เคมี

การหาความเข้มข้นของ formaldehyde ในน้ำ ด้วยวิธีไอโอโดเมตรี เป็นการใช้วิธีการไทเทรตแบบอ้อม ดังนี้

ก่อนที่จะไทเทรตไอโอดีนจะเป็นตัวรีดิวซ์ คือสามารถให้อิเล็กตรอนแก่สารตัวอย่างที่ต้องการหา หรือสารที่เราต้องการไทเทรตด้วยนั่นเอง

การทดลองตอนที่ 1

การทำมาตรฐานโซเดียมไธโอซัลเฟต (Na₂S₂O₃) ด้วยสารละลาย 0.0100 M KIO₃  25 mL เติม KI 1 กรัม และปรับให้เป็นกรดด้วยกรดซัลฟิวริก ใช้น้ำแป้งเป็นอินดิเคเตอร์  เมื่อไทเทรตใช้ Na₂S₂O₃ 42 mL จึงจะทำปฏิกิริยากันพอดีกับ KIO₃

วิธีการคำนวณ

1. ศึกษาปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น

1. KIO₃ แตกตัวเป็น   K⁺  +  IO₃^-
2. KI แตกตัวเป็น K⁺  +  I^-
3. กรดซัลฟิวริกให้โปรตอนหรือ H⁺
4. ปฏิกิริยาจึงเป็น   IO₃ ^- + 5I^- + 6H⁺  -->  3I₂  +  3H₂O
5. จะเห็นได้ว่า IO₃^- 1 โมลให้ I₂ 3 โมล
6. ปฏิกิริยาระหว่างไธโอซัลเฟต (S₂O₃^2-) กับไอโอดีน (I₂) คือ
7. 2S₂O₃^2-  + I₂  --> 2S₄O₆^2-  +  2I^-

2. คำนวณหาความเข้มข้นของโซเดียมไธโอซัลเฟต

จากข้อ 5 ด้านบน ถ้าสารละลาย KIO₃ 1 โมลทำปฏิกิริยาให้ I₂   3   โมล

เพราะฉะนั้น ถ้าสารละลาย KIO₃ 0.0100 โมลทำปฏิกิริยาให้ I₂   3 x 0.0100 = 0.0300   โมล

แสดงว่าในสารละลาย KIO₃ 1000 mL (มาจาก 0.01 โมล/ลิตร) ทำปฏิกิริยาให้  I₂ 0.03 โมล

เพราะฉะนั้นในสารละลาย KIO₃ 25 mL ทำปฏิกิริยาให้  I₂  (0.03 x 25)/1000  =  0.00075 โมล

จากข้อ 7 ด้านบน  2S₂O₃^2-  + I₂  --> 2S₄O₆^2-  +  2I^-  ไธโอซัลเฟต 2 โมลทำปฏิกิริยากันพอดีกับไอโอดีน 1 โมล

เพราะฉนั้น เมื่อมี I₂ = 0.00075 โมล ก็จะต้องทำปฏิกิริยากับ S₂O₃^2-  =  2 x 0.00075  = 0.0015 โมล

จากโจทย์บอกว่าในการไทเทรตใช้ Na₂S₂O₃ 42 mL  แสดงว่า S₂O₃^2- 0.0015 โมล อยู่ใน 42 mL

คิดความเข้มข้นเป็น mol/L ได้ดังนี้

ถ้าในสารละลาย 42 mL มี S₂O₃^2-  0.0015 โมล

ถ้าในสารละลาย 1000 mL มี S₂O₃^2-  (0.0015x1000)/42  =  0.0357 โมล

 

สรุป ความเข้มข้นของสารละลายโซเดียมไธโอซัลเฟตเท่ากับ 0.0357 โมลต่อลิตร

  การทดลองตอนที่ 2 การทำมาตรฐานสารละลายไอโอดีน

• วิธีการทดลอง

ปิเปตสารละลายไอโอดีนมา 25 mL ใส่ในขวดรูปชมพู่ เติมน้ำ 50 mL แล้วนำไปไทเทรตกับสารละลายมาตรฐานโซเดียมไธโอซัลเฟต ใช้น้ำแป้งเป็นอินดิเคเตอร์ เมื่อไทเทรตใช้โซเดียมไธโอซัลเฟต 20 mL

การทดลองตอนนี้ เป็นการหาความเข้มข้นที่แน่นอนของสารละลายไอโอดีน โดยใช้สารละลายมาตรฐานโซเดียมไธโอซัลเฟตที่เราได้คำนวณหาความเข้มข้นที่แน่นอนแล้วในการทดลองตอนที่ 1

และจากปฏิกิริยา

2S₂O₃^2-  + I₂  --> 2S₄O₆^2-  +  2I^- 

ไธโอซัลเฟต 2 โมลทำปฏิกิริยากันพอดีกับไอโอดีน 1 โมล

วิธีคำนวณดังนี้

• ไธโอซัลเฟต 2 โมลทำปฏิกิริยากันพอดีกับไอโอดีน 1 โมล
• (หาจำนวนโมลของไธโอซัลเฟต ใน 20 mL ก่อนว่ามีกี่โมล)
  • ถ้าในสารละลายโซเดียมไธโอซัลเฟต 1000 mL มีไธโอซัลเฟต 0.0357 โมล
  • เพราะฉนั้นในสารละลายโซเดียมไธโอซัลเฟต 20 mL มีไธโอซัลเฟต (0.0357 x 20)/1000 = 0.0007 โมล
• ไธโอซัลเฟต 2 โมลทำปฏิกิริยากันพอดีกับไอโอดีน 1 โมล
• เพราะฉนั้น ไธโอซัลเฟต 0.0007 โมลทำปฏิกิริยากันพอดีกับไอโอดีน 0.0007/2  =  0.0004 โมล

แสดงว่า ในสารละลายไอโอดีน 25 mL มี ไอโอดีน  0.0004  โมล

ความเข้มข้นเท่ากับ (0.0004 x1000)/25  = 0.016 โมล/ลิตร

การทดลองตอนที่ 3 การหาความเข้มข้นของ formaldehyde

• วิธีการทดลอง

1. ปิเปตสารตัวอย่างฟอร์มัลดีไฮด์ 10 mL ใส่ขวดรูปชมพู่
2. เติมสารละลายไอโอดีน 25 mL (อย่าลืมว่า สารละลายไอโอดีน 25 mL มี I₂  = 0.0004 โมล)
3. เนื่องจาก ไอโอดีนทำปฏิกิริยาโดยตรงกับฟอร์มัลดีไฮด์ไม่ได้ จึงต้องเติมสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ เพื่อให้เป็นเบส  จะเป็นการเปลี่ยน I₂ ให้เป็น IO^- ดังสมการ I₂  +  2OH^-  <==> IO^-  +  I^-  + H₂O จะเห็นว่า I₂ 1 โมลทำปฏิกิริยาให้ ไฮโปไอโอไดต์ (Hypoiodite) IO^- 1 โมล
4. ดังนั้น I₂  0.0004 โมล ก็จะต้องได้ไฮโปไอโอไดต์ 0.0004 โมล
5. ในขั้นตอนนี้ไฮโปไอโอไดต์ที่เกิดจากปฏิกิริยาจะทำปฏิกิริยากับฟอร์มัลดีไฮด์ในสารตัวอย่าง ดังสมการ HCOH  + IO^-  <==>  HCOO^-  +  HI จะเห็นว่า ไฮโปไอโดไดต์ 1 โมลทำปฏิกิริยากันพอดีกับฟอร์มัลดีไฮด์ 1 โมล
6. เมื่อตั้งไว้สักครู่จนแน่ใจแล้วว่าฟอร์มัลดีไฮด์ทั้งหมดในตัวอย่างทำปฏิกิริยากับไฮโปไอโอไดต์แล้ว จึงต้องทำไฮโปไอโอไดต์ที่อาจจะเหลือจากการทำปฏิกิริยากับฟอร์มัลดีไฮด์ให้กลับมาเป็นไอโอดีนอีกครั้ง โดยการเติมกรดลงไป แล้วนำมาไทเทรตกับไธโอซัลเฟต
7. เมื่อไทเทรตกับไธโอซัลเฟต พบว่าใช้สารละลายมาตรฐานโซเดียมไธโอซัลเฟตไป 15 mL

วิธีคำนวณ

• ไธโอซัลเฟตเข้มข้น 0.0357 M ปริมาตรที่ใช้ 15 mL
• สารละลายไอโอดีนที่ใช้ 25 mL (จริง ๆ น่าจะมี 0.0004 โมล) แต่เมื่อทำปฏิกิริยากับฟอร์มัลดีไฮด์แล้วเหลือเท่าไหร่

ถ้าในสารละลายไธโอซัลเฟต 1000 mL มีไธโอซัลเฟต  0.0357 โมล

ดังนั้น ในสารละลายไธโอซัลเฟต 15 mL มีไธโอซัลเฟต (0.0357 x 15)/1000  = 0.0005 โมล

ไธโอซัลเฟต 2 โมลทำปฏิกิริยาพอดีกับ  ไอโอดีน 1 โมล

ดังนั้น ไธโอซัลเฟต 0.0005 โมล ทำปฏิกิริยาพอดีกับไอโอดีน (0.0005 x1)/2  = 0.00025 โมล

เพราะฉนั้นในสารละลายไอโอดีน 25 mL หลังจากทำปฏิกิริยากับฟอร์มัลดีไฮด์แล้ว จะเหลือไอโอดีนอยู่ 0.000025 โมล

หาความเข้มข้นของฟอร์มัลดีไฮด์

 = จำนวนโมลของไอโอดีนใน 25 mLก่อนทำปฏิกิริยากับฟอร์มัลดีไฮด์ - จำนวนโมลของไอโอดีนใน 25 mLหลังทำปฏิกิริยากับฟอร์มัลดีไฮด์

= 0.0004 - 0.00025

= 0.00015  โมล

ยอ้นกลับไปดูโจทย์เราใช้สารตัวอย่าง 10 mL ดังนั้น

ถ้าในสารตัวอย่าง 10 mL มีฟอร์มัลดีไฮด์ 0.00015 โมล

เพราะฉนั้น ในสารตัวอย่าง 1000 mL มีฟอร์มัลดีไฮด์ (0.00015 x 1000)/10  = 0.015 โมล

สรุป ความเข้มข้นของสารตัวอย่างฟอร์มัลดีไฮด์เท่ากับ 0.0150 โมลต่อลิตร