Iodid, Bromat und Iodat
Iodid wird durch Oxidation zu Iod sichtbar, und umgekehrt verraten sich die Oxidationsmittel Bromat und Iodat dadurch, dass sie Iodid zu Iod oxidieren.
Das Wichtigste in Kürze
- Iodid, Bromat und Iodat weist man über dieselbe Redoxreaktion nach: Iodid wird in saurer Lösung zu elementarem Iod oxidiert.
- Kaliumdichromat oxidiert Iodid in schwefelsaurer Lösung zu Iod, das die Chloroformphase violett färbt; Chloroform dient nur zum Ausschütteln.
- Iodat und Iodid komproportionieren sauer zu Iod: \(\ce{IO3- + 5I- + 6H+ -> 3I2 + 3H2O}\); Bromat wird dabei bis zum Bromid reduziert.
- Eine Blaufärbung mit Iodid, Stärke und verdünnter Schwefelsäure dient als Grenzprüfung auf Bromat und auf Iodat in Kaliumiodid.
- Bromat wird durch \(\ce{H2S}\), \(\ce{HI}\), \(\ce{H2SO3}\), Hydrogensulfit und \(\ce{Zn/H2SO4}\) reduziert, nicht durch verdünnte Salzsäure oder Kaliumhydrogensulfat.
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Worum es geht
Iodid, Bromat und Iodat hängen über dieselbe Redoxreaktion zusammen: Am Ende steht immer elementares Iod, das man an seiner Farbe in Chloroform oder mit Stärke erkennt. In der Pharmazie nutzt man das für Identitätsnachweise und für Grenzprüfungen, etwa bei Kaliumiodid und Kaliumbromid.
| Nachweis | Reagenz und Bedingungen | Beobachtung |
|---|---|---|
| Bromat (Grenzprüfung) | Kaliumiodid, Stärke, verdünnte \(\ce{H2SO4}\) | Blaufärbung |
| Iodat (Grenzprüfung in Kaliumiodid) | Stärkelösung, verdünnte \(\ce{H2SO4}\) | Blaufärbung |
| Iodid mit Kaliumiodat | Kaliumiodat, saure Lösung, Stärke | Blaufärbung |
| Iodid mit Dichromat | Kaliumdichromat, \(\ce{H2SO4}\), Ausschütteln mit Chloroform | Chloroformphase violett |
Iodidnachweis mit Dichromat
Iodid ist ein gutes Reduktionsmittel. Kaliumdichromat ist in saurer Lösung ein starkes Oxidationsmittel und oxidiert Iodid zu elementarem Iod. Der Nachweis beruht also auf einer Redoxreaktion.
Durchführung und Beobachtung
Man säuert die Probe mit Schwefelsäure an und gibt Kaliumdichromat-Lösung zu. Dann schüttelt man mit Chloroform aus. Iod löst sich in Chloroform viel besser als in Wasser und wandert in die organische Phase. Dort färbt es die Schicht violett. Chloroform ist schwerer als Wasser und bildet daher die untere Phase. Die wässrige Phase bleibt durch überschüssiges Dichromat orange.
\[\ce{Cr2O7^2- + 6I- + 14H+ -> 2Cr^3+ + 3I2 + 7H2O}\]
Chrom geht dabei von +VI auf +III, Iod von −I auf 0.
Verwechslungen
Die violette Farbe stammt vom gelösten Iod selbst. Sie beruht nicht auf einem Chromkomplex wie \(\ce{K3[CrI6]}\) und auch nicht auf Kaliumiodid, das in Chloroform farblos und unlöslich ist. Anders als bei der Chromylchlorid-Reaktion entsteht auch kein Chromyliodid, denn Iodid wird sofort zu Iod oxidiert.
Chloroform ist am Redoxgeschehen nicht beteiligt. Die Oxidation läuft auch ohne Chloroform ab, das Lösungsmittel dient nur zum Ausschütteln und Anreichern des Iods. Dichlorcarben entsteht deshalb nicht, es bildet sich aus Chloroform nur mit starker Base.
Bromat und Iodat
Bromat (\(\ce{BrO3-}\)) und Iodat (\(\ce{IO3-}\)) enthalten das Halogen in der Oxidationsstufe +V. In saurer Lösung sind beide kräftige Oxidationsmittel. Gibt man Iodid dazu, entsteht elementares Iod. Dieses färbt Stärke tiefblau, wie bei der Iod-Stärke-Reaktion beschrieben.
Reaktionen mit Iodid
Bromat wird dabei bis zum Bromid reduziert:
\[\ce{BrO3- + 6I- + 6H+ -> Br- + 3I2 + 3H2O}\]
Bei Iodat treffen sich zwei Iodspezies in der Mitte. Iodat (+V) und Iodid (−I) bilden gemeinsam Iod (0). Diese Reaktion von zwei Stufen desselben Elements zu einer mittleren Stufe heißt Komproportionierung.
\[\ce{IO3- + 5I- + 6H+ -> 3I2 + 3H2O}\]
Die Reaktion funktioniert in beide Richtungen als Nachweis. Mit Kaliumiodat-Lösung lässt sich Iodid nachweisen. Mit Iodid lässt sich Iodat nachweisen. Als Reagenz eignet sich auch Zinkiodid-Stärke-Lösung, die Iodid und Stärke gleich mitbringt.
Einsatz in Grenzprüfungen
Weil schon Spuren Iod eine kräftige Blaufärbung geben, nutzt man die Reaktion für Grenzprüfungen. Bei Kaliumiodid prüft man auf Iodat: Die Substanz wird mit Stärkelösung und verdünnter Schwefelsäure versetzt. Das Iodid liefert die Probe selbst. Färbt sich die Lösung blau, enthält sie Iodat. Analog prüft man auf Bromat mit Kaliumiodid, Stärke und Schwefelsäure. Eine Blaufärbung zeigt Bromat an.
Die Blaufärbung einer schwefelsauren Iodid-Stärke-Lösung zeigt Bromat oder Iodat an und wird im Examen gerne gefragt. Achte darauf, dass Iodat Iod bildet und Iod-Stärke deshalb nicht entfärben kann.
Iodat ist die oxidierte Form. Es kann Iod nicht weiter reduzieren und entfärbt eine Iod-Lösung oder Iod-Stärke-Lösung deshalb nicht. Entfärben können das nur reduzierende Anionen, wie bei Iod als Gruppenreagenz beschrieben.
Oxidationsmittel wie Bromat und Iodat färben Iodid-Stärke blau. Reduktionsmittel entfärben Iod-Stärke.
Reduktionsmittel für Bromat
Bromat lässt sich durch alle Stoffe reduzieren, die selbst leicht Elektronen abgeben. Dazu gehört neben Iodid (\(\ce{KI}\), Iodwasserstoffsäure \(\ce{HI}\)) auch Schwefel in niedriger Oxidationsstufe. Schwefelwasserstoff (\(\ce{H2S}\), Schwefel −II) wird zu Schwefel oxidiert. Schweflige Säure (\(\ce{H2SO3}\)) und Hydrogensulfit (\(\ce{KHSO3}\)) enthalten Schwefel +IV und gehen in Sulfat über. Auch Zink in Schwefelsäure reduziert Bromat über naszierenden Wasserstoff.
\(\ce{H2S}\), \(\ce{HI}\) bzw. \(\ce{KI}\), \(\ce{H2SO3}\), \(\ce{KHSO3}\), \(\ce{Zn/H2SO4}\)
verdünnte Salzsäure, \(\ce{KHSO4}\)
Kaliumhydrogensulfat unterscheidet sich vom Hydrogensulfit nur um ein Sauerstoffatom. Sein Schwefel steht aber schon auf +VI, der höchsten Stufe, und kann keine Elektronen mehr abgeben. Chlorid ist ein viel schwächeres Reduktionsmittel als Iodid und reduziert Bromat in verdünnter Lösung praktisch nicht. Wie man freigesetztes Iod quantitativ erfasst, zeigt die Iodometrie.
Quiz
Aussage 1
Kaliumhydrogensulfit kann Bromat reduzieren, Kaliumhydrogensulfat dagegen nicht.
Im Hydrogensulfit steht Schwefel auf +IV und wird zu Sulfat oxidiert. Im Hydrogensulfat steht er schon auf +VI.
Aussage 2
Bromat wird bei der Reaktion mit Iodid in saurer Lösung bis zum elementaren Brom reduziert.
Bromat wird bis zum Bromid reduziert: \(\ce{BrO3- + 6I- + 6H+ -> Br- + 3I2 + 3H2O}\).
Aussage 3
Ohne Chloroform findet zwischen Dichromat und Iodid keine Reaktion statt, weil Chloroform als Reaktionspartner benötigt wird.
Die Oxidation läuft auch ohne Chloroform ab. Chloroform dient nur zum Ausschütteln des Iods.
Aussage 4
Versetzt man Kaliumiodid mit Stärkelösung und verdünnter Schwefelsäure, zeigt eine Blaufärbung eine Verunreinigung durch Iodat an.
Iodat komproportioniert mit dem Iodid der Probe zu Iod, das Stärke blau färbt. Das ist die Grenzprüfung auf Iodat.
Aussage 5
Iodat entfärbt in saurer Lösung eine blaue Iod-Stärke-Lösung, weil es Iod zu Iodid reduziert.
Iodat ist ein Oxidationsmittel und kann Iod nicht reduzieren. Es bildet mit Iodid sogar zusätzliches Iod.
Aussage 6
Beim Iodidnachweis mit Kaliumdichromat in schwefelsaurer Lösung entsteht die violette Farbe der Chloroformphase durch gelöstes elementares Iod.
Dichromat oxidiert Iodid zu Iod, das sich in Chloroform violett löst.
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