ในวิชาเคมีค่าไอโอดีน ( IV ; หรือเรียกอีกอย่างว่าค่าการดูดซับไอโอดีน , เลขไอโอดีนหรือดัชนีไอโอดีน ) คือมวลของไอโอดีนในหน่วยกรัมที่ถูกใช้ไปโดยสารเคมี 100 กรัม เลขไอโอดีนมักใช้ในการกำหนดระดับความไม่อิ่มตัวในไขมันน้ำมันและแว็กซ์ในกรดไขมันความไม่อิ่มตัวส่วนใหญ่เกิดขึ้นในรูป ของพันธะ คู่ซึ่งมีปฏิกิริยาสูงต่อฮาโลเจน ในกรณีนี้คือไอโอดีน ดังนั้น ยิ่งค่าไอโอดีนสูงเท่าไร ก็ยิ่งมีพันธะไม่อิ่มตัวในไขมันมากขึ้นเท่านั้น^{[ 1 ]}จากตารางจะเห็นได้ว่าน้ำมันมะพร้าวมีความอิ่มตัวสูงมาก ซึ่งหมายความว่าเหมาะสำหรับการทำสบู่ในทางกลับกันน้ำมันลินซีดมีความไม่อิ่มตัวสูงทำให้เป็นน้ำมันแห้งตัวได้ดี เหมาะสำหรับการทำสี น้ำมัน

การหาค่าไอโอดีนเป็นตัวอย่างหนึ่งของการวัดปริมาณ_{ไอโอดีน}สารละลายไอโอดีนI₂มีสีเหลือง/น้ำตาล อย่างไรก็ตาม เมื่อเติมไอโอดีนลงในสารละลายที่จะทดสอบ หมู่เคมีใดๆ (โดยปกติในการทดสอบนี้คือ_{พันธะ} คู่ −C=C− ) ที่ทำปฏิกิริยากับไอโอดีนจะลดความเข้มหรือขนาดของสีลงอย่างมีประสิทธิภาพ (โดยการดึงI₂ออกจากสารละลาย) ดังนั้นปริมาณไอโอดีนที่จำเป็นเพื่อให้สารละลายคงสีเหลือง/น้ำตาลที่เป็นลักษณะเฉพาะนั้น สามารถนำมาใช้ในการหาปริมาณของหมู่เคมีที่ไวต่อไอโอดีนในสารละลายได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้องกับวิธีการวิเคราะห์นี้เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของไดไอโอโดแอลเคน (R และ R' แทนหมู่แอลคิลหรือหมู่สารอินทรีย์อื่นๆ):

${\displaystyle {\ce {R-CH=CH-R' + I2 -> R-CH(I)-CH(I)-R'}}}$

สารตั้งต้นแอลคีน ( RCH=CHR' ) ไม่มีสี และ ผลิตภัณฑ์ ออร์กาโนไอโอดีน ( RCHI−CHIR' ) ก็ไม่มีสีเช่นกัน

ในขั้นตอนทั่วไป กรดไขมันจะถูกบำบัดด้วยสารละลาย Hanuš หรือ Wijs ในปริมาณที่มากเกินไป ซึ่งเป็นสารละลายของไอโอดีนโมโนโบรไมด์ (IBr) และไอโอดีนโมโนคลอไรด์ (ICl) ในกรดอะซิติก บริสุทธิ์ ตามลำดับ จากนั้นไอโอดีนโมโนโบรไมด์ (หรือโมโนคลอไร ด์ ) ที่ไม่ทำปฏิกิริยาจะทำปฏิกิริยากับโพแทสเซียมไอโอไดด์เปลี่ยนเป็นไอโอดีน_I₂ซึ่งสามารถกำหนดความเข้มข้นได้โดย^การไทเทรตย้อนกลับด้วยสารละลายมาตรฐานโซเดียมไท_โอซัลเฟต₍ Na₂S₂O₃ ) ^[ ₂ ^{] [ 3 ]}

หลักการพื้นฐานของค่าไอโอดีนได้รับการแนะนำครั้งแรกในปี 1884 โดย AV Hübl ในชื่อ " Jodzahl " เขาใช้สารละลายไอโอดีนในแอลกอฮอล์โดยมีเมอร์คิวริกคลอไรด์₍ HgCl2 )และคาร์บอนเตตระคลอไรด์ ( CCl4 ) เป็นตัวทำละลายไขมัน^{[หมายเหตุ 1]} _{ไอโอดีน}ที่เหลือจะถูกไทเทรตกับสารละลายโซเดียมไทโอซัลเฟตโดยใช้แป้งเป็นตัวบ่งชี้จุดสิ้นสุด^{[ 4 ]}วิธีนี้ในปัจจุบันถือว่าล้าสมัยแล้ว

JJA Wijs ได้ปรับเปลี่ยนวิธีการของ Hübl โดยใช้ไอโอดีนโมโนคลอไรด์ (ICl) ในกรดอะซิติกบริสุทธิ์ ซึ่งต่อมาเป็นที่รู้จักในชื่อสารละลายของ Wijsโดยตัดรีเอเจนต์_HgCl2ออก ไป ^{[ 4 ]}ในทางกลับกัน J. Hanuš ใช้ไอโอดีนโมโนโบรไมด์ (IBr) ซึ่งมีความเสถียรมากกว่า ICl เมื่อป้องกันจากแสง โดยทั่วไป ไขมันจะถูกละลายในคลอโรฟอร์ม^{[หมายเหตุ 2]}และบำบัดด้วย ICl/IBr ส่วนเกิน ฮาโลเจนบางส่วนจะทำปฏิกิริยากับพันธะคู่ในไขมันไม่อิ่มตัว ในขณะที่ส่วนที่เหลือยังคงอยู่

${\displaystyle {\ce {R-CH=CH-R' + {\underset {(excess)}{ICl}}-> R-CH(I)-CH(Cl)-R' + {\underset {(remaining)}{ICl}}}}}$

จากนั้น เติมสารละลายโพแทสเซียมไอโอไดด์ (KI) ที่ อิ่มตัว ลงในส่วนผสมนี้ ซึ่งจะทำปฏิกิริยากับ ICl/IBr ที่เหลืออยู่เพื่อสร้างโพแทสเซียมคลอไรด์ (KCl) และไดไอโอไดด์ ( I₂ ₎

${\displaystyle {\ce {ICl + 2 KI -> KCl + KI + I2}}}$

หลังจากนั้นไอโอดีน₂ ที่ปลดปล่อยออกมา จะถูกไทเทรตกับโซเดียมไทโอซัลเฟตในที่ที่มีแป้ง เพื่อกำหนดความเข้มข้นของไอโอดีนที่ทำปฏิกิริยาโดยอ้อม^{[ 5 ]}

${\displaystyle {\ce {I2{}+ {\underset {(สีน้ำเงิน)}{แป้ง}}{}+ 2 Na2S2O3 -> 2 NaI{}+ {\underset {(ไม่มีสี)}{แป้ง}}{}+ Na2S4O6}}}$

ค่า IV (กรัม I/100 กรัม)คำนวณจากสูตร:

${\displaystyle {\textrm {IV}}={\frac {({\textrm {B}}-{\textrm {S}})\times {\textrm {N}}\times 12.69}{\textrm {W}}}}$

ที่ไหน:

• (B – S)คือผลต่างระหว่างปริมาตร (หน่วยเป็นมิลลิลิตร ) ของโซเดียมไทโอซัลเฟตที่จำเป็นสำหรับตัวอย่างควบคุมและตัวอย่างทดสอบ ตามลำดับ
• Nคือความเข้มข้นปกติของสารละลายโซเดียมไทโอซัลเฟตในหน่วย Eq/L;
• 12.69 คือตัวแปลงหน่วยจากmEqโซเดียมไทโอซัลเฟตเป็นกรัมของไอโอดีน ( น้ำหนักโมเลกุลของไอโอดีนคือ )126.9 กรัม/โมล );
• Wคือ น้ำหนักของตัวอย่างในหน่วยกรัม

การกำหนดค่า IV ตามวิธีของ Wijs เป็นวิธีอย่างเป็นทางการที่ได้รับการยอมรับในปัจจุบันตามมาตรฐานสากล เช่นDIN 53241-1:1995-05, AOCS Method Cd 1-25, EN 14111 และISO 3961:2018 ข้อจำกัดที่สำคัญประการหนึ่งคือ ฮาโลเจนไม่ทำปฏิกิริยาตามสัดส่วนกับพันธะคู่แบบคอนจูเกต (โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีมากใน น้ำมันแห้งบางชนิด) ดังนั้น วิธี Rosenmund-Kuhnhenn จึงให้การวัดที่แม่นยำกว่าในสถานการณ์นี้^{[ 6 ]}

เสนอโดย HP Kaufmann ในปี พ.ศ. 2478 โดยประกอบด้วยการโบรมีเนชัน ของพันธะคู่โดยใช้ โบรมีนส่วนเกินและโซเดียมโบรไมด์ ปราศจากน้ำ ที่ละลายในเมทานอลปฏิกิริยาเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของสาร ตัวกลาง โบรโมเนียมดังต่อไปนี้: ^{[ 7 ]}

จากนั้นโบรมีนที่ไม่ได้ใช้จะถูกรีดิวซ์เป็นโบรไมด์ด้วยไอโอไดด์ ( I ⁻ )

${\displaystyle {\ce {Br2 + 2 I- -> 2 Br- + I2}}}$

ตอนนี้ ปริมาณไอโอดีนที่เกิดขึ้นจะถูกกำหนดโดยการไทเทรตย้อนกลับด้วยสารละลายโซเดียมไทโอซัลเฟต

ปฏิกิริยาต้องดำเนินการในที่มืด เนื่องจากแสงกระตุ้นการก่อตัวของอนุมูลโบรมีน ซึ่งจะนำไปสู่ปฏิกิริยาข้างเคียงที่ไม่พึงประสงค์ และทำให้การบริโภคโบรมีนผิดพลาด^{[ 8 ]}

เพื่อวัตถุประสงค์ทางการศึกษา Simurdiak et al. (2016) ^{[ 3 ]}แนะนำให้ใช้ ไพ ริดิเนียมไตรโบรไมด์เป็นรีเอเจนต์โบรมีเนชันซึ่งปลอดภัยกว่าในชั้นเรียนเคมีและลดเวลาปฏิกิริยาลงอย่างมาก

วิธีนี้เหมาะสำหรับการกำหนดค่าไอโอดีนในระบบคอนจูเกต ( ASTM D1541) พบว่าวิธีของ Wijs/Hanuš ให้ค่า IV ที่ไม่แน่นอนสำหรับสเตอรอล บางชนิด (เช่นคอเลสเตอรอล ) และส่วนประกอบไม่อิ่มตัวอื่นๆ ของเศษส่วนที่ไม่สามารถเกิดสบู่ได้^{[ 9 ]}วิธีดั้งเดิมใช้ สารละลาย ไพริดีนไดโบรไมด์ซัลเฟตเป็นสารฮาโลเจนเนชันและใช้เวลาบ่ม 5 นาที^{[ 10 ]}

การวัดค่าไอโอดีนด้วยวิธีอย่างเป็นทางการนั้นใช้เวลานาน (เวลาในการบ่ม 30 นาทีด้วยสารละลาย Wijs) และใช้สารเคมีและตัวทำละลายที่เป็นอันตราย^{[ 3 ]} มีการเสนอวิธีการที่ไม่เปียกหลายวิธีสำหรับการกำหนดค่าไอโอดีน ตัวอย่างเช่น ค่าไอโอดีนของกรดไขมันบริสุทธิ์และอะซิลกลีเซอรอลสามารถคำนวณได้ทางทฤษฎีดังนี้: ^{[ 11 ]}

$IV = 2 × 126.92 × จำนวนพันธะคู่ × 100 × น้ำหนักโมเลกุล$

ดังนั้นค่า IV ของ กรด โอเลอิกกรดลิโนเลอิกและกรดลิโนเลนิกจึงเท่ากับ 90, 181 และ 273 ตามลำดับ ดังนั้นค่า IV ของส่วนผสมจึงสามารถประมาณได้ด้วยสมการต่อไปนี้: ^{[ 12 ]}

${\displaystyle {\textrm {IV}}_{\textrm {mixture}}=\sum A_{f}\times {\textrm {IV}}_{f}}$

โดยที่⁠ ⁠${\displaystyle A_{f}}$และ⁠ ⁠${\displaystyle {\text{IV}}_{f}}$คือปริมาณ (%) และค่าไอโอดีนของกรดไขมันแต่ละชนิดfในส่วนผสม ตามลำดับ

สำหรับไขมันและน้ำมัน ค่า IV ของส่วนผสมสามารถคำนวณได้จากโปรไฟล์องค์ประกอบของกรดไขมันตามที่กำหนดโดยโครมาโทกราฟีแก๊ส ( AOAC Cd 1c-85; ISO 3961:2018) อย่างไรก็ตาม สูตรนี้ไม่ได้คำนึงถึง สาร โอเลฟินิกในส่วนที่ไม่สามารถเกิด สบู่ได้ ดังนั้น วิธีนี้จึงใช้ไม่ได้กับน้ำมันปลา เนื่องจากน้ำมันปลาอาจมีสควาเลนในปริมาณมาก^{[ 13 ]}

IV สามารถทำนายได้จาก ข้อมูลสเปกโทรส โก ปี อินฟราเรดใกล้ FTIR และRamanโดยใช้อัตราส่วนระหว่างความเข้มของแถบν (C=C)และν (CH ₂ ) ^{[ 14 ] [ 15 ]}โปรตอน-NMRความละเอียดสูงยังให้การประมาณค่าพารามิเตอร์นี้ที่รวดเร็วและแม่นยำพอสมควร^{[ 16 ]}

แม้ว่าวิธีการวิเคราะห์สมัยใหม่ (เช่นGC ) จะให้ข้อมูลโมเลกุลที่ละเอียดกว่า รวมถึงระดับความไม่อิ่มตัว แต่ค่าไอโอดีนยังคงถือเป็นพารามิเตอร์คุณภาพที่สำคัญสำหรับน้ำมันและไขมัน นอกจากนี้ โดยทั่วไปแล้วค่าไอโอดีนยังบ่งชี้ถึงความคงตัวของออกซิเดชันของไขมัน ซึ่งขึ้นอยู่กับปริมาณความไม่อิ่มตัวโดยตรง พารามิเตอร์ดังกล่าวมีผลกระทบโดยตรงต่อกระบวนการ อายุการเก็บรักษา และการใช้งานที่เหมาะสมสำหรับผลิตภัณฑ์จากไขมัน นอกจากนี้ยังมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับอุตสาหกรรมน้ำมันหล่อลื่นและเชื้อเพลิง ใน ข้อกำหนด ไบโอดีเซลขีดจำกัดที่ต้องการสำหรับค่าไอโอดีนคือ 120 กรัม I2 _/ 100 กรัม ตามมาตรฐานEN 14214 ^{[ 17 ]}

IV ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการตรวจสอบกระบวนการทางอุตสาหกรรม เช่นการเติมไฮโดรเจนและการทอดอย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องมีการวิเคราะห์เพิ่มเติม เนื่องจาก IV ไม่สามารถแยกแยะไอโซเมอร์ แบบ ซิส / ทรานส์ ได้

G. Knothe (2002) ^{[ 12 ]}ได้วิจารณ์การใช้ IV เป็นข้อกำหนดความเสถียรต่อออกซิเดชันสำหรับผลิตภัณฑ์เอสเทอริฟิเคชันของไขมัน เขาตั้งข้อสังเกตว่าไม่เพียงแต่จำนวนเท่านั้น แต่ตำแหน่งของพันธะคู่ก็มีส่วนเกี่ยวข้องกับความไวต่อออกซิเดชันด้วย ตัวอย่างเช่นกรดลิโนเลนิก ที่มีตำแหน่ง บิส - อัลลิลิกสองตำแหน่ง (ที่คาร์บอนหมายเลข 11 และ 14 ระหว่างพันธะคู่ Δ9, Δ12 และ Δ15) มีแนวโน้มที่จะเกิดออกซิเดชันเองได้มากกว่ากรดลิโนเลอิก ที่มีตำแหน่ง บิส - อัลลิลิกหนึ่งตำแหน่ง (ที่ C-11 ระหว่าง Δ9 และ Δ12) ดังนั้น Knothe จึงได้แนะนำดัชนีทางเลือกที่เรียกว่า ตำแหน่งอัลลิลิกและ ตำแหน่ง บิส -อัล ลิลิกเทียบเท่า (APE และ BAPE) ซึ่งสามารถคำนวณได้โดยตรงจากผลลัพธ์การรวมของการวิเคราะห์โครมาโทกราฟี

ค่าไอโอดีนช่วยในการจำแนกน้ำมันตามระดับความไม่อิ่มตัวออกเป็นน้ำมันแห้ง เร็ว (IV > 150) (เช่นน้ำมันลินซีด น้ำมันตัง)น้ำมันกึ่งแห้งเร็ว (IV 125 – 150) ( น้ำมันถั่วเหลือง น้ำมันดอกทานตะวัน ) และน้ำมันไม่แห้งเร็ว (IV < 125) ( น้ำมันคาโนลาน้ำมันมะกอกน้ำมันมะพร้าว ) ตารางด้านล่างแสดงช่วงค่าไอโอดีนของน้ำมันและไขมันทั่วไปหลายชนิด

• ค่าความเป็นกรด
• ค่าอะมีน
• โครมาโทกราฟีแบบอาร์เจนเทชัน
• เลขโบรมีน
• ค่าอีพ็อกซี
• ค่าไฮดรอกซิล
• ค่าเปอร์ออกไซด์
• ค่าการเกิดสบู่

^{^} ปฏิสัมพันธ์ระหว่างเมอร์คิวริกคลอไรด์และไอโอดีนคลอไรด์คาดว่าจะผลิตสารออกฤทธิ์ของการฮาโลเจนเนชันคือ ICl ดังนี้: HgCl₂+ I₂→ HgClI + ICl ^{[ 33 ]}

^{^} ในระเบียบปฏิบัติสมัยใหม่ คลอโรฟอร์มถูกแทนที่ด้วยตัวทำละลายที่มีอันตรายน้อยกว่าและหาได้ง่ายกว่า เช่นไซโคลเฮกเซนและ2,2,4-ไตรเมทิลเพนเทน(ASTMD5768)