Визначення заліза в мінеральній питній воді.

Метод заснований на утворенні забарвленої комплексної сполуки ферум(III)сульфосаліцилату кислоти. Залежно від рН утворюються комплекси різного забарвлення: червоно-фіолетовий (при рН 1.8 – 2.5), червоний (при рН 4-6), жовтий (при рН 8-11).

Порядок роботи
1. Ми приготували вихідний стандартний розчин залізо-амонійних галогенів. Наважку 0.086 г солі розчинили у колбі на 1000мл, підкислили сульфатною кислотою до рН 1.8-2.5 (за рН-метром), об`єм розчину довели водою до позначки і перемішали(розчин А). Він містить 0.01 мг/мл заліза(III).
2. Розбавили розчин А і підготували стандартні розчини феруму(III) для фотоколориметрування.
Для цього в 6 мірних колбах місткістю 50мл помістили послідовно 0,2,4,6,8,10мл розчину А.
В кожну колбу + 3мл розчину сульфосаліцилової к-ти та 1 мл сульфатної к-ти. Об`єм розчину в колбах довели до позначки та перемішали. Одержані забарвлені в червоно-фіолетовий колір розчини містять відповідно 0; 0.02; 0.04; 0.06; 0.08; 0.1мл феруму(III).
3. Виміряли оптичну густину одержаної серії розчинів в один см кювети при довжині хвилі 510 нм відносно розчину, що не містить йонів феруму:А1=0

А2=0.015
А3=0.027
А4=0.043
А5=0.056
А6=0.071

 

5. Привотували розчин для фотоколориметрування, який містить досліджувану мінеральну воду. У мірну колбу місткістю 50мл помістили 25 мл досліджуваної води, додали 3мл розчину сульфосаліцилатної к-ти та 1 мл сульфатної к-ти, V розчину довели до позначки та перемішали і виміряли оптичну густину одержаного розчину, які дорівнюють для першого зразка – 0.003, для другого – 0.004, для третього – 0.003
Виконавши дослід, ми побачили, що у данних зразках води заліза міститься приблизно однаково та набагато менше ніж у розчині А1. Це є хорошими показниками. [12]

 

 

Розділ 2

Хімічні властивості та методи дослідження води

1.1 Хімічні властивості води

Вода́, Н2O — хімічна речовина у вигляді прозорої безбарвної рідини без запаху і смаку, (в нормальних умовах). У природі існує у трьох агрегатних станах — твердому (лід), рідкому (вода) і газоподібному (водяна пара). Молекула води складається з одного атома оксигену і двох атомів гідрогену. Атоми гідрогену розташовані в молекулі так, що напрямки до них утворюють кут 104,45o із вершиною в центрі атома оксигену. Таке розташування зумовлює молекулі води дипольний момент у 1,844 Дебая. При заміні атомів гідрогену (протонів) на атоми дейтерію утворюється модифікація, яка називається важкою водою

 

Хімічний склад природних вод (атмосферних опадів, поверхневих, підземних, морських) є комплексом розчинених газів, мінеральних солей та органічних сполук, до якого входять майже всі відомі хімічні елементи. Сучасні фізико-хімічні методи дають змогу визначити понад 80 елементів, присутніх у гідросфері Землі. Проте, багато елементів міститься у природних водах у надзвичайно малих кількостях, які неможливо виявити внаслідок недостатньої чутливості методів аналізу.

Хімічний склад природних вод у гідрохімії при дослідженнях умовно поділяється на 7 груп:

1. розчинені гази — кисень, азот, сірководень, діоксид вуглецю та ін.;

2. головні (основні) іони (макрокомпоненти): аніони — гідрокарбонати (HCO−3), сульфати (SO2−4), хлориди (Cl⁻); катіони — кальцій (Ca²⁺), магній (Mg²⁺), калій (K⁺), натрій (Na⁺);

3. біогенні речовини — сполуки азоту (NO−2, NO−3, NH+4), фосфору (PO3−4), кремнію, заліза;

4. органічні речовини — різноманітні органічні сполуки, які належать до органічних кислот, складних ефірів, гумусових речовин, азотовмісних сполук (білки, амінокислоти) тощо;

5. мікроелементи — всі метали, крім тих, що увійшли до головних іонів;

6. радіоактивні елементи — виділені в окрему групу з мікроелементів, враховуючи специфіку походження, фізичні властивості та вплив на життєдіяльність організмів;

7. специфічні забрудювальні речовини — пестициди, синтетичні поверхнево-активні речовини, феноли, нафтопродукти тощо. [1]

 

У природі вода відіграє надзвичайно важливу роль. Важливими є процеси кругообігу води в природі — випаровуючись, вода переноситься на величезні відстані і там випадає у вигляді дощу і снігу. Вологість повітря і кількість атмосферних опадів є найважливішими факторами, що регулюють клімат і погоду.

Вода має величезне значення в житті людини, тварин і рослин. Вона потрібна рослинам для розчинення поживних речовин ґрунту. Нестача води у ґрунті призводить до погіршення живлення рослин і зниження врожаю сільськогосподарських культур. Тому для забезпечення у ґрунті води здійснюють цілий комплекс агрохімічних заходів.

Сукупність процесів всмоктування, розподілу, споживання та виділення води й солей в організмі людини (і тварин) називається водно-сольовим обміном. Він забезпечує стабільність осмотичної концентрації, іонного складу та кислотно-лужної рівноваги всередині організму.

Усі процеси травлення і засвоєння їжі людиною і тваринами відбуваються у водному середовищі. Надмірна втрата води організмом (до 10 — 20 %) може призвести до загибелі. Щоденна потреба дорослої людини у воді становить 2,5—4 дм³. Вода є одним з шести основних харчових елементів здорового харчування людини поряд з вуглеводами, білками, жирами, вітамінами і мінералами.

 

Хімічні властивості води залежать від фізичної природи її атомів, а також способів їх об’єднання в молекулу і подальшої угруповання утворилися молекул. Так як вона постійно контактує з різними речовинами, вода є розчином з дуже складним складом. Більш того, вона проявляється себе як прекрасний розчинник, оскільки вона здатна розчинити і рідини, і тверді тіла, і гази.

 

На сьогоднішній день дослідники розкривають все більш складні і тонкі механізми організації водної маси. Її вважають найбільш важким з’єднанням зі всіх речовин, відомих фізикам і хімікам. За хімічним складом вода може і не відрізнятися, але при цьому вона матиме різний вплив на організм людини, так як формувалася вона в певних умовах.

Хімічні властивості води також залежать про її молекулярної структури. Зокрема, молекула води складається з трьох атомів, які сформовані у вигляді рівнобедреного трикутника. У його вершині знаходиться атом кисню, тоді як в основі лежать два атоми водню. При цьому валентний кут з’єднання НОН дорівнює 104,31 °.[10]

Молекули води мають вкрай високу полярність. Тому це речовина в реальності складається не тільки з простих молекул виду H 2 O, але і зі складних агрегатів (формула - (H 2 O) n).

У хімічному плані вода дуже активна, вона вступає в реакції з багатьма іншими речовинами, навіть при звичайних температурах. При взаємодії з оксидами лужних, а також лужноземельних металів вона утворює основи. Вода також здатна розчиняти в собі широкий спектр хімічних речовин - солі, кислоти, основи, деякі гази. За це властивість її часто називають універсальним розчинником.

 

Вода реагує з багатьма металами з виділенням водню:

 

2Na + 2H2O = H2 + 2NaOH (бурхливо)

 

2K + 2H2O = H2 + 2KOH (бурхливо)

 

3Fe + 4H2O = 4H2 + Fe3O4 (тільки при нагріванні)
Не всі, а тільки досить активні метали можуть брати участь в окисно-відновних реакціях цього типу. Найбільш легко реагують лужні і лужноземельні метали I і II груп.

 

З неметалів з водою реагують, наприклад, вуглець і його водневе з'єднання (метан). Ці речовини набагато менш активні, ніж метали, але все ж здатні реагувати з водою при високій температурі:

 

C + H2O = H2 + CO (при сильному нагріванні)

 

CH4 + 2H2O = 4H2 + CO2 (при сильному нагріванні)

Деякі оксиди металів також можуть вступати в реакції з'єднання з водою. Приклади таких реакцій ми вже зустрічали:

 

CaO + H2O = Ca(OH)2

 

гідроксид кальцію (гашене вапно)

 

Не всі оксиди металів здатні реагувати з водою. Частина з них практично не розчинна у воді і тому з водою не реагує. Ми вже зустрічалися з такими оксидами. Це ZnO, TiO2, Cr2O3, з яких готують, наприклад, стійкі до води фарби. Оксиди заліза також не розчинні у воді і не реагують з нею

 

Особлива реакція води - синтез рослинами крохмалю (C6H10O5) n і інших подібних з'єднань (вуглеводів), яка відбувається з виділенням кисню:

 

6n CO2 + 5n H2O = (C6H10O5) n + 6n O2 (при дії світла) [7]