Знакомый и незнакомый йодат калия

Цель

Изучить химические свойства йодата калия (KIO₃) и апробировать различные методы синтеза данного вещества в условиях школьной химической лаборатории.

Описание

Эффективным способом профилактики эндемического зоба – заболевания щитовидной железы – является использование в пищевых целях йодированной поваренной соли, для получения которой используются калиевые соли йодоводородной и йодноватой кислот (йодиды и йодаты). Использование йодата калия имеет ряд преимуществ: вещество более стойкое в составе соли и меньше реагирует с её компонентами, не улетучивается при длительном хранении.

Задачи

1. Изучить литературу о свойствах, способах получения и применении йодата калия.

2. Выбрать наиболее доступный способ получения вещества и получить йодат калия в школьной лаборатории.

3. Изучить свойства полученного вещества.

4. Составить рекомендации потребителям йодированной соли на основании данных, полученных при изучении свойств йодата калия.

В литературных источниках приводится описание методик получения йодата калия.

Одним из способов получения является реакция нейтрализации кислой соли KIO₃ HIO₃ раствором едкого кали (2), а кислую соль первоначально получают из бертолетовой соли (хлората калия) по уравнению (1):

2KClO₃ + I₂ + HCl = KIO₃ HIO₃ + Cl₂↑ + KCl (1)

KIO₃ HIO₃ + КОН = 2KIO₃ + H₂O (2)

Для воспроизведения в школьной лаборатории эта методика не подходит, так как в ней используется взрывчатая бертолетова соль, а в процессе синтеза выделяется ядовитый хлор.

Другая методика предполагает проведение синтеза KIO₃ в две стадии по схеме:

 _{1 стадия        2 стадия}

                  HIO₃      →     KIO₃

Сначала получают йодноватую кислоту путём окисления йода хлором в присутствии воды (1) или азотной кислотой (2):

I₂ + 5Cl₂ + 6H₂O = 2HIO₃ + 10HCl (1)

3I₂ + 10 HNO₃ = 6HIO₃ + 10NO + 2H₂O (2)

Во второй стадии йодноватую кислоту нейтрализуют раствором калий гидроксида. Эту методику также не стоит  воспроизводить в школьной лаборатории, так как в одном случае применяется хлор, а во втором в результате реакции выделяется ядовитый оксид азота (II).

Одним из доступных методов синтеза KIO₃ в условиях школьной лаборатории является окисление йода раствором перманганата калия в нейтральной среде:

3I₂ + 10KMnO₄ + 2H₂O = 6KIO₃ + 10MnO₂↓ + 4KOH.

Метод имеет ряд существенных преимуществ: в результате взаимодействия не образуется высокотоксичных соединений, ход реакции легко контролируется, выделение целевого продукта синтеза из реакционной смеси не требует специального оборудования. Недостаток метода − относительно невысокая скорость синтеза (примерно 2 часа).

В целях сокращения времени синтеза и упрощения технологии предложен способ получения KIO₃ окислением йодида калия перманганатом в водном растворе:

KI + 2KMnO₄ + H₂O = KIO₃ + 2MnO₂↓ + 2KOH

15 %-й раствор перманганата калия нагревали до 70 °С, затем при перемешивании добавляли эквивалентное количество йодида калия в насыщенном растворе. Полученный йодат калия сушили на воздухе при 20 °С.

Преимуществом этого метода синтеза является существенное сокращение времени синтеза йодата калия.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

• йодат калия;

• раствор щёлочи (кон);

• стандартизованный раствор тиосульфата натрия;

• йод кристаллический;

• растворы лимонной, уксусной, соляной кислот;

• перманганат калия

• бюретка для титрования, пробирки.

Результаты

Было предложено два наиболее доступных способа получения йодата калия в школьной лаборатории. Выход химического вещества при использовании разных способов получения составил 48 и 67 %. Результаты практических проб показали, что окислительные свойства йодата калия особенно проявляются в кислой среде, которая может быть в пищевых продуктах.

Составлены рекомендации потребителям йодированной соли на основании данных, полученных при изучении свойств йодата калия:

1. Блюда с незначительным показателем кислотности (картофель, макароны, каши) можно солить как в начале, так и в конце варки.

2. Салаты, заправляемые столовым уксусом или лимонным соком, следует солить только перед подачей на стол.

3. Горячие блюда с томатной заправкой и приправами следует солить в конце приготовления или перед подачей на стол.

4. Нельзя использовать йодированную соль для квашения капусты, соления огурцов, приготовления маринадов.

5. Следует исключить использование алюминиевой посуды для приготовления кислых продуктов с йодированной солью.

Перспективы использования результатов работы

Материалы работы могут быть использованы для информирования жителей г. Москвы об особенностях возможных применений йодированной соли в процессе приготовления пищи.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

ФГАОУ ВО Российский университет дружбы народов