Yodometría: dos reacciones y un balance de cantidades

Una valoración yodométrica encadena dos reacciones: el analito libera yodo a partir de yoduro y después ese yodo consume tiosulfato. El volumen final informa sobre el analito mediante las dos proporciones. Saltarse una de ellas cambia la respuesta aunque se hayan convertido correctamente los mililitros a litros.

Trabajaremos con yodato, IO₃⁻, en ejercicios originales y teóricos. Suponemos un medio ácido adecuado, yoduro en exceso, reacciones cuantitativas y ausencia de otras especies oxidantes o reductoras. El sistema permanece cerrado respecto al yodo hasta su valoración. No se proporciona un procedimiento experimental ni una indicación de uso de los reactivos.

Sigue los electrones y después las especies

El yodo del yodato tiene número de oxidación +5. Al convertirse en I₂ termina en cero: acepta cinco electrones por átomo. Otros átomos de yodo, que proceden del yoduro, pasan de −1 a cero y ceden esos electrones.

La reacción global ajustada es:

IO₃⁻ + 5 I⁻ + 6 H⁺ → 3 I₂ + 3 H₂O.

Comprueba el inventario: seis átomos de yodo a cada lado, tres oxígenos y seis hidrógenos. La carga inicial es −1 −5 +6 = 0; la final también es cero. Por cada mol de yodato se forman tres moles de I₂.

Después ocurre I₂ + 2 S₂O₃²⁻ → 2 I⁻ + S₄O₆²⁻. El yodo vuelve a yoduro y el tiosulfato se oxida a tetrationato. Un mol de I₂ consume dos moles de tiosulfato. La cadena completa da seis moles de tiosulfato por mol de yodato.

El capítulo de David Harvey sobre valoraciones redox explica las valoraciones indirectas mediante yodo. Las relaciones utilizadas aquí se comprueban por conservación de átomos y carga; los datos y soluciones son originales.

Ejercicio 1: concentración de una disolución de yodato

Enunciado. Una alícuota de 20,00 mL de disolución de IO₃⁻ libera yodo que consume 24,00 mL de tiosulfato 0,0500 mol/L. Calcula la concentración de yodato.

Paso 1. Moles medidos. n(S₂O₃²⁻) = 0,0500 × 0,02400 = 0,001200 mol.

Paso 2. Reconstruye el yodo. n(I₂) = 0,001200/2 = 0,000600 mol.

Paso 3. Reconstruye el yodato. n(IO₃⁻) = 0,000600/3 = 0,000200 mol. Es lo mismo que dividir directamente los moles de tiosulfato entre seis, una vez justificado el factor.

Paso 4. Usa el volumen representado. La concentración original era 0,000200/0,02000 = 0,0100 mol/L.

Los 24,00 mL de la bureta sirven para obtener los moles de tiosulfato. Los 20,00 mL de alícuota sirven para obtener la concentración del yodato. El volumen total del recipiente después de añadir reactivos no reemplaza al volumen de muestra representado.

Comprueba a la inversa: 20,00 mL a 0,0100 mol/L contienen 0,000200 mol de yodato. Requieren 0,001200 mol de tiosulfato, que a 0,0500 mol/L ocupan 24,00 mL.

Ejercicio 2: riqueza de una muestra que contiene KIO₃

Enunciado. Una muestra de 0,500 g que contiene KIO₃ y sustancias inertes se disuelve y lleva a 100,0 mL. Una alícuota de 10,00 mL requiere 12,00 mL de tiosulfato 0,100 mol/L tras liberar yodo. Usa M(KIO₃) = 214,0 g/mol.

Paso 1. Alícuota. El consumo de tiosulfato es 0,100 × 0,01200 = 0,001200 mol. Corresponde a 0,000200 mol de yodato y, por la fórmula de la sal, a 0,000200 mol de KIO₃.

Paso 2. Muestra completa. Los 10,00 mL son una décima parte del matraz. Hay 0,00200 mol de KIO₃ en la muestra completa.

Paso 3. Masa. 0,00200 × 214,0 = 0,428 g de KIO₃.

Paso 4. Porcentaje. 100 × 0,428/0,500 = 85,6 %.

Ese resultado depende de que el resto no libere yodo ni lo consuma y de que el tratamiento represente todo el yodato. Si una sustancia diferente también oxidara yoduro, el consumo podría atribuir al KIO₃ una cantidad que no le corresponde. La selectividad es una condición del modelo, no una propiedad que se pueda demostrar con esta única lectura.

Ejercicio 3: corrige un blanco sin contarlo dos veces

Enunciado. En un modelo con una contribución de fondo reproducible, la muestra consume 15,60 mL de tiosulfato 0,0800 mol/L y el blanco, preparado sin muestra pero con los mismos otros reactivos, consume 0,60 mL. La alícuota de muestra era de 25,00 mL. El enunciado establece que la contribución del blanco es aditiva. Calcula la concentración de yodato.

Paso 1. Volumen neto. 15,60 − 0,60 = 15,00 mL. Como se usa el mismo valorante y su concentración es constante, aquí la resta de volúmenes equivale a restar sus cantidades de tiosulfato.

Paso 2. Cantidad atribuible a la muestra. 0,0800 × 0,01500 = 0,001200 mol de tiosulfato.

Paso 3. Analito. 0,001200/6 = 0,000200 mol de yodato.

Paso 4. Concentración. 0,000200/0,02500 = 0,00800 mol/L.

Sin corregir el blanco saldría 0,00832 mol/L, un 4,0 % más que el valor corregido. La diferencia es 0,00032 mol/L; no son 4,0 puntos porcentuales de riqueza porque aquí se está comparando una concentración con otra.

Un blanco no elimina todas las interferencias. La resta anterior es válida porque se ha declarado una contribución aditiva comparable. Si el comportamiento cambia al introducir la muestra, no basta con restar cualquier volumen obtenido en otro recipiente.

Yodo y triyoduro conservan la proporción útil

En presencia de yoduro puede escribirse I₂ + I⁻ ⇌ I₃⁻. Si representamos el yodo como triyoduro, la segunda reacción pasa a ser I₃⁻ + 2 S₂O₃²⁻ → 3 I⁻ + S₄O₆²⁻. Siguen siendo dos moles de tiosulfato por unidad de triyoduro formada a partir de una de I₂.

No añadas un factor tres porque aparezcan tres átomos en I₃⁻. Uno era el yoduro que se asoció al I₂; el balance redox y la carga mantienen la misma equivalencia analítica.

La valoración con permanganato y hierro permite comparar una reacción directa con esta cadena indirecta. Puedes practicar el seguimiento de cantidades con la hoja de estequiometría.

Preguntas frecuentes

¿Por qué un mol de yodato consume seis de tiosulfato?

Porque libera tres moles de I₂ y cada mol de I₂ consume dos moles de tiosulfato en las reacciones planteadas.

¿La presencia de triyoduro añade un factor tres?

No. Una unidad de I₃⁻ formada por asociación de I₂ e I⁻ sigue consumiendo dos moles de tiosulfato. Hay que conservar también carga y electrones.

¿Se puede restar siempre el volumen de un blanco?

Solo cuando su contribución sea comparable y la corrección esté justificada. En el tercer ejercicio se declara que el fondo es reproducible y aditivo.

Justifica el factor seis antes de usar la bureta

Reconstruye una vez la cadena tiosulfato, yodo y yodato. Después revisa qué fracción de muestra representa cada alícuota y si existe una corrección de fondo explícita. Para continuar con análisis y redox, consulta Química de Andalucía, disponible para compra en la ficha del curso. Elige tu comunidad y comprueba sus instrucciones oficiales; esta práctica amplía el razonamiento químico sin afirmar que este método aparezca en todos los exámenes.