Entfärbung von Iod-Lösung durch Wasserstoffperoxid?

[aliquis]

Mir ein Rätsel ist die hier gezeigte Reaktion:

https://youtube.com/shorts/EFTIzoVWYRg?feature=share

Was läuft hier ab und wie lautet die Reaktionsgleichung?

P.S.: Ich habe es ausprobiert, aber ausser einer Aufhellung der Mischung durch Verdünnung erwartungsgemäß keine Entfärbung feststellen können.

[Glaskocher]

Kann es sein, daß deine Lösung zu verdünnt ist?

Wasserstoffperoxid kann Iodid nicht nut zu Iod oxidieren, sondern auch das Iod zu farblosem Iodat. KI-Stärke-Papier wird bei Kontakt mit Wasserstoffperoxidlösung erst gefärbt und später wieder entfärbt.

[aliquis]

@Glaskocher:

Mein Wasserstoffperoxid hat wie erlaubt 12 Umdrehungen - nicht mehr und nicht weniger.

Die Weiteroxidation von Iod zu Iodsäure auf dem Indikatorpapier kenne ich bei Chlor als Oxidationsmittel.
Doch mit Wasserstoffperoxid bekomme ich keine analoge Reaktionsgleichung aufgestellt. Da ich weder in meiner Literatur noch im Netz etwas dazu finden kann, bitte ich um ein wenig Nachhilfe...

[notaccounteule]

also ich bin jetzt nicht ganz sicher, aber kann es evtl sein, daß die im H₂O₂ häufig als Stabilisator enthaltene Phosphorsäure da als Reduktionsmittel wirkt?

[aliquis]

@notaccounteule:
Ja und nein. Ist meist drin, kann hier aber nicht als Reduktionsmittel wirken.

[mgritsch]

Was läuft hier ab und wie lautet die Reaktionsgleichung?

Das könnte man sagen wenn der Ersteller irgendwelche Informationen außer vorbeihuschenden Etiketten gegeben hätte.
Peroxid (wie konzentriert?) und Iod (in welcher Form? Povidon-Iod oder I/KI?) sind erkennbar, der Inhalt der roten Flasche bleibt gänzlich ein Geheimnis. Könnte alles mögliche sein, Säure, Lauge oder Alkohol oder Methanol oder auch nur Wasser... typisch Klickbait ohne Lerneffekt und inklusive der nervigen Musik.

Sonst: grundsätzlich genügt Wasser in der ominösen Flasche sowie ein Blick in die elektrochemische Spannungsreihe um sowohl die mögliche Reaktion als auch deren Gleichung aufzustellen und eine Aussage zu treffen wie man die Reaktion ggfs "nach rechts" bringt:
IO3- + 6H+ + 5e- → 1/2 I2 + 3H2O (E0 = +1.195 V)
H2O2 + 2H+ + 2e- → 2H2O (E0 = +1.776 V)

Phosphorsäure da als Reduktionsmittel wirkt?

ernsthaft?

[aliquis]

5 H₂O₂ + I₂ -> 2 HIO₃ + 4 H₂O

Heureka!
Danke, mgritsch.

Bleibt nur noch die Frage: Was war bei meinem Schütt-Kipp- Remake los?

Ich habe 12 % Wasserstoffperoxid in reichlichem Überschuss zu wenig 0,1 M Iod-Kaliumiodid-Lösung gegeben, da KI ja auch Wasserstoffperoxid spaltet (erkennbar an den Sauerstoffblasen). Zugabe von etwas verd. Schwefelsäure beendet die Katalyse, setzt aber auch zusätzliches Iod frei und hält die o. g. Reaktion eher auf der linken Seite der Gleichung.
Man müsste es also nochmals mit wässriger Iod-Lösung ohne KI ausprobieren, auch wenn die dann ziemlich dünn wäre wegen der schlechten Löslichkeit.

Etwas Iodsäure muss aber wohl doch entstanden sein: als ich das nicht umgesetzte Iod mit Disulfit neutralisiert habe (Achtung: kleinste Portionen verwenden, da zuerst eine stark exotherme Reaktion mit überschüssigem Wasserstoffperoxid eintritt!), verschwand die Farbe des Iods irgendwann zunächst, um dann aber bei weiteren Disulfit-Zugaben jeweils schwach und vorübergehend zurückzukehren.

[mgritsch]

5 H₂O₂ + I₂ -> 2 HIO₃ + 4 H₂O

Heureka!
Danke, mgritsch.

Jetzt könnte man vor allem darauf Rücksicht nehmen dass die Iodsäure mit pKs 0,8 relativ stark ist, also IO3- und H+ vorliegt.

Man müsste es also nochmals mit wässriger Iod-Lösung ohne KI ausprobieren, auch wenn die dann ziemlich dünn wäre wegen der schlechten Löslichkeit.

Etwas Iod in Alkohol gelöst und ein paar Tropfen davon ins Wasser geht wunderbar.
Etwas NaHCO3 als Puffer dazu um die H+ abzufangen, und fertig. Alles einfache Logik…

Nächster logischer Schritt: das ganze als stöchiometrische Synthese von Iodat ausnutzen…

[aliquis]

Jepp, das wird ausprobiert.

Natron zum Abfangen der Protonen ist prima, hatte zunächst an Natronlauge gedacht, aber die gäbe mit Iod dann ja Hypoiodit....

In der beschriebenen Konstellation unter Verwendung der stöchiometrisch erforderlichen Mengen sollte ein recht reines Produkt zu gewinnen sein.
Früher habe ich Iodat immer mit Iodid und Chlorat in salzsaurer Lösung und anschliessender Neutralisation hergestellt, klappte auch gut, aber seit den strengeren Gesetzen von 2016 ist das ja leider nicht mehr möglich.
Die Permanganat-Methode hat mich wiederum nie wirklich überzeugt: viel Braunstein-Abfall, magere Ausbeute, nicht gut abzutrennende Verunreinigungen von Kaliumacetat und vor allem die Verschwendung des lange Zeit schwer erhältlichen Oxidationsmittels (mittlerweile wieder etwas einfacher zu bekommen - was noch wichtig werden könnte, falls irgendwann Hypochlorit & Co. verboten werden...).
Naja, und Disproportionierung von Hypoiodit ist auch nicht das Gelbe vom Ei: Iodid bekommt man nie ganz raus und stört dann furchtbar bei manchen Folgeverwendungen.

Begrenzender Faktor bei der Wasserstoffperoxid-Methode könnte - trotz der Ethanol-Krücke - die schlechte Wasserlöslichkeit von Iod bleiben - oder aber die Synthese in eine Wasserschlacht ausarten lassen, insbesondere, weil ja auch nur Wasserstoffperoxid mit max. 12 % zur Verfügung steht.
Aber Versuch macht kluch - schauen wir erst einmal, was das Unterfangen im Probierglasmaßstab ergibt...

[aliquis]

Gesagt, getan: ein Krümelchen Iod in ein ein paar Millilitern Brennspiritus gelöst, sowie eine Spatelspitze Natron direkt in etwa gleich viel 12 % iger Wasserstoffperoxid-Lösung, dann beide Lösungen vereinigt (jedoch ohne vorher die Tinktur noch in Wasser zu verdünnen).
Daraufhin kam es rasch zur einer Farbänderung von Hellbraun zu leuchtend Gelb (eine schwerer zu spaltende Anlagerungsverbindung von Iod an Ethanol?), welches jedoch verblasste und sich schließlich ganz entfärbte, wobei Kohlendioxid-Gas aus Natron und der entstandenen Iodsäure freigesetzt wird.
Auf Zugabe von Natriumdisulfit kehrt zunächst die leuchtend gelbe Farbe zurück, dann - nachdem alles Wasserstoffperoxid mit Disulfit abreagiert hat - schließlich auch das Hellbraun der Iod-Tinktur. Neben Schwefeldioxid riecht man auch etwas Acetaldehyd, welches sich vermutlich in der Hitze der Reaktion zwischen Disulfit und Peroxid aus Ethanol und Wasserstoffperoxid in einer Nebenreaktion gebildet haben dürfte.

Zur Bewertung als Synthese-Option für Iodat:
Ich muss vorwegschicken, dass ich wohl seit 35 Jahren nicht mehr mit alkoholischer Iod-Tinktur gearbeitet habe. Und die kam damals auch nur aus der Apotheke, selbst angesetzt habe ich sie nie, weil mir da noch kein elementares Iod zur Verfügung stand. Insofern hatte ich auch nicht ganz auf dem Schirm, dass sich Iod in Ethanol zwar wohl löst, aber dennoch merklich weniger und träger als in konzentrierter Kaliumiodid-Lösung. Hinzu kommen mögliche Nebenreaktionen des Ethanols mit Wasserstoffperoxid als Oxidationsmittel.
Synthesemethoden, die von vornherein ausschließlich von Iodid ausgehen, haben den charmanten Vorteil, dass deutlich mehr Iod-eintragende Substanz in wässriger Lösung vorgelegt werden kann. Dafür haben sie aber auch die o. g. Nachteile.
Grundsätzlich machbar ist die Synthese aus Iod und Wasserstoffperoxid aber durchaus. Jedoch begnüge ich mich hier mit der Bestätigung im kleinen Maßstab, da ich erst vor nicht allzu langer Zeit bei einem Händler, der seine Preise in dem Bereich noch nicht angepasst hat, alle meine Vorräte an Iod, Iodid und Iodat aufgestockt habe.
Wenn sich jemand an meiner statt an der Iodat-Synthese mithilfe von Wasserstoffperoxid versuchen möchte: nur zu, ich würde den Artikel mit Interesse lesen.

[lemmi]

... ein Blick in die elektrochemische Spannungsreihe um sowohl die mögliche Reaktion als auch deren Gleichung aufzustellen und eine Aussage zu treffen wie man die Reaktion ggfs "nach rechts" bringt:
IO3- + 6H+ + 5e- → 1/2 I2 + 3H2O (E0 = +1.195 V)
H2O2 + 2H+ + 2e- → 2H2O (E0 = +1.776 V)

Bei Redoxpotentialen bin ich immer unsicher wo da vorne und hinten ist.
Wenn die erste Reaktion ein höheres Potenzial hat als die zweite, wie kann dann Wasserstoffperoxid Iod zu Iodat oxidieren?

[Glaskocher]

Bei solchen Redoxreaktionen kommt es neben dem Potential auch auf die Anzahl der "verbrauchten" Protonen an. Deren Vorhandensein oder Fehlen kann man über den pH-Wert steuern. Der pH-Wert geht beim Iodat in sechster Potenz ins MWG ein und beim H2O2 nur in der Zweiten. Dadurch müßte sich ein pH-Bereich finden lassen, in dem man die Reaktion in die gewünschte Richtung "schieben" kann. Während die H2O2-Reaktion nach rechts läuft wird die Iodat-Reaktion nach Links geschoben. Das passiert umso stärker bei erhöhten pH-Werten.

[mgritsch]

Bei Redoxpotentialen bin ich immer unsicher wo da vorne und hinten ist.

Ja es stimmt dass es mitunter etwas verwirrend ist in welcher Richtung die geschrieben werden was aber immer zutrifft: die mit dem positiveren Wert ist das stärkere Oxidationsmittel = läuft in die Richtung wo sie Elektronen aufnimmt.

Wenn die erste Reaktion ein höheres Potenzial hat als die zweite, wie kann dann Wasserstoffperoxid Iod zu Iodat oxidieren?

„Hat“ oder „hätte“?
1,8 > 1,2 (gerundet) also ist Peroxid das stärkere Oxidationsmittel.

[mgritsch]

Bei solchen Redoxreaktionen kommt es neben dem Potential auch auf die Anzahl der "verbrauchten" Protonen an. Deren Vorhandensein oder Fehlen kann man über den pH-Wert steuern. Der pH-Wert geht beim Iodat in sechster Potenz ins MWG ein und beim H2O2 nur in der Zweiten.

Grundsätzlich richtig, aber in Bezug auf Schlüsse was die gesamte Reaktion zwischen den beiden betrifft darfst du nicht die Potenzen der beiden halbreaktionen unabhängig betrachten, sondern muss zuerst die Reaktion (in Bezug auf die e-) ausgeglichen sein, also:

5 H2O2 + I2 -> 2 H+ 2 IO3- + 4 H2O

Jetzt kann man das MWG anwenden und eine GG-Konstante definieren in der H+ Letztendlich zur zweiten Potenz eingeht. Aus der Differenz der E0 kann man deltaG und somit K für dieses Gleichgewicht auch direkt berechnen.

[lemmi]

„Hat“ oder „hätte“?
1,8 > 1,2 (gerundet) also ist Peroxid das stärkere Oxidationsmittel.

Ich glaub, ich muss Mal meinen Bildschirm putzen. Oder meine Brille. Ich habe 1,9 statt 1,19 gelesen