Броматометрия — метод окислительно-восстановительного титрования, основанный на реакции восстановления бромат-иона.
Теория
Основной реакцией броматометрии является
B r O 3 − + 6 H + + 6 e − → B r − + 3 H 2 O E B r O 3 − / B r − 0 = 1 , 4513 B {displaystyle {mathsf {BrO_{3}^{-}+6H^{+}+6e^{-} ightarrow Br^{-}+3H_{2}O E_{BrO_{3}^{-}/Br^{-}}^{0}=1,4513 B}}}При появлении в растворе бромид-ионов в присутствии бромат-иона и катионов водорода начинается реакция:
B r O 3 − + 5 B r − + 6 H + → 3 B r 2 + 3 H 2 O {displaystyle {mathsf {BrO_{3}^{-}+5Br^{-}+6H^{+} ightarrow 3Br_{2}+3H_{2}O}}}В нейтральных растворах данная реакция не идёт. Выделяющийся элементный бром способен стехиометрически реагировать с органическими веществами без образования побочных продуктов.
В связи с этим броматометрия используется в двух типах анализа:
- Прямая реакция бромат-иона с восстановителем
- Реакция брома, образовавшегося при взаимодействии бромид- и бромат-ионов
Индикаторами в броматометрии служат азокрасители, например, метиловый оранжевый или метиловый красный,необратимо окисляющиеся бромат-ионами с образованием бесцветных продуктов. Также могут быть использованы некоторые индикаторы, способные обратимо изменять свой цвет, в частности, хинолиновый жёлтый, α-нафтофлавон, п-этоксихризоидин. Конец титрования определяют также по появлению бурой окраски выделяющегося брома, а также потенциометрическим или фотометрическим способом.
Практика
Рабочим раствором в броматометрии является бромат калия, растворы которого готовят из точной навески. Эти растворы достаточно стабильны при хранении. При необходимости концентрацию бромат-ионов определяют иодометрическим титрованием. Иногда готовят нейтральные растворы с точно известной концентрацией KBrO3 и примерно пятикратно большей концентрацией KBr.
Броматометрическим титрованием определяют неорганические ионы, например, Sn(II), Cu(I), Tl(I), гидразин, пероксид водорода, а также Sb(III) и As(III):
3 S b C l 4 − + B r O 3 − + 6 H + + 6 C l − + → 3 S b C l 6 − + B r − + 3 H 2 O {displaystyle {mathsf {3SbCl_{4}^{-}+BrO_{3}^{-}+6H^{+}+6Cl^{-}+ ightarrow 3SbCl_{6}^{-}+Br^{-}+3H_{2}O}}} 3 H A s O 2 + B r O 3 − + 3 H 2 O → 3 H 2 A s O 4 − + B r − + 3 H + {displaystyle {mathsf {3HAsO_{2}+BrO_{3}^{-}+3H_{2}O ightarrow 3H_{2}AsO_{4}^{-}+Br^{-}+3H^{+}}}}Реакцию ведут в присутствии индикатора, исчезновение окраски которого свидетельствует об окончании титрования.
Броматометрическим титрованием определяют также органические вещества, например, фенол, крезол, анилин, резорцин, салициловую кислоту, ненасыщенные соединения. Например, фенолы определяют по реакции бромирования:
C 6 H 5 O H + 3 B r 2 → C 6 H 2 B r 3 O H + 3 H B r {displaystyle {mathsf {C_{6}H_{5}OH+3Br_{2} ightarrow C_{6}H_{2}Br_{3}OH+3HBr}}}Избыток бромат-иона определяют иодометрическим способом.
Прямым броматометрическим титрованием определяют тиомочевину, органические сульфиды, щавелевую кислоту.
Косвенным методом определяют содержание в растворах ионов Al, Mg, Mn(II), Ca, Ni, Co, Cu(II), Cd, Fe(III), La(III). Для этого эти ионы осаждают 8-гидроксихинолином в виде малорастворимых соединений, отделяют, растворяют в кислоте и оттитровывают образовавшийся 8-гидроксихинолин.