Определение концентрации фосфат-ионов

 

Метод основан на взаимодействии фосфатов с молибдатом в кислой среде с образованием фосфорно-молибденовой гетерополикислоты H₇[P(Mo₂O₇)₆]^.28H₂O восстановлением ее аскорбиновой кислотой в присутствии сурьмянововиннокислого калия до фосфорно-молибденового комплекса, окрашенного в голубой цвет.

Гетерополикислоты — соединения, состоящие из малого центрального атома, чаще всего фосфора, кремния, мышьяка и др., и координированных ионов, способных к полимеризации. Для фотометрического анализа наиболее часто применяются гетерополикислоты, содержащие в качестве координированных групп полиионы молибдена.

Гетерополикислоты образуются только в кислой среде. При нейтрализации раствора или в щелочной среде они разлагаются с образованием солей двух отдельных кислот, например Na₃PO₄ и Na₂MoO₄. Многие вещества, образующие комплексы с молибденом, также разрушают гетерополикислоты. Так, в присутствии ионов щавелевой кислоты, фтора и некоторых других веществ, связывающих молибден, фосфорномолибденовая гетерополикислота частично или полностью разрушается. При действии избытка фосфорной кислоты образуются бесцветные комплексы другого состава. Ионы хлора при большой их концентрации также разрушают гетерополикислоты, поэтому для подкисления раствора обычно пользуются азотной или серной кислотой.

Фосфорномолибденовая и кремнемолибденовая кислоты окрашены в желтый цвет. Колориметрическое определение кремния и фосфора основано на образовании этих соединений. При измерении оптической плотности раствора в видимом участке спектра желтый комплекс недостаточно поглощает свет, поэтому часто применяют методы, основанные на измерении оптической плотности раствора молибденовой сини, полученной после восстановления фосфорномолибденовой кислоты.

 

Рис.8. Спектр поглощения раствора синего фосфорномолибденового комплекса

На рис.8 приведен спектр поглощения раствора фосфорномолибденовой сини. Оптическую плотность лучше всего измерять при 650 — 750 нм. Чувствительность метода 0,005 мг фосфора в 25 мл конечного объема при толщине фотометрируемого слоя 5 см.

После окончания анализов в конце рабочего дня следует промывать фотометрические кюветы спиртом, так как восстановленная фосфоромолибденовая кислота очень хорошо пристает к стеклу.

Реактивы:

-Антимонилтартрат калия (сурьмянововиноокислый калий) 0,34 г антимонилтартрата калия помещают в стакан, растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды, переносят в мерную колбу на 500 мл и доводят до метки дистиллированной водой.

-серная кислота: В мерную колбу на 500 мл наливают 400 мл дистиллированной воды и осторожно приливают 70 мл концентрированной серной кислоты. После охлаждения раствор доводят до метки дистиллированной водой.

-аскорбиновая кислота. 2,16 г аскорбиновой кислоты помещают в стакан, растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды, переносят в мерную колбу на 100 мл, доводят до метки дистиллированной водой. Хранят в холодильнике.

-молибдат аммония. 3 г молибдата аммония помещают в стакан, растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды, переносят в мерную колбу на 100 мл и доводят до метки дистиллированной водой.

-смешанный реактив. Смешивают 125 мл раствора серной кислоты, 50 мл раствора молибдата аммония, 50 мл раствора аскорбиновой кислоты и 25 мл антимонилтартрата Смешанный реактив готовят непосредственно перед использованием.

Построение градуировочного графика

В мерные колбы на 50 мл внести 0,5, 1, 2, 3, 4 мл стандартного раствора фосфатов с концентрацией 0,01 мг/мл. Рассчитайте концентрации полученных растворов. К 50 мл пробы добавляют 5 мл смешанного реактива, перемешивают, добавляют 0,5 мл аскорбиновой кислоты. Смесь перемешивают. Через 15 мин измеряют оптическую плотность полученного раствора при длине волны 690 нм по отношению к холостому опыту с толщиной оптического слоя 5 см. Рассчитайте коэффициенты регрессии методом наименьших квадратов.

Ход определения:

Получите у преподавателя шифрованную пробу с фосфат-ионами. Проведите определение фосфатов методом добавки, методом стандартов, методом градуировочного графика.

К 50 мл пробы добавляют 5 мл смешанного реактива, перемешивают, добавляют 0,5 мл аскорбиновой кислоты. Смесь перемешивают. Через 15 мин измеряют оптическую плотность полученного раствора при длине волны 690 нм по отношению к холостому опыту. Опыт проведите в двукратной повторности.

Напишите уравнение реакции.

Проведите контроль сходимости между двумя параллельными определениями, воспроизводимости между полученными концентрациями двумя разными операторами, контроль точности методом добавки и стандартов.

Норматив точности 15%

Норматив сходимости 17%

Норматив воспроизводимости 12%

4.7. 4. Определение сождержания железа общего в воде с сульфосалициловой кислотой

В щелочной среде сульфосалициловая кислота с железом (Fe²⁺ и Fe³⁺) образует комплексное соединение желтого цвета. Окраска устойчива и позволяет определять железо фотометрически. Предел обнаружения методики составляет 0,1 мг/л. Определению мешают медь (>0,25 мг/л) и алюминий (>2 мг/л).

Сульфосалицилатный метод можно применять для определения железа в присутствии многих анионов, даже таких, как фосфаты, фториды и другие, которые мешают определению железа роданидным методом. Так как более прочные комплексы образуются при более высоком значении рН раствора, то и мешающее действие анионов сказывается значительно меньше. Сульфосалициловая кислота образует бесцветные комплексы с алюминием, оловом и некоторыми другими катионами. Эти катионы затрудняют определение железа, так как связывают часть реактивов. Поэтому в присутствии алюминия вводят избыток сульфосалициловой кислоты.

Трисульфосалицилатный комплекс железа образуется в щелочной среде (рН 8 — 11), которую создают при помощи аммиака. В виде желтого трисульфосалицилатного комплекса можно определять железо в присутствии фторидов и фосфатов. Медь связывают в комплекс тиосульфатом. Присутствие в растворе окислителей и особенно восстановителей нежелательно.

 

 

Рис 9. Спектры поглощения растворов сульфосалицилатных комплексов железа в зависимости от рН раствора

 

Реактивы

20 % раствор сульфосалициловой кислоты

хлорид аммония 2 М — 10,7 г растворяют в дистиллированной воде и доводят в мерной колбе на 100 мл до метки. Срок хранения — 1 неделя.

 

Построение градуировочного графика

В мерные колбы на 50 мл внести 0.5, 1.3, 2.5, 3.5, 5.0 мл стандартного раствора ионов железа с концентрацией 10 мг/л. Рассчитайте концентрации полученных растворов.

В колбе на 50 мл к 25 мл пробы добавить 1 мл NH₄Cl (2М), 1 мл сульфосалициловой кислоты (20%), 1мл аммиака (конц). Довести до метки (до 50 мл) дистиллированной водой. Через 15 минут фотометрировать с фиолетовым светофильтром (l=400 — 430 нм) с толщиной оптического слоя 5 см. Рассчитайте коэффициенты регрессии методом наименьших квадратов.

Ход определения

В колбе на 50 мл к 25 мл пробы добавить 1 мл NH₄Cl (2М), 1 мл сульфосалициловой кислоты (20%), 1мл аммиака (конц). Довести до метки (до 50 мл) дистиллированной водой. Через 15 минут фотометрировать с фиолетовым светофильтром (l=400 — 430 нм).

Измерьте оптическую плотность раствора относительно холостой пробы. Концентрацию раствора найдите по градуировочному графику. Опыт повторите в двукратной повторности.

Напишите уравнение реакции.

Проведите контроль сходимости между двумя параллельными определениями, воспроизводимости между полученными концентрациями двумя разными операторами, контроль точности методом добавки и стандартов.

Норматив точности 20%

Норматив сходимости 18%

Норматив воспроизводимости 15%

 

4.7. 5. Определение концентрации нитритов в воде с применением реактива Грисса (сульфаниловой кислоты и 1-нафтиламина)

Метод основан на способности первичных ароматических аминов в присутствии азотистой кислоты образовывать интенсивно окрашенные диазосоединения. Оптическую плотность образованного диазосоединения определяют при l =520 нм. Линейная зависимость между оптической плотностью растворов и концентрацией нитритов сохраняется в пределах от 0,007 до 0,350 мгN/л. Определению мешают окислители, восстановители и вещества, имеющие собственную окраску. Молярный коэффициент поглощения составляет 3,3 • 10⁴.

Реакция взаимодействия диазонитрованной в присутствии нитритов сульфаниловой кислоты с ароматическими аминами является одной из самых чувствительных реакций, с помощью которых могут быть обнаружены очень малые (единицы мкг/л) количества нитритных ионов.

Диазотирование необходимо вести в присутствии достаточного количества хлористоводородной или уксусной кислоты при комнатной температуре или при охлаждении. Кроме того, азосочетание необходимо проводить при возможно более слабой кислотности раствора.

45О 500 520, нм

Калибровочный график прямолинеен даже при значительных количествах нитрата — до 150 — 300 мкг/л; чувствительность методов составляет несколько микрограммов нитритного азота в 1 л.

В основе лежит реакция диазотирования сульфаниловой кислоты в пристутсвии 1-нафтиламина.

Схема реакции диазотирования:

Нужно отметить, что не только реактив Грисса (смесь сульфаниловой кислоты и 1-нафтиламина) необходимо хранить в холодильнике, но и саму реакцию следует проводить при температуре 5 ⁰С. При низкой температуре не происходит разложения соли диазония.

Реактивы:

12%-ная уксусная кислота. 25 мл ледяной уксусной кислоты довести дистиллированной водой до 200 мл.

Реактив Грисса. 10 г реактива Грисса растворяют в 100 мл 12%-ной кислоты.

Рабочий раствор нитритов: 0,001 мг/мл.

Построение градуировочного графика

В мерные колбы на 50 мл вносят 0, 1, 2, 5, 10,15 мл рабочего раствора нитритов, доводят каждый раствор до метки дистиллированной водой.

Найдите, каким концентрациям нитритов в мг/мл это соответствует. Затем в каждую колбу добавляют 2 мл реактива Грисса, раствор перемешивают и фотометрируют через 40 мин при 520 нм в кювете на 2 см относительно холостой пробы. Каждый раствор готовят в трехкратной повторности. Коэффициенты градуировочной прямой рассчитывают методом наименьших квадратов.

Ход определения

В мерную колбу на 50 мл помещают исследуемую пробу. Прибавляют 2 мл реактива Грисса, раствор перемешивают и фотометрируют через 40 мин при 520 им, в кювете на 2 см относительно нулевой пробы. Каждый раствор готовят в двукратной повторности. Напишите уравнение реакции.

Проведите контроль сходимости между двумя параллельными определениями, воспроизводимости между полученными концентрациями двумя разными операторами, контроль точности методом добавки и стандартов.

Норматив точности 8%

Норматив сходимости 6%

Норматив воспроизводимости 9%