Визначення вмісту розчиненого у воді кисню методом Вінклера

Проробити такі питання:

1. Джерела потрапляння кисню до природної води.

2. Значення розчиненого кисню для життя вищих організмів у воді.

3. Від яких факторів залежить концентрація у воді розчиненого кисню?

4. Сутність йодометричного методу визначення розчиненого кисню. Які робочі розчини застосовують для його визначення?

5. Назвіть умови, додержування яких є обов’язковим при йодометричних визначеннях.

6. Як характеризує розчинний кисень якість природних вод?

7. В яких одиницях виражають кількість розчиненого кисню у воді?

 Загальні положення

Кисень є одним з найважливіших розчинених газів, постійно присутніх у поверхневих водах. Вміст кисню значною мірою визначає хіміко-біологічний стан природних вод, впливає на величину окисно-відновного потенціалу, а отже зумовлює напрямок і швидкість процесів хімічного й біохімічного окиснювання органічних і неорганічних сполук. Головними джерелами надходження кисню в поверхневі води є процеси абсорбції його з атмосфери й продуціювання рослинами в процесі фотосинтезу. Споживання кисню у воді пов'язане з хімічними та біохімічними процесами окиснювання органічних і деяких неорганічних речовин (, , , CH₄ тощо), що містяться у воді, а також з диханням водних організмів. Швидкість споживання кисню збільшується з підвищенням температури, кількості бактерій та інших водних організмів і речовин, що піддаються хімічному і біохімічному окиснюванню. Залежно від ступеня забрудненості поверхневих вод, вміст розчиненого кисню може коливатися від 0 до 14 мг/л. Добові коливання в основному залежать від співвідношення інтенсивності процесів його продуціювання й споживання, і можуть досягати 2–3 мг/л розчиненого кисню. Вміст кисню у воді впливає на життєдіяльність фауни й флори водойм. Наприклад, мінімальний вміст розчиненого кисню, що забезпечує нормальний розвиток риб, становить близько 5 мг/л. Зниження його до 2 мг/л викликає масову загибель риб. ГДК розчиненого кисню для водних об'єктів рибогосподарського призначення становить у зимовий період 4 мг/л, у літній – 6 мг/л.

Таким чином, вміст розчиненого кисню є важливим параметром оцінки якості санітарного стану водойм. Зниження його вмісту вказує на різку зміну біохімічних процесів у водоймі, на появу речовин–забруднювачів, що інтенсивно окиснюються киснем.

Робота в лабораторії

 

Посуд, приладдя, реактиви:

1. Терези аналітичні.

2. Бюкси, лійки, мірні колби ємкістю 200 – 250 мл.

3. Бюретки ємкістю 25 мл.

4. Піпетки ємкістю 15 – 20 мл.

5. Колби конічні для титрування.

6. ~0,02 н. розчин .

7. 0,02н. розчин .

8. 2н. розчин сульфатної кислоти.

9. 20%-вий розчин КІ.

10. 0,5%-вий розчин крохмалю.

     

Для виконання роботи необхідно:

1. Приготувати 0,02 н. робочі розчини: а) ( 1); б) ( 1/6).

2. Відстандартизувати приготовлений розчин .

3. Визначити вміст розчиненого кисню у воді, що досліджують.

 

16.1.1. Приготування робочого ~ 0,02 н. розчину тіосульфату натрію

     Розчин тіосульфату натрію  є нестійким при зберіганні тому, що реагує з вугільною кислотою, яка міститься у воді:

                                            (16.1)

а також достатньо легко окиснюється киснем повітря:

                                 .                                  (16.2)

Для попередження цих небажаних реакцій бідистильовану воду, з якої готують розчин, обов’язково кип’ятять для видалення , і до 1 л води додають 0,1 г карбонату натрію для зв’язування :

.

     Для приготування 1л ~ 0,02 н. розчину тіосульфату натрію розраховують наважку , виходячи з того, що М()= 248,2 г. Отже точну наважку  розраховують як

) = 0,02∙248,2∙1∙1= 4,976 г.

Приготувати розчин тіосульфату натрію за точною наважкою неможливо, внаслідок реакцій (16.1 і 16.2). Тому цей розчин готують швидко, за  приблизною наважкою, переливають у темну склянку і залишають стояти 7–10 діб. Для підвищення стійкості зберігання отриманого розчину до нього рекомендують додати 0,1 г  на 1 л розчину,  після чого визначають концентрацію приготовленого розчину. Після стандартизації розчин зберігають у темній склянці, захищеній від проникнення з повітря, за допомогою хлоркальцієвої трубки, заповненої натронним вапном (суміш і ).

16.1.2. Приготування стандартного 0,02Н розчину

1 л 0,02 н. розчин ( 1/6) готують з фіксаналу або за його відсутності за точною наважкою дихромату калію, виходячи з того, що його молярна маса еквівалента г/моль. Необхідну для приготування 1 л 0,02Н розчину  наважку зважують на аналітичних терезах, кількісно переносять до мірної колби ємкістю 1 л, розчиняють і доводять дистильованою водою до позначки.

16.1.3. Стандартизація приготовленого робочого розчину

Перед роботою розчин  обов’язково стандартизують за первинним стандартним розчином . Пряме титрування розчину розчином  неможливе внаслідок дуже низької швидкості реакції та її нестехіометричності. Тому точну концентрацію  знаходять не прямим, а замісним титруванням. Для цього до суміші розчинів йодиду калію і сульфатної кислоти (  і беруть з надлишком) додають точно відміряний об’єм розчину окисника і ставлять отриманий розчин на 5 хв. у темне місце для більш повного виділення йоду. При цьому має місце перебіг наступної реакції:

Вільний йод, який утворився в еквівалентній кількості до вмісту , відтитровують приготовленим розчином :

                               (16.3)

Отже, це замісне титрування, яке ґрунтується на співвідношенні:     ,

тоді, вочевидь, концентрацію розчину  можна розрахувати за формулою

,    моль/л.

Методика встановлення концентрації робочого розчину  

Наповнюють бюретку розчином  і встановлюють рівень останнього на нулі. У велику конічну колбу мірним циліндром наливають 5 – 7 мл 20% –вого розчину КІ і 10 – 15 мл 2 н. розчину . До отриманої суміші додають піпеткою 20 мл 0,02 н. розчину . Потім накривають колбу годинниковим склом і дають постояти в темному місці 5 – 7 хвилин для повного утворення . Після цього годинникове скло знімають, ополіскують його над колбою, додають ще приблизно 200 мл дистильованої води і починають титрувати без індикатору від темно–брунатного до світло–жовтого забарвлення, після чого додають 5 мл 0,5% –вого розчину крохмалю (розчин забарвлюється в синій колір) і продовжують титрувати до появи від однієї краплини розчину  світло–зеленкуватого забарвлення.

Перевіряють точність титрування. Для цього до відтитрованого розчину додають одну краплину 0,02 н. розчину . Якщо розчин перетитрований, то повинно з’явитися стійке синє забарвлення.

Визначення повторюють кілька разів до отримання не менше, ніж три подібних результата, що різняться не більше як на 0,1 мл. Знаходять середнє значення об’єму й нормальну концентрацію.