuschließen. Unter diesen Bedingungen kann der Analyt sich vollständig mit Iodidionen umsetzen, von den letzteren bleibt ein Restmenge im Probegemisch enthalten. Je höher die Stoffmenge an Analyt ist, desto höher ist die entstehende Stoffmenge an Iod. Das genaue Verhältnis von Analytmenge zu entstehender Iodmenge variiert je nach Analyt und kann aus dem Koeffizientenverhältnis der Reaktionsgleichung abgelesen werden. Beispiel für die iodometrische Bestimmung von Cu²⁺:

$\mathrm {2Cu^{2+}+4\ I^{-}\longrightarrow 2\ CuI+\ I_{2}}$

Die Stoffmenge an I₂ ist genau halb so groß wie die Stoffmenge des Analyten (Cu²⁺). Die bei der chemischen Reaktion entstandene Iod-Stoffmenge wird durch eine Titration quantitativ ermittelt. Dazu wird die nun iodhaltige Probe mit Natriumthiosulfat-Maßlösung (Na₂S₂O₃) titriert. Dabei wird das Iod wieder in Iodidionen überführt:

$\mathrm {I_{2}+2\ S_{2}O_{3}^{2-}\longrightarrow 2\ I^{-}+\ S_{4}O_{6}^{2-}}$

Am Äquivalenzpunkt ist diese Reaktion gerade vollständig abgelaufen, und aus dem Volumenverbrauch an Maßlösung bis zu diesem Punkt kann auf die vorhanden gewesene Iodmenge geschlossen werden. Je höher der Verbrauch an Maßlösung, desto höher war die Stoffmenge an Iod und desto höher war letztendlich auch die Stoffmenge des Analyten. Da nicht direkt der Analyt titriert wird, handelt es sich bei der Iodometrie zur Bestimmung oxidierend wirkender Analyte um eine indirekte Titration.

Indikation des Äquivalenzpunktes

Je nachdem welche Art von Analyt bestimmt wird, entsteht am Äquivalenzpunkt Iod oder wird gerade das letzte noch vorhandene Iod chemisch umgesetzt. Zwar ist gelöstes Iod schwach gelb gefärbt, für eine exakte Endpunkterkennung (Entstehung/Verschwinden der gelben Farbe) ist die Eigenfärbung jedoch zu schwach. Statt dessen wird kurz vor Erreichen des Äquivalenzpunktes noch einige Tropfen Stärkelösung zur Probe gegeben. Die intensiv blaue Farbe des Iod-Stärke-Komplexes erlaubt nun eine exakte Erkennung des Äquivalenzpunktes.

Stellenwert der Iodometrie

Die Iodometrie ist ein universelles Verfahren, da sehr viele Analyte reduzierende oder oxidierende Eigenschaften besitzen. Hier liegt jedoch auch das größte Problem der Methode. Die Bestimmung wird häufig durch andere in der Probe enthaltene Stoffe gestört, die ebenfalls reduzierende oder oxidierende Eigenschaften auf Iod bzw. Iodidionen besitzen können. Ein Beispiel für eine wichtiges Anwendungsgebiet ist die Bestimmung der Iodzahl. Hiermit kann die Anzahl an Doppelbindungen in einem langkettigen Alken beziehungsweise einer ungesättigten Fettsäure gemessen werden.

Dies und Das

Die Iodometrie ist deutlich von der Iodatometrie abzugrenzen, bei letzterer werden die Redoxeigenschaften von Iodat-Ionen genutzt.