Тема 2. ВОДА КАК СРЕДА ЖИЗНИ РЫБ

Работа 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСТВОРЕННОГО В ВОДЕ КИСЛОРОДА

Содержание кислорода в воде ниже по сравнению с воздушной средой и подвержено большим колебаниям. Рыбы различаются по требовательности к концентрации его в воде. Снижение содержания кислорода ниже оптимального уровня для определенного вида рыб ведет к отказу от пищи, снижению темпа роста, а при очень низком содержании даже к гибели. Кислород поступает в воду из воздуха и в результате фотосинтеза водных растений. Потребителей его в воде очень много. Это донные иловые отложения, бактериопланктон, растительные организмы в ночное время. На дыхание рыб расходуется до 5% всего кислорода, содержащегося в воде. Это создает напряженные условия жизни рыб в прудах, поэтому для получения высокой продуктивности необходимо знать содержание в воде кислорода.

Цель работы. Научить студентов определять содержание кислорода в воде химическим методом (по Винклеру) и с помощью специальных приборов (термооксиметров).

Материалы и оборудование. Батометр (прибор для взятия пробы воды из водоема с определенной глубины), штатив, кислородные склянки (по две на каждую пробу) емкостью 50-150 мл, пипетки 1 и 5 мл, конические колбы на 100-150 мл, бюретки, мерные цилиндры, чашки для слива реактивов из бюретки, термооксиметр.

Реактивы и их подготовка

1. Сантинормальный раствор (0,01N) гипосульфита (Na₂S₂O₃). Отвешивают 2,5 г гипосульфита, помещают в колбу на 1 л, добавляют небольшое количество дистиллированной воды, растворяют соль, затем объем доводят до 1 л.

2. Сантинормальный раствор (0,01N) йодовато-кислого калия (KJO₃), Отвешивают 0,3567 йодовато-кислого калия, помещают в колбу на 1 л, растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды и затем объем доводит до 1 л. Раствор готовят особо тщательно.

3. 32%-й раствор едкого натрия (NaOH). Отвешивают 32 г едкого натрия и растворяют в 100 мл дистиллированной воды. Затем в полученный раствор добавляют 10 г сухого йодистого калия (KI).

4. 40%-й раствор хлористого марганца (MnCl₂). 40 г хлористого марганца растворяют в 100 мл дистиллированной воды.

5. 25%-й раствор серной кислоты (H₂SO₄). Раствор готовят путем добавления к трем частям дистиллированной воды одной части концентрированной серной кислоты.

6. 1%-й раствор крахмала. На плитке доводят до кипения 100 мл дистиллированной воды, добавляют 1 г крахмала, предварительно растворив его в небольшом количестве холодной воды. Кипятят несколько минут.

7. Сухой йодистый калий (KI).

Содержание работы

Работа по определению содержания в воде кислорода подразделяется на ряд операций. В хозяйстве она осуществляется как на прудах, так и в лаборатории.

Взятие пробы воды. Батометром возле дна берут пробу воды и разливают в две кислородные склянки. Склянки наполняют доверху, осторожно, не допуская перемешивания в них воды. Пробкой не закрывают.

Фиксация пробы. После наполнения склянки водой немедленно фиксируют растворенный в ней кислород. Для этого в склянку добавляют по 1 мл 32%-го раствора едкого натрия и 40%-го раствора хлористого марганца. При этом пипетку опускают на дно склянки и затем осторожно поднимают к поверхности. Выдувать раствор нельзя. Прилитые растворы реагируют между собой. Образуется гидрат закиси марганца, который взаимодействует с растворенным в воде кислородом. В результате образуется гидрат окиси марганца в виде хлопьевидного осадка. После прилития растворов склянку закрывают пробкой. Следят за тем, чтобы под пробкой не было пузырьков воздуха. Склянку осторожно переворачивают до полного перемешивания в ней содержимого.

2MnCl₂ + 4NaOH = 2 Mn(OH)₂ + 4 NaCl

Mn (OH)₂ + O + H₂O = Mn (OH)₃

Фиксацию пробы воды проводят непосредственно на прудах. После фиксации пробы её можно хранить в темном и прохладном помещении до 2 дней.

Титрование пробы. Через 15-20 минут после фиксации пробы воды и полного оседания осадка на дно склянки ее открывают и осторожно приливают 3 мл раствора серной кислоты. Чтобы осадок не поднимался, пипетку осторожно опускают на дно склянки и осторожно поднимают к поверхности. Выдувать содержимое пипетки нельзя. Затем склянку закрывают, а содержимое перемешивают. Кислота взаимодействует с гидратом окиси марганца и йодистым калием. В результате выделяется свободный йод.

2Mn (OH)₃ + 2KI + 3 H₂SO₄ = K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 6H₂O +2I

Причем йода выделяется столько, сколько было в пробе кислорода. После растворения осадка берут 50 мл содержимого склянки и переливают в коническую колбу. Из бюретки по каплям добавляют раствор гипосульфита. С начала содержимое колбы титруют до бледно-желтого цвета.

2I + 2Na₂S₂O₃ = Na₂S₄O₆ + 2NaI

Для установления точного конца реакции в колбу добавляют 1 мл раствора крахмала. Жидкость синеет от наличия в пробе йода. Затем снова по каплям титруют пробу раствором гипосульфита до обесцвечивания. В этом случае крахмал служит индикатором, показывающим конец реакции.

Количество кислорода, содержащегося в пробе воды, определяют по формуле

О₂ = 1,6 П К,

где О₂ – количество растворенного в воде кислорода, мг/л; П – количество раствора гипосульфита, израсходованного на титрование 50 мл пробы воды, мл; К - поправка к концентрации раствора гипосульфита.

Определение поправки на нормальность гипосульфита (К).Раствор гипосульфита по мере хранения меняет свою концентрацию, поэтому каждые 10 дней определяют поправку к ней. Для этого в колбу наливают 10 мл раствора йодновато-кислого калия. Для усиления реакции добавляют 0,5 г сухого йодистого калия. Затем добавляют 3 мл раствора серной кислоты. Полученную жидкость титруют раствором гипосульфита сначала до бледно-желтого цвета, а после добавления 1 мл раствора крахмала – до обесцвечивания. Содержимое колбы в период титрования постоянно перемешивают круговыми движениями. Поправку определяют по формуле

,

где В – количество гипосульфита, израсходованного на титрование 10 мл раствора йодновато-кислого калия.

Выполнение работы

1. Прочитать содержимое работы.

2. Записать в тетрадь методику анализа.

3. Провести анализ воды на наличие кислорода в одном из аквариумов.

4. Познакомиться с методикой определения содержания кислорода при помощи термооксиметра.