Лабораторная работа № 17 Фотометрическое определение нитратов с салицилатом натрия

Сущность метода. В среде концентрированной серной кислоты нитрат-ионы реагируют с салицилатом натрия, образуя смесь 3- нитросалициловой и 5-нитросалициловой кислот, соли которых в щелочной среде имеют желтую окраску.

     Без разбавления или концентрирования нитрат-ионы можно определить в концентрациях от 0,1 до 20 мг/дм³.

Мешающие вещества.  Мешают определению окрашенные органические вещества, тяжелые металлы, железо в концентрации больше 5 мг/дм³. Их можно предварительно удалить обработкой пробы суспензией гидроксида алюминия.

Реактивы и оборудование

Салицилат натрия, 0,5 %-ный раствор, всегда свежеприготовленный

Серная кислота концентрированная, плотность 1,84 г/см³, х.ч.

Раствор гидроксида натрия и сегнетовой соли: растворяют 400 г гидроксида натрия      и 60 г сегнетовой соли в дистиллированной воде, охлаждают, разбавляют до 1 дм³

Гидроксид алюминия, суспензия

Нитрат калия, раствор с концентрацией нитрат-иона 0,1 мг/ см³ (раствор А)

Нитрат калия, раствор с концентрацией нитрат-иона 0,01 мг/ см³ (раствор Б), готовится в день анализа разбавлением раствора А в 10 раз)

Бюретка

Мерные колбы на 50 см³

Фарфоровые чашки

Водяная баня

Мерные пробирки

Стеклянные палочки

Мерный цилиндр

Мерные пробирки

Коническая колба

Воронка для фильтрования

Фильтровальная бумага

Ход определения.

Построение градуировочного графика. В фарфоровые чашки вносят

0; 1; 5; 10; 15; 20 см³ рабочего стандартного раствора Б с концентрацией нитратов 0,01 мг/см³, что соответствует содержанию нитратов 0 –0,01 – 0,05 – 0,1 –0,15 –0,2 мг, добавляют по 1 см³ раствора салицилата натрия и выпаривают на водяной бане досуха (не перегревать!). После охлаждения сухой остаток смачивают 1 см³ концентрированной серной кислоты, тщательно растирают его стеклянной палочкой и оставляют на 10 мин. Затем содержимое чашки разбавляют 15 см³ дистиллированной воды, переносят количественно в мерную колбу вместимостью 50 см³, обмывая стенки чашки дистиллированной водой. Приливают 7 см³ раствора гидроксида натрия и сегнетовой соли, доводят дистиллированной водой до метки и полученный окрашенный раствор фотометрируют при l = 410 нм (фиолетовый светофильтр), пользуясь кюветами с толщиной слоя 2 см. Окраска устойчива в течение 10 мин после прибавления раствора гидроксида натрия, в дальнейшем окраска изменяется. В качестве раствора – фона используют холостой (нулевой) раствор, полученный из дистиллированной воды, проведенной через весь анализ. Строят калибровочный график в координатах оптическая плотность – содержание нитратов (мг).

Определение концентрации нитратов в воде.  Если анализируемая вода содержит окрашенные органические вещества, отбирают 75 см³пробы, прибавляют 2 см³ суспензии гидроксида алюминия, тщательно перемешивают, оставляют на несколько минут и фильтруют, отбрасывая первые порции фильтрата. В фарфоровую чашку помещают 10 см³ фильтрата (или первоначальной пробы, если обработку гидроксидом алюминия не проводили), прибавляют 2 см³ раствора салицилата натрия и выпаривают на водяной бане досуха. Сухой остаток обрабатывают так же, как и при построении градуировочного графика.

  Расчет. Содержание нитратов Х (мг/дм³) рассчитывают по формуле:

 где С – содержание нитратов, найденное по калибровочному графику, мг;

V _пробы – объем пробы воды, взятой для анализа, см³;

1000 – пересчет на 1 дм³, коэффициент для перехода от см³ к дм³.

 

Лабораторная работа № 18

  Фотоколориметрическое определение нитритов по Гриссу

Сущность метода. Нитриты находят колориметрическим методом с помощью реактива Грисса, который представляет собой смесь сульфаниловой кислоты и a - нафтиламина. Эти вещества между собой без нитритов не взаимодействуют. В кислой среде нитриты образуют азотистую кислоту, которая реагирует с сульфаниловой кислотой с образованием диазосоединения,

 

которое вступает в реакцию с a - нафтиламином с образованием красителя красного цвета.

Количество образующегося красителя определяется содержанием нитритов в воде.

Без разбавления пробы этим методом можно установить от 0,001 до

0,6 мг нитритов в 1 дм³ воды с точностью 0,002 мг/дм³. При большем содержании нитритов исследуемую воду необходимо разбавлять.

Мешающие вещества. Определению мешают взвешенные вещества, мутность, окраска воды, а также сильные окислители и восстановители. Обычно мутность и цветность удаляют фильтрованием и коагулированием. К 300 см³ пробы прибавляют 0,5 г активированного угля или гидроксида алюминия (0,5 г сухого препарата или 2-4 см³ суспензии), перемешивают, отстаивают 15 – 20 мин и фильтруют. Влияние окислителей и восстановителей в сильнозагрязненных водах устраняют соответствующим разбавлением пробы дистиллированной водой. Высокая чувствительность метода требует, чтобы дистиллированная вода и все реактивы не были загрязнены нитритами.

Реактивы и оборудование

 Все реактивы готовятся на дистиллированной воде, не содержащей нитритов.

Реактивы для подготовки дистиллированной воды без содержания нитритов:

Серная кислота конц.

Сульфат марганца, 50% раствор

Перманганат калия, 0,04% раствор

Оксалат аммония 0,09% раствор

Дистиллированная вода, не содержащая нитритов. К 1дм³ дистиллированной воды приливают 1 см³ концентрированной серной кислоты, затем добавляют 0,2 см³ 50%-ного раствора MnSO₄ и 3 см³ 0,04%-ного раствора KMnO₄. Жидкость должна стать розовой. Через 15 мин ее обесцвечивают, прибавляя по каплям 0,09%-ный раствор оксалата аммония.

Нитрит натрия с концентрацией нитрит-иона 0,1 мг/см³ (раствор А): навеску 0,1497 г NaNO₂  ч.д.а., высушенного при 105⁰C, растворяют в дистиллированной воде в колбе на 1 дм³, затем объем колбы доводят водой до метки. Раствор консервируют добавлением 1см³ хлороформа и сохраняют в холодном месте; он устойчив в течение месяца.

Нитрит натрия с концентрацией нитрит-иона 0,01мг/см³ (раствор Б): 10см³ раствора А помещают в колбу мерную на 100 см³  и доводят объем колбы до метки дистиллированной водой. Раствор должен быть всегда свежеприготовленным

Уксусная кислота,  12 % раствор: в мерную колбу на 1 дм³ налить 2/3 дистиллированной воды, затем прилить 128 см³ концентрированной уксусной кислоты довести объем колбы водой до метки 

Реактив Грисса, 10 % раствор: 10г реактива Грисса растворить в 90см³ 12% раствора уксусной кислоты (или a - нафтиламин, 10% раствор, сульфаниловая кислота, 10% раствор, раствор ацетата натрия для получения реактива Грисса в ходе анализа)

Пипетки мерные  на 10 см³, 2 см³

Мерные колбы на 50 см ³

Ход определения

Построение градуировочного графика. В мерные колбы на 50 см³ вносят 1; 3; 5; 10; 15; 20; 25 см³ рабочего раствора с концентрацией 0,01мг/см³ NO₂^– и доливают дистиллированную воду примерно до 40-45см³. Прибавляют по 2 см³ реактива Грисса и доводят объем до метки дистиллированной водой, перемешивают. Концентрации полученных растворов равны 0,0002; 0,0006; 0,001; 0,002; 0,003; 0,004; 0,005 мг/см³, соответственно. Через 40 минут на фотоколориметре определяют оптическую плотность при длине волны λ=510нм по отношению к раствору-фону. Оптическую плотность растворов измеряют в кюветах с толщиной слоя 10мм и строят калибровочный график в координатах оптическая плотность – содержание нитритов, мг/см³.

Определение нитритов в пробе. 100 см³ исследуемой воды фильтруют и при необходимости осветляют. В мерную колбу на 50 см³ отбирают аликвоту 25см³ анализируемой воды, прибавляют 2 см³ реактива Грисса и доводят до метки дистиллированной водой. Окраска раствора появляется через 40 минут и сохраняется неизменной в течение 3 часов. Через 40 минут растворы фотометрируют при длине волны λ= 510 нм по отношению к раствору-фону.

Расчет. Содержание нитритов (Х) в мг/дм³ рассчитывают по формуле:

,

где     С – концентрация нитритов, найденная по графику, мг/см³;

А – объем раствора, приготовленного для фотометрирования, см³;

V_пробы – объем воды, взятой для анализа, см³;

1000 – пересчет на 1 дм³, коэффициент для перехода от см³ к дм³.

.

Фосфаты

Под общим фосфором понимают сумму минерального и органического фосфора. Основным фактором, определяющим концентрацию фосфора в воде, так же, как и в случае азота, является обмен между его минеральными и органическими формами, с одной стороны, и живыми организмами – с другой. Соединения минерального фосфора поступают в природные воды в результате выветривания и растворения пород, содержащих ортофосфаты (апатиты и фосфориты), с поверхности водосбора в виде минеральных удобрений с поверхностным стоком с полей, со стоками с ферм (0,01- 0,05 кг/сутки на одно животное), с недоочищенными или неочищенными бытовыми сточными водами (0,003-0,006 кг/сутки на одного жителя), с некоторыми производственными отходами, а также образуются при биологическом разложении остатков животных и растительных организмов. Фосфор – важнейший биогенный элемент, чаще всего лимитирующий продуктивность водоемов. Поэтому поступление избытка соединений фосфора, особенно в непроточные и малопроточные водоемы, приводит к эфтрофикации (см. раздел 1.5).

Поэтому определение содержания общего фосфора (растворенного и взвешенного в виде органических и минеральных соединений) включено в программы обязательных наблюдений за составом природных вод. Фосфор является важнейшим показателем трофического статуса природных водоемов.

Основной формой неорганического фосфора при значениях рН водоема больше 6,5 является ион НРО₄^2– (около 90 %). В кислых водах неорганический фосфор присутствует преимущественно в виде Н₂РО₄^–.

Концентрация общего растворенного фосфора в незагрязненных природных водах изменяется от 5 до 200 мкг/дм ³. Концентрация фосфатов в природных водах очень мала - сотые, редко десятые доли миллиграммов фосфора в 1 дм³, в загрязненных водах она может достигать нескольких миллиграммов в 1 дм³. Содержание соединений фосфора подвержено значительным сезонным колебаниям. Минимальные концентрации фосфора в поверхностных водах наблюдаются обычно весной и летом, максимальные – осенью и зимой.

 

Лабораторная работа № 19

  Фотоколориметрическое определение фосфатов

 

Сущность метода. Метод основан на взаимодействии фосфат-ионов в кислой среде с молибдатом аммония и образованием фосфорно-молибденовой гетерополикислоты, которая восстанавливается аскорбиновой кислотой в присутствии сурьмяно-виннокислого калия до фосфорно-молибденового комплекса, окрашенного в голубой цвет. Максимум светопоглощения соответствует длине волны λ = 690 нм.

При проведении определения в кюветах с толщиной слоя 5 см методика позволяет определять фосфат-ионы в воде при массовой концентрации от 0,05 до 1 мг/дм³ РО₄^3–. Если массовая концентрация фосфат-ионов в анализируемой пробе превышает верхнюю границу, то допускается разбавление пробы таким образом, чтобы концентрация фосфат-ионов соответствовала данному диапазону.

Точность определения фосфатов в этом диапазоне концентраций составляет ± 0,01– 0,02 мг /дм³; чувствительность 0,01 мг/дм³.

Реактивы и оборудование

Фотоэлектроколориметр

Колбы мерные объемом 50, 100, 500, 1000см³

Фильтры беззольные «синяя лента»

Воронки лабораторные стеклянные

Бюретки объемом 25 см³

Стаканы объемом 100 или 200 см³

Пипетки мерные 1 см³,  5 см³

Стандартный раствор с концентрацией фосфат-иона 0,1 мг/см³ (раствор А): 0,1432 г КН₂РО₄ помещают в стакан, растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды, переносят в мерную колбу на 1000 см³ и доводят до метки дистиллированной водой.

Стандартный раствор с содержанием фосфат- ионов 1 мкг/см³ (раствор Б): 1 см³ раствора А с концентрацией фосфат-иона 0,1 мг/см³ помещают в мерную колбу на 100 см³ и доводят до метки дистиллированной водой. Рабочий стандартный раствор готовят в день употребления.

Раствор молибдата аммония. 3 г молибдата аммония помещают в стакан, растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды, переносят в мерную колбу на 100 см³ и доводят до метки дистиллированной водой. В случае появления мути раствор следует отфильтровать. Раствор хранят в полиэтиленовой бутыли.

Раствор аскорбиновой кислоты. 16 г аскорбиновой кислоты помещают в стакан, растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды, переносят в мерную колбу на 100 см³ и доводят до метки дистиллированной водой. Раствор хранят в холодильнике в течение 3-х недель.

Раствор антимонилтартрата калия. 0,34 г антимонилтартрата калия помещают в стакан, растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды, переносят в мерную колбу на 500 см³ и доводят до метки дистиллированной водой.

Раствор серной кислоты. В мерную колбу на 500 см³ наливают 240 см³ дистиллированной воды и осторожно приливают 70 см³ концентрированной серной кислоты. После охлаждения раствор доводят до метки дистиллированной водой.

Смешанный реактив. Смешанный реактив готовят непосредственно перед использованием, предварительно определив необходимый объем данного реактива на день работы. В колбе с притертой пробкой смешивают 50 см³ раствора серной кислоты, 20 см³ раствора молибдата аммония, 20см³ раствора аскорбиновой кислоты и 10 см³ раствора антимонилтартрата калия.

Мешающие вещества.  Мешающее влияние сульфидов, сероводорода, хроматов, арсенатов, нитритов и железа при их высоком присутствии в пробе сточных вод, устраняют специальной подготовкой к анализу.

Ход определения.

Построение градуировочного графика. В мерные колбы на 100 см³ из бюретки наливают 0 (нулевой раствор), 2, 5, 10, 15, 20 см³ раствора Б с содержанием фосфат-ионов 1 мкг/см³ . Концентрация фосфат-иона в приготовленных растворах будет 0; 0,04; 0,1; 0,2; 0,3;. 0,4 мг/дм³, соответственно. Добавляют из другой бюретки определенный объем дистиллированной воды, чтобы суммарный объем жидкости составил 50 см³. Прибавляют 5,0 см³ смешанного реактива и через 30 секунд – 0,5 см³ раствора аскорбиновой кислоты. Смесь перемешивают (до метки дистиллированную воду не добавляют!). Через 15 мин измеряют оптическую плотность полученного раствора по отношению к нулевому раствору при длине волны 690 нм, кювета 5 см. 

 Строят градуировочный график в координатах оптическая плотность – концентрация фосфат-иона,  мг/дм³.

Определение содержания фосфатов в пробе. В мерную колбу на 100 см³ наливают  50 см³ пробы, отфильтрованной через плотный бумажный фильтр (синяя лента), прибавляют 5,0 см³ смешанного реактива и через 30 секунд – 0,5 см³ раствора аскорбиновой кислоты. Смесь перемешивают (до метки дистиллированную воду не добавляют!). Через 15 мин измеряют оптическую плотность полученного раствора по отношению к нулевому раствору при длине волны 690 нм, кювета 5 см. 

Если содержание фосфат – ионов велико, то пробу воды уменьшают, добавляют к ней определенный объем дистиллированной воды так, чтобы суммарный объем жидкости составил 50 см³, и далее проводят анализ, как описано выше.

Расчет. Содержание фосфат-ионов Х (мг/дм³) рассчитывают по формуле:

где С – концентрация фосфат-ионов, найденная по графику, мг/дм³;

   50 – объем, до которого была разбавлена проба, см³;

      V_пробы – объем воды, взятый для анализа, см³.

 

Хлориды

Хлориды являются составной частью большинства природных вод. Хлориды – преобладающие анионы в высокоминерализованных водах, большое содержание хлоридов геологического происхождения в поверхностных водах – явление редкое. Первичными источниками хлоридов в воде являются магматические породы, соленосные отложения, в основном галит. Хлориды поступают в воду в результате обмена с океаном через атмосферу, посредством взаимодействия атмосферных осадков с почвами, особенно засоленными, а также при вулканических выбросах. Поэтому обнаружение большого количества хлоридов является показателем загрязнения воды бытовыми и некоторыми промышленными сточными водами.

 Повышенное содержание хлоридов ухудшают вкусовые качества воды, делают ее малопригодной для питьевого водоснабжения и ограничивают применение в ряде технических и хозяйственных целей, а также для орошения сельскохозяйственных угодий. Если в питьевой воде есть ионы натрия, то при концентрации хлоридов более 250 мг/дм³ у воды появляется соленый вкус. Данные о том, что высокие концентрации хлоридов оказывают вредное воздействие на здоровье человека, отсутствуют.

Анализ хлоридов в питьевых, поверхностных и сточных водах проводится аргентометрическим титрованием по методу Мора или потенциометрическим методом.

 

Лабораторная работа № 20

Аргентометрическое определение хлоридов по методу Мора

Сущность метода. МетодМора основан на осаждении хлоридов азотнокислым серебром в присутствии хромата калия K₂CrO₄. Нитрат серебра при наличии в растворе хлоридов первоначально реагирует с ними, а лишь затем после связывания всех хлоридов образуется хромат серебра оранжево-красного цвета.

NaCI + AqNO₃® AqCI¯ + NaNO₃

2AqNO₃ + K₂CrO₄ ®Aq₂CrO₄ ↓+ 2KNO₃

Реактивы и оборудование

Нитрат серебра, раствор 0,01 моль-экв/дм³

Хлорид натрия, раствор 0,01 моль-экв/дм³

Хромат калия, 5 % раствор

Бюретки

Конические колбы для титрования

Ход определения

При содержании хлоридов менее 250 мг/дм³ берут 100 см³ фильтрованной испытуемой воды. При большем содержании хлоридов берут 10 – 50 см³ исследуемой воды и разбавляют до 100 см³ дистиллированной водой. В две конические колбы для титрования вносят по 100 см³ анализируемой воды, прибавляют по 5 капель раствора K₂CrO₄. Раствор в одной колбе титруют 0,01 Н AgNO₃  до изменения окраски раствора по сравнению с окраской во второй колбе (цветной свидетель).

Стандартизация титранта. Для стандартизации титранта в коническую колбу вносят 10 см³ 0,01 Н раствора NaCд и 90 см³ дистиллированной воды, прибавляют 5 капель K₂CrO₄. Содержимое колбы титруют 0,01 Н раствором AgNO₃ до перехода лимонно-желтой окраски мутного раствора в оранжево-красную, не исчезающую в течение 15 – 20 сек.

Поправочный коэффициент к титру AgNO₃ рассчитывают по результатам трех титрований

где V₁, V₂, V₃ – объемы AgNO₃, пошедшие на каждое из трех титрований, см³.

Расчет. Содержание хлорид-иона Х (мг/дм³) рассчитывают по формуле:

где V _{титр .}  – количество раствора AgNO₃, пошедшее на титрование, см³;

Н – концентрация титранта – нитрата серебра, моль-экв/дм³;

К – поправочный коэффициент к концентрации титранта;

Э _Cl – эквивалент хлорид-иона, г/моль-экв;

V _пробы – объем воды, взятой для анализа, см³;

1000 – коэффициент для  перехода от граммов к миллиграммам.

 

Лабораторная работа № 21

Определение хлоридов  с помощью ионоселективного электрода

 Сущность метода. Потенциометрический метод определения хлоридов основан на определении ЭДС электродной системы, состоящей из хлоридного ионоселективного электрода и вспомогательного хлоридсеребряного электрода. Он позволяет определить суммарную концентрацию хлоридов (всех его форм: иона хлора, его комплексных соединений). Метод используется для растворов с концентрацией хлоридов 0,1 – 10,0 мг/дм³.

Мешающие вещества. Мешают большие количества сульфидов, хлоридов, бромидов, роданидов, образующих на поверхности электрода нерастворимые соли, а также сильные восстановители и вещества, образующие комплексные соединения с серебром (например, ЭДТА).

Реактивы и оборудование

Иономер с иононоселективным хлоридным и хлоридсеребрянным электродами

Хлорид натрия, 0,1 М раствор.

Ацетатный буферный раствор

Стаканы на 50 см³

Мерные колбы на 100 см³

Пипетки на 5 и10 см³

Ход определения.

Построение градуировочного графика.  И з основного стандартного раствора хлорида натрия с концентрацией 0,1 М методом последовательного десятикратного разбавления готовят растворы 10^{-2 М, 10-3 М,10-4 М, 10-5}М, для чего 10 см³ раствора с более высокой концентрацией наливают в колбу на 100 см³ и доводят водой до метки. Полученные растворы имеют значения рCl = 1, 2, 3, 4, 5. В стакан вместимостью 50 см³ вливают 20,0 см³ рабочего стандартного раствора с рCl = 5, приливают 5 см³ ацетатного буферного раствора, перемешивают на магнитной мешалке. Измеряют ЭДС при перемешивании раствора магнитной мешалкой. Аналогично измеряют ЭДС для других стандартных растворов. При выполнении измерений необходимо следить за тем, чтобы на поверхности мембраны хлоридного электрода не налипали пузырьки воздуха.

По результатам измерений строят градуировочный график зависимости значение ЭДС, милливольты – значение рCl.

Определение хлоридов в анализируемой воде.  В стакан вместимостью 50 см³ помещают 20 см³ анализируемой воды (температура воды не должна отличаться от температуры стандартных растворов, по которым калибруют электрод, более чем на ± 2 ⁰ С, в противном случае воду следует подогреть или охладить). Затем помещают в раствор магнит от магнитной мешалки, приливают 5 см³ буферного раствора и погружают в раствор тщательно промытые дистиллированной и анализируемой водой ионоселективный хлоридный и вспомогательный электроды. Измеряют ЭДС. По градуировочному графику находят значение рCl анализируемой воды.

  Расчет. Концентрация хлоридов в воде (Х) в мг/дм³ рассчитывается по формуле:

,

где рСl– показатель концентрации хлорид-иона; найденный по графику;

35,5– молярная масса иона хлора, г/моль;

1000 – коэффициент  для перехода от граммов к миллиграммам.

 

Фториды

 

В речные воды фтор поступает из пород и почв при разрушении фторсодержащих минералов. Источником фтора могут быть атмосферные осадки. Повышенное содержание фтора может быть в сточных водах предприятий стекольной и химической промышленности (производство фосфорных удобрений, стали, алюминия), в некоторых видах шахтных вод и в сточных водах рудообогатительных фабрик. Миграционная способность фтора в природных водах в значительной степени зависит от содержания в них ионов кальция, дающих с ионами фтора малорастворимое соединение.

     Содержание фтора в речных водах колеблется от 0,05 до 1,9 мг/дм³ , в атмосферных осадках – от 0,05 до 0,54 мг/дм³.

     Повышенное содержание фтора в воде (более 1,5 мг/дм³) оказывает вредное воздействие на человека и животных, вызывая костное заболевание (флюороз). Очень низкое содержание фтора в питьевой воде (менее 0,01 мг/дм³) также вредно сказывается на здоровье, вызывая опасность возникновения зубного кариеса.

     ПДК фтора для холодного и умеренного природно-климатического района 1,5 мг/дм³. При недостатке проводят фторирование воды, в противном случае обесфторивание.

 

Лабораторная работа № 22

 Определение фторидов с помощью ионоселективного электрода

Сущность метода. Потенциометрический метод определения фторидов основан на определении ЭДС электродной системы, состоящей из фторселективного электрода и вспомогательного хлоридсеребряного электрода. Метод позволяет определить суммарную концентрацию фтори­дов (всех его форм: иона фтора, его комплексных соединений). Диапазон измеряемых концентраций без разбавления пробы 0,10-190 мг/дм³. Погрешность не превышает 25–30% с Р = 0,95 при массовой концентрации фторидов 0,1...0,15 мг/дм³; 15% при концентрации 0,2...0,5 г/дм³ и 7%при концентрации фторидов более 0,5 мг/дм³.

Мешающие вещества. Мешают большие количества сульфидов, хлоридов, бромидов, роданидов, образующих на поверхности электрода нерастворимые соли, а также сильные восстановители и вещества, образующие комплексные соединения с серебром (например, ЭДТА). Для  устранение мешающего влияния солей алюминия и железа к пробе цитратно-этанольный (если массовая концентрация алюминия и железа не более 40 мг/дм³ ) или ацетатно-цитратный буферный раствор.

       Реактивы и оборудование

Иономер с иононоселективным фторидным и хлоридсеребрянным электродами

Фторид натрия, 0,1 М раствор. Раствор хранят в полиэтиленовой посуде с плотно закрытой пробкой не более 6 мес.

Ацетатно-цитратный буферный раствор с рН = 5 ± 0,2: в мерную колбу вместимостью 500 см³ помещают 52,0 г уксуснокислого натрия, 29,2 г хлористого натрия, 3,0 г лимоннокислого натрия, 0,3 г трилона Б и 8 см³ ледяной уксусной кислоты. Приливают 200 – 300 см³ дистиллированной воды, растворяют соли и доводят объем раствора до метки дистиллированной водой. рН раствора проверяют потенциометрически и при необходимости доводят до требуемого значения 10 % раствором гидроксида натрия или 10% раствором уксусной кислоты. Раствор хранят в холодильнике. Срок хранения 3 мес.

Полиэтиленовые стаканы

Магнитная мешалка, магнит в пластиковой оболочке.

Стаканы на 50 см³

Мерные колбы на 100 см³

Пипетки на 10 см³

Ход определения.

Подготовка к работе и проверка работоспособности  фторселективного электрода. Фторидный электрод выдерживают в растворе фтористого натрия концентрацией 0,001 М в течение суток, а затем тщательно промывают дистиллированной водой. При ежедневной работе электрод хранят, погрузив в раствор фтористого натрия концентрацией 0,0001 М, при длительных перерывах в работе – хранят в сухом состоянии. Правильность работы фторидного электрода контролируют при построении графика. Потенциал рабочих градуировочных растворов должен изменяться на 56 ± 3 мВ. Если такая зависимость значения потенциала от pF не соблюдается, то фторидный электрод следует регенерировать вымачиванием в 0,001 М растворе фтористого натрия в течение суток, а затем тщательно отмыть дистиллированной водой.

Построение градуировочного графика.  И з основного стандартного раствора фторида натрия с концентрацией 0,1 М методом последовательного десятикратного разбавления готовят растворы 10^{-2 М, 10-3 М,10-4 М, 10-5}М, для чего 10 см³ раствора с более высокой концентрацией наливают в колбу на 100 см³ и доводят водой до метки. Полученные растворы имеют значения рF = 1, 2, 3, 4, 5. Все разбавленные растворы готовят в день анализа и хранят в полиэтиленовой посуде. Измерения начинают с самого разбавленного раствора с pF=5. В полиэтиленовый стакан вместимостью 50 см³ вливают 20,0 см³  рабочего градуировочного раствора, помещают в раствор магнит от магнитной мешалки, приливают 10 см³ ацетатно-цитратного буферного раствора, при перемешивании раствора магнитной мешалкой измеряют установившееся значение равновесного потенциала. После каждого измерения электроды тщательно несколько раз отмывают в дистиллированной воде. При выполнении измерений необходимо следить за тем, чтобы на поверхности мембраны фторидного электрода не налипали пузырьки воздуха.

Время установления равновесного потенциала в диапазоне pF = 5 и выше составляет 10 мин, при более высоких концентрациях фторида, т.е. при pF менее 5, – 3 мин.

Строят градуировочный график в координатах ЭДС, мВ– значение pF.

Определение фторидов в анализируемой воде.  В полиэтиленовый стакан вместимостью 50 см³ помещают 20 см³ анализируемой воды (температура воды не должна отличаться от температуры стандартных растворов, по которым калибруют электрод, более чем на ± 2 ⁰ С, в противном случае воду следует подогреть или охладить). Затем помещают в раствор магнит, приливают 5 см³ буферного раствора и погружают в раствор тщательно промытые дистиллированной и анализируемой водой ионоселективный хлоридный и вспомогательный электроды. При перемешивании  помощью магнитной мешалки измеряют ЭДС. По градуировочному графику находят значение рF анализируемой воды.

Расчет. Концентрацию фторидов в воде (Х) в мг/дм³ рассчитывают по формуле:

,

где рF– показатель концентрации фторид-иона; найденный по графику;

35,5– молярная масса иона фтора, г/моль;

1000 – коэффициент перехода от граммов к миллиграммам.

 

Сульфаты

Естественное содержание сульфатов в поверхностных и грунтовых водах обусловлено выветриванием и растворением серосодержащих минералов, в основном гипса, окислением сульфидов и серы, биохимическими процессами в водоносных слоях. В северных водоемах сульфатов обычно немного; в южных районах, где воды более минерализованы, содержание сульфатов увеличивается. Содержание сульфатов в водоемах может быть повышенным вследствие сброса в них серосодержащих сточных вод.В больших количествах сульфаты содержатся в шахтных водах и в промышленных стоках производств, в которых используется серная кислота.

     Концентрация сульфатов в природной воде изменяется в широких пределах. В речных водах и в водах пресных озер содержание сульфатов колеблется от 5 –10 до 60 мг/дм³, в дождевых водах– от 1 до 10 мг/дм³, в подземных водах содержание сульфатов часто значительно выше.

 Повышенное содержание сульфатов ухудшают органолептические свойства воды и оказывают слабительное действие на организм человека.

 

Лабораторная работа № 23

 Турбидиметрическое определение сульфатов

 

Сущность метода. Используется реакция осаждения сульфат-иона хлоридом бария с образованием грубодисперсной формы сульфата бария;  образующуюся суспензию стабилизируют путем добавления желатина.

 

BaCl₂ + H₂SO₄ = BaSO₄ ↓ + 2HCl

Реактивы и оборудование

Фотоколориметр

Хлорид бария, насыщенный раствор

Серная кислота, раствор с концентрацией сульфат – аниона 0,2 мг/см³

Желатин, 0,5 % раствор

Мерные колбы на 100 см³

Мерная колба или пипетка Мора на 50 см ³

Бюретка на 25 см³

Пипетки на 2 и 5 см³

Всю посуду перед работой необходимо промыть дистиллированной водой!

Ход определения.

Построение градуировочного графика. Проверяют дистиллированную воду на наличие сульфатов пробой с BaCl₂. Мерные колбы на 100 см³ ополаскивают дистиллированной водой, наливают по 2 см³ насыщенного раствора BaCI₂, разбавляют водой и прибавляют по 3 см³ 0,5% раствора желатина, перемешивают, добавляют 2 – 5 –10 –15 –20 см³ рабочего раствора серной кислоты  с концентрацией сульфат – аниона 0,2 мг/см³, перемешивают, доводят дистиллированной водой до метки, перемешивают.  Концентрация сульфат-иона в растворах будет 4;. 10; 20; 30; 40 мг/дм³, соответственно. Растворы фотометрируют через 5 минут при l = 364 (фиолетовый светофильтр) по отношению к раствору – фону, толщина кюветы 2 см. Строят градуировочный график в координатах оптическая плотность раствора – концентрация сульфат-иона SO₄^–2, мг/дм³ .

Определение сульфатов в анализируемой воде. В мернуюколбу на 100 см³ наливают 50 см³ анализируемой воды, 3 см³ раствора желатина, перемешивают. Добавляют 2 см³ раствора BaCl₂, доводят объем до метки дистиллированной водой, не содержащей сульфаты, перемешивают. Фотометрируют через 5 минут при l = 364 (фиолетовый светофильтр) по отношению к раствору – фону, толщина кюветы 2 см.  При необходимости пробу воды уменьшают.

Расчет. Содержаниесульфатов в воде Х (мг/дм³) вычисляют по формуле:

где С – концентрация анализируемого раствора, найденная по графику, мг/дм³;

  V _пробы  – объем воды, взятый для анализа, см³;

  V ₁ – объем раствора, приготовленного для фотометрирования, см³.

 

Окисляемость

Окисляемостью называется общее содержание в воде веществ минерального и органического характера, реагирующих с сильными окислителями. Количество кислорода, эквивалентное количеству расходуемого окислителя, есть величина окисляемости, которая выражается числом миллиграммов кислорода, идущего на окисление примесей, содержащихся в 1 дм³ воды (мг О₂ /дм³).

Образующиеся в водоеме и поступающие в него извне органические вещества весьма разнообразны по своей природе и химическим свойствам, в том числе по устойчивости к действию разных окислителей.

Величина окисляемости природных вод зависит от общей биологической продуктивности водоема, от поступления в него органических веществ естественного происхождения из болот, торфяников и т.п., от степени загрязнения органическими элементами и биогенными элементами, поступающими со сточными водами. Она изменяется в пределах от долей миллиграммов до десятков миллиграммов в 1 дм³. Окисляемость незагрязненных поверхностных вод проявляет довольно отчетливую физико-географическую зональность: окисляемость воды в высокогорье и в горных районах очень мала, в тундре и степях средняя, в таежной зоне повышенная. Окисляемость подвержена закономерным сезонным колебаниям.

В водоемах и водотоках, подверженных сильному антропогенному воздействию, изменение окисляемости выступает как характеристика, отражающая режим поступления сточных вод.

 В зависимости от применяемого окислителя различают перманганатную и дихроматную окисляемость.

При определении перманганатной окисляемости окислителем является перманганат калия в кислой среде. Степень окисления перманганатом калия зависит от химической природы окисляемых веществ и может колебаться в широких пределах. Перманганатная окисляемость является очень хорошей характеристикой питьевых вод, а также вод рек, защищенных от попадания каких-либо промышленных отходов. В чистых родниковых и артезианских водах окисляемость обычно составляет от 1,0 до 2,0            мг О₂/дм³. Оки