Йод-крахмальная реакция в качественном анализе

Краткая характеристика соединений брома и йода

Физические свойства

Br₂ при обычной Т – буровато-коричневая тяжелая жидкость, образующая ядовитые пары красно-бурого цвета с резким запахом. Растворимость в воде брома выше, чем у хлора. Насыщенный раствор Br₂ в воде называют «бромной водой».

Свободный I₂ при обычной Т - черно-серое с фиолетовым оттенком твердое вещество, имеет заметный металлический блеск. Йод легко возгоняется, обладает своеобразным запахом (пары йода, как и брома, очень ядовиты). Растворимость I₂ в воде наименьшая среди всех галогенов, но он хорошо растворяется в спирте и других органических растворителях.

Способы получения

1. Бром и йод извлекают из морской воды, подземных рассолов и буровых вод, где они содержатся в виде анионов Br¯ и I¯. Выделение свободных галогенов осуществляют с помощью различных окислителей, чаще всего пропускают газообразный хлор:

2NaI + Cl₂ = I₂ + 2NaCl

2NaBr + Cl₂ = Br₂ + 2NaCl

2. В лабораторных условиях для получения I₂ и Br₂ используют, например, следующие реакции:

2NaBr + MnO₂ + 2H₂SO₄ = Br₂ ↑ + MnSO₄ + Na₂SO₄ + 2H₂O

6HBr_(газ) + H₂SO_{4 (конц.)} = 3Br₂ ↑ + S ↓ + 4H₂O

6HI_(газ) + H₂SO_{4 (конц.)} = 3I₂ ↑ + SO₂ ↓ + 2H₂O

Химические свойства

По химическим свойствам бром и йод сходны с хлором. Различия связаны, главным образом, с условиями протекания реакций. Отметим некоторые важные особенности химических реакций с участием Br₂ и I₂.

Br₂ - очень сильный окислитель

Бром – жидкость, в отличие от газообразного Cl₂ , поэтому концентрация молекул в нем выше. Этим объясняется более сильное окисляющее действие жидкого брома. Например, при соприкосновении с ним железа и алюминия происходит возгорание даже при обычной Т.

Бромная вода – реактив для проведения качественных реакций

Бромная вода имеет желто-бурую окраску, которая быстро исчезает, если растворенный Br₂ прореагирует с каким-либо веществом. «Обесцвечивание бромной воды» - тест на присутствие в растворе целого ряда неорганических и органических веществ.

1. Обнаружение в растворах восстановителей

Газообразные и растворенные в воде SO₂ и H₂S, а также растворимые сульфиты и сульфиды обесцвечивают бромную воду:

Br₂ + SO₂ + 2H₂O = 2HBr + H₂SO₄

Br₂ + Na₂SO₃ + H₂O = 2HBr + Na₂SO₄

Br₂ + H₂S = 2HBr + S↓

Br₂ + Na₂S + 3H₂O = 6HBr + Na₂SO₃

2. Обнаружение кратных углерод-углеродных связей

Качественная реакция на непредельные органические соединения – обесцвечивание бромной воды:

R-CH=CH-R’ + Br₂ → R-CHBr-CHBr-R’

3. Обнаружение фенола и анилина в органических растворах

C₆H₅OH + Br₂ = C₆H₂Br₃OH ↓ + 3HBr

C₆H₅NH₂ + Br₂ = C₆H₂Br₃NH₂ ↓ + 3HBr

Анионы I¯ очень легко окисляются как сильными, так и слабыми окислителями: 2I¯ -2e → I₂

Обнаружить выделяющийся I₂ даже в малых количествах можно с помощью крахмального раствора, который приобретает характерную грязно-синюю окраску в присутствии I₂. Йод-крахмальная реакция используется при проведении не только качественного анализа, но и количественного.

Реакции с участием I₂ в качестве восстановителя

Атомы I₂ имеют более низкие значения энергии сродства к электрону и ЭО по сравнению с другими галогенами. С другой стороны, проявление некоторой металличности у йода объясняется существенным снижением E_ион., благодаря чему его атомы гораздо легче отдают электроны. В реакциях с сильными окислителями йод ведет себя как восстановитель, например:

I₂⁰ + 10HN⁺⁵O₃ = 2HI⁺⁵O₃ + 10N⁺⁴O₂ ↑ + 4H₂O

I₂⁰ + 5H₂O₂^-1 = 2HI⁺⁵O₃ + 4H₂O^-2

I₂⁰ + 5Cl₂⁰ + 6H₂O= 2HI⁺⁵O₃ + 10HCl^-1

Бромоводород и йодоводород

HBr и HI по физическим и химическим свойствам очень сходны с HCl, поэтому следует обратить внимание только на практически важные отличия, которые необходимо учитывать при получении этих веществ.

Термическая неустойчивость HBr и HI

Молекулы HBr и HI менее устойчивы, чем HCl, поэтому синтез их из простых веществ затруднен вследствие обратимости реакции (особенно в случае HI).

H₂ + I₂ 2HI

Анионы Br¯ и I¯ - более сильные восстановители, чем анионы Cl¯.

HCl получают действием конц. H₂SO₄ на хлориды(например, твердый NaCl). Бромоводород и йодоводород таким образом не удается получить, поскольку они окисляются конц. H₂SO₄ до свободных галогенов:

2KBr + 2H₂SO_4(конц.) Br₂ ↑ + SO₂ ↑ + 2H₂O + K₂SO₄

6KI + 4H₂SO_4(конц.) 3I₂ ↑ + S ↓ + 4H₂O + 3K₂SO₄

Получение HBr и HI

1. Из бромидов и йодидов

Необходимо вытеснять HBr и HI из их солей нелетучей неокисляющей ортофосфорной кислотой:

KBr + H₃PO_4(конц.) HBr ↑ + KH₂PO₄

KI + H₃PO_4(конц.) HI ↑ + KH₂PO₄

2. Гидролиз галогенидов неметаллов

PBr₃ + 3H₂O 3HBr ↑ + H₃PO₃

PI₃ + 3H₂O 3HI ↑ + H₃PO₃

3. Восстановление свободных галогенов в водных растворах

Br₂ + SO₂ + 2H₂O → 2HBr ↑ + H₂SO₄

I₂ + H₂S + 2H₂O 2HI ↑ + S ↓

4Br₂ + BaS + 4H₂O → 8HBr ↑ + BaSO₄ ↓