Номер 8, страница 130 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

8. Как обнаружить в растворе свободный иод?

Для обнаружения свободного молекулярного иода ($I_2$) в растворе существует классический и очень чувствительный качественный тест с использованием крахмала. Этот метод является специфическим именно для свободного иода, а не для иодид-ионов ($I^-$).

Метод с использованием крахмала (иодкрахмальная проба)

К исследуемому раствору добавляют несколько капель свежеприготовленного крахмального раствора (обычно 0.5–1% водный раствор крахмала, известный как крахмальный клейстер). Если в растворе присутствует свободный иод, то раствор мгновенно окрашивается в интенсивный синий или сине-фиолетовый (иногда описываемый как сине-черный) цвет.

Химизм процесса: Крахмал представляет собой смесь двух полисахаридов: амилозы и амилопектина. Молекулы амилозы имеют линейную цепь, которая в растворе сворачивается в спираль. Молекулы иода ($I_2$) способны проникать внутрь этой спирали. В водном растворе иод часто существует в виде полииодид-ионов, например, трииодида ($I_3^-$), образующегося по реакции $I_2 + I^- \rightleftharpoons I_3^-$. Именно эти полииодидные цепи (например, $I_5^-$) встраиваются в канал амилозной спирали, образуя так называемый комплекс включения (клатрат). В результате формирования этого комплекса с переносом заряда происходит сильное поглощение света в видимой области спектра, что и обуславливает появление характерной синей окраски. Реакция очень чувствительна, позволяет обнаружить даже незначительные количества иода.

Важно отметить, что этот комплекс неустойчив при нагревании. Если синий раствор нагреть, окраска исчезнет, так как из-за усиления теплового движения спиральная структура амилозы разрушается, и иод выходит из нее. При последующем охлаждении спираль восстанавливается, и синяя окраска появляется вновь.

Альтернативный метод (экстракция органическим растворителем)

Свободный иод можно также обнаружить методом жидкостной экстракции. Для этого используют неполярный органический растворитель, не смешивающийся с водой, например, гексан ($C_6H_{14}$), четыреххлористый углерод ($CCl_4$) или хлороформ ($CHCl_3$). Иод, будучи неполярной молекулой, гораздо лучше растворяется в неполярных растворителях, чем в воде. При добавлении такого растворителя к водному раствору и энергичном встряхивании смеси иод переходит из водного слоя в органический. Органический слой окрашивается в характерный цвет:

• Фиолетовый или розовато-фиолетовый в случае алифатических углеводородов (гексан) или $CCl_4$.
• Красно-коричневый в случае ароматических углеводородов (бензол) или спиртов.

Этот метод также позволяет отличить свободный иод ($I_2$) от иодид-ионов ($I^-$), так как ионные соединения не экстрагируются в неполярный слой и остаются в водной фазе.

Ответ: Свободный иод в растворе обнаруживают с помощью крахмального раствора. При добавлении нескольких капель раствора крахмала к анализируемому раствору в присутствии свободного иода ($I_2$) наблюдается появление характерного интенсивного сине-фиолетового окрашивания.