Визначення розчиненого у воді кисню йодометричним методом

При визначенні кількості розчиненого у воді кисню використовують ряд хімічних реакцій, що послідовно перебігають. До досліджуваної води додають хлорид марганцю і луг, для того, щоб одержати осад гідроксиду (II), який легко окислюється:

Гідроксид марганцю (II) окислюється розчиненим у воді киснем у гідроксид (III):

Кількість гідроксида марганцю (III), що утворився, визначається вмістом розчиненого у воді кисню. Таким чином, у результаті вище наведених реакцій, кількісно вловлюється весь розчинений у воді кисень.

Потім переводять гідроксид марганцю (III) в еквівалентну йому кількість йоду, легко і точно зумовлену титруванням.

Для цього осад розчиняють у соляній кислоті. Утворюється хлорид марганцю (III), що легко розпадається на хлорид марганцю (II) і хлор:

Кількість хлору, що утворив ся, еквівалентна кількості хлориду марганцю (III), тобто кількості гідроксиду марганцю (III) і, відповідно, кількості розчиненого у воді кисню. Хлор, що виділився, визначають йодометрично: до досліджуваного розчину додають йодид калію: хлор витісняє з йодиду калію йод, який титрують розчином тіосульфату натрію у присутності крохмалю:

Реактиви:

індикатор – крохмаль

42,5%-й розчин хлориду марганцю (II)

їдкий натр або їдкий калій

йодид калію або йодид натрію

концентрована соляна кислота

дистильована вода

0,01 н. розчин тіосульфату натрію

Хід визначення. У склянку ємністю 200-250 мл, наповнену доверху досліджуваною водою, вносять піпеткою на дно послідовно 1 мл 42,5%-го розчину хлориду марганцю (II) і 1 мл суміші їдкого натру і йодиду калію, що готують розчиненням 500 г NaOH або 700 г КОН і 135 г NaІ або 150 г KI у 1 л дистильованої води.

Склянку обережно закривають пробкою і кілька разів ретельно збовтують. Відстояний осад розчиняють додаванням 2-3 мл концентрованої соляної кислоти, потім склянку знову збовтують і вміст її переливають у конічну колбу, ретельно промиту дистильованою водою. Йод, що виділився, титрують приблизно 0,01 н. розчином тіосульфату натрію. Перед кінцем титрування доливають у пробу 1 мл розчину крохмалю (індикатор). Кількість хлориду розраховують за формулою:

, мг/л,

де – об’єм приблизно 0,01 н. , що пішов на титрування;

– нормальність розчину тіосульфату;

– ємність склянки, мл;

– об’єм реактивів, улитих у склянку з досліджуваною водою, мл;

8 – міліграм-еквівалент кисню.

Питання:

1. Що є головним джерелом надходження кисню у поверхневі води?

2. З якими процесами зв’язано споживання кисню у воді?

3. У якому вигляді розчинений кисень знаходиться у поверхневих водах?

4. Який вміст кисню у поверхневих водах?

5. Від чого залежить вміст кисню у поверхневих водах?

6. Яким методом визначається вміст розчиненого у воді кисню?

7. З якою метою визначається кількість хлору, що утворився у ході дослідження, при визначенні вмісту розчиненого у воді кисню?

8. Яка залежність між кількістю хлору, що виділився у ході реакцій, і вмістом розчиненого у воді кисню?

9. З якою метою у дослідженнях використовується соляна кислота?

10. У якою метою у дослідженнях використовується крохмаль?

Лабораторна робота 6

ВИЗНАЧЕННЯ ОКИСЛЮВАНОСТІ ВОДИ

Метоюлабораторної роботи є визначення перманганатної окислюваності води.

Окислюваність води – це умовна величина, що характеризує забруднення різними речовинами, які легко окисляються, головним чином, органічного походження, а також що легко окисляються деякими неорганічними домішками ( , , ).

Для обчислення окислюваності, що відноситься тільки до органічних домішок води, вводять виправлення на окислювання неорганічних речовин, що легко окисляються. Окремо визначають вміст заліза ( ), сульфідів, нітратів. Потім, знаючи, що 1 мг відповідає 0,14 мг кисню, роблять відповідні перерахування, віднімаючи з величини загальної окислюваності кількість кисню, що окисляє неорганічну домішку.

Розрізняють перманганатну окислюваність і діхроматну. При визначенні перманганатної окислюваності окислювачем є перманганат калію у кислому середовищі. Однак він не окислює всі домішки води. Ступінь окислювання перманганатом калію залежить від хімічної природи речовин, що окисляються, і може коливатися у широких межах. Перманганатна окислюваність є дуже гарною характеристикою питних вод, а також вод рік, захищених від вилучення будь-яких промислових відходів. При забрудненні вод промисловими стоками перманганатна окислюваність не відбиває повного вмісту органічних забруднень у воді. У цьому випадку визначають діхроматну окислюваність – вміст усіх органічних речовин у воді, у тому числі і важкоокислюваних. Тому діхроматна окислюваність називається ще хімічним споживанням кисню (ХСК) і є найважливішим показником якості води. Для її характеристики визначають біохімічне споживання кисню (БСК).

Біохімічним споживанням кисню називається кількість кисню, витрачена у визначений проміжок часу на аеробний біохімічний розклад органічних речовин, що утримуються у досліджуваній воді.

Визначення перманганатної окислюваності води у кислому середовищі. Окислюваність визначають окислюванням домішок досліджуваної води перманганатом калію.

Перманганат калію, будучи сильним окислювачем, реагує з присутніми у воді відновниками. Марганець змінює при цьому свій ступінь окислювання з +7 до +2 (відновлюється). Реакція перебігає у кислому середовищі:

Надлишок перманганату калію реагує з щавлевою кислотою, що вводиться у розчин:

або

Щавлева кислота, що не вступила у реакцію, відтитровується перманганатом калію.

Окислюваність можна визначити при нагріванні і на холоді.

Звичайно у практиці водопостачання окислюваність визначають при нагріванні.

Реактиви:

концентрована сірчана кислота

0,01 н. розчин перманганату калію

0,01 н. розчин щавлевої кислоти

дистильована вода

Хід визначення. 100 мл досліджуваної води піпеткою наливають у конічну колбу ємністю 250 мл, додають 5 мл розчину сірчаної кислоти (1:3), доливають точно 10 мл приблизно 0,01 н. розчину перманганату калію і, накривши колбу годинниковим склом або лійкою, нагрівають рідину до кипіння і кип'ятять протягом 10 хвилин. Час кип'ятіння повинен дотримуватися точно, тому що тривалість нагрівання води з перманганатом калію сильно позначається на його дії, що окислює.

Частина доданого перманганату калію витрачається при кип'ятінні на окислювання органічних домішок води. Колір розчину стає більш світлим. Потім знімають колбу з нагрівального приладу, вносять у неї 10 мл 0,01 н. розчину щавлевої кислоти і добре збовтують. Розчин знебарвлюється за рахунок того, що щавлева кислота вступає у реакцію з надлишком перманганату, який залишився після окислювання органічних домішок води. Знебарвлений гарячий розчин титрують приблизно 0,01 н. розчином перманганату калію до появи світло-рожевого забарвлення.

Таким чином, перманганат калію додають до досліджуваної води 2 рази (на початку дослідження вводиться 10 мл розчину і наприкінці дослідження при титруванні). Це загальна кількість перманганату калію витрачається на окислювання органічних домішок води і на 10 мл 0,01 н. розчину щавлевої кислоти.

При визначенні окислюваності треба враховувати витрату перманганату калію на окислювання тільки органічних домішок води. Тому окремим дослідженням необхідно встановити кількість перманганату калію, що йде на окислювання 10 мл щавлевої кислоти. Для цього нагрівають до кипіння 100 мл дистильованої води, підкисленої 5 мл сірчаної кислоти (1:3), знімають колбу з нагрівального приладу , додають 10 мл 0,01 н. розчину щавлевої кислоти і титрують до світло-рожевого забарвлення розчином перманганату калію.

Проведене визначення дає можливість перевірити нормальність розчину перманганату калію. Необхідність такої перевірки при кожному визначенні окислюваности пояснюється тим, що 0,01 н. розчин перманганату калію не стійкий і концентрація його змінюється.

При розрахунку нормальності розчину виходять з наступних міркувань. Якщо нормальність – число міліграм-еквівалентів речовини у 1 мл і – об’єм розчину у міліграмах, то добуток – це число міліграм-еквівалентів речовин у мл об’єму.

Число міліграм-еквівалентів щавлевої кислоти в 10 мл 0,01 н. розчину, взятих для визначення, дорівнює числу міліграм-еквівалентів перманганату калію, що прореагував з нею.

Отже:

,

звідки

,

де – об’єм розчину перманганату калію, витрачений на титрування 10 мл 0,01 н. розчину щавлевої кислоти. Перманганатну окислюваність води розраховують за формулою:

, мг/л

де – загальний об’єм 0,01 н. розчину перманганату калію, доданий у пробу при визначенні, мл;

– об’єм 0,01 н. розчину перманганату калію, витрачений на окислювання 10 мл 0,01 н. розчину щавлевої кислоти, мл;

– нормальність розчину перманганату калію;

8 – міліграм-еквівалент кисню;

– об’єм досліджуваної води, взятої для визначення, мл.

Питання:

1. Дайте визначення окислюваності води.

2. Як розрізняють окислюваність води?

3. Яка окислюваність є характеристикою води для господарсько-питного водопостачання?

4. Яка окислюваність є характеристикою промислових стічних вод?

5. Що таке хімічне споживання кисню?

6. Що таке біохімічне споживання кисню?

7. За допомогою якої речовини визначають перманганатну окислюваність води?

8. При яких температурах можна визначати окислюваність води?

9. Звичайно у практиці водопостачання окислюваність води визначають при нагріванні чи на холоді?

10. Яку окислюваність води визначали на лабораторній роботі?

11. З якою метою у дослідженнях перевіряють нормальність розчину перманганату калію?

12. З якою метою у лабораторних дослідженнях встановлюють кількість перманганату калію, що йде на окислювання певної кількості щавлевої кислоти?

Лабораторна робота 7

ВИЗНАЧЕННЯ ХЛОРИДІВ У ВОДАХ

Метоюлабораторної роботи є визначення вмісту хлорид-іонів у воді.

У поверхневі води хлориди надходять з магматичних порід, до складу яких входять мінерали, що містять хлор (садаліт, хлорапатіт та ін.) із соленосних відкладень (галіт). Значні кількості хлоридів надходять у воду у результаті обміну з океаном через атмосферу внаслідок вимивання водами хлоридів із ґрунтів, особливо засолених, багато хлоридів надходить у водойми з промисловими і побутовими стічними водами.

На відміну від сульфатних і карбонатних іонів хлориди не схильні до створення асоційованих пар.

З усіх аніонів хлориди володіють найбільшою міграційною здатністю, що пояснюється їх гарною розчинністю, слабко вираженою здатністю до сорбції на суспензіях.

У річкових водах і водах прісних озер вміст хлоридів коливається від часток міліграмів до десятків, сотень, а іноді тисяч міліграмів на літр. У морських і підземних водах вміст хлоридів значно вище – аж до пересичених розчинів і розсолів.

Хлориди є переважним аніоном у високомінералізованих водах.

Підвищені вмісти хлоридів погіршують смакові якості води і роблять її малопридатною для питного водопостачання й обмежують застосування для багатьох технічних і господарських цілей, а також для зрошення сільськогосподарських угідь.

Знання вмісту і поводження хлоридів у водах необхідно при рішенні ряду проблем, таких як питання їхньої круговерті у природі і процеси солезбору. Відомості про вміст хлоридів у підземних водах часто використовуються при гідрохімічних пошуках нафтових, газових і рудних родовищ (заліза, свинцю, міді, цинку, кадмію, урану).

Вміст хлоридів у питній воді не повинен перевищувати 300 мг/л: великі кількості хлоридів додають воді гірко-солоний смак.

Іони , що містяться в воді, визначають титруванням розчину нітрату срібла у присутності індикатора хромату калію або потенціометричним титруванням. При цьому у розчині можуть одночасно перебігати дві реакції:

або

осад цегельно-

червоного кольору

або

Якщо одночасно можливий перебіг двох реакцій з утворенням осадів, то спочатку відбувається випадання менш розчинного білого осаду . Розчин має у продовж цього часу жовте забарвлення від присутніх у ньому іонів . Тільки після того, як закінчується випадіння осаду , починає утворюватися більш розчинний цегляно-червоний осад , що свідчить про досягнення еквівалентної точки.

Тому кінець реакції зв'язування хлорид-іона у малорозчинний хлорид срібла визначається по появі цегляно-червоного забарвлення розчину у наслідку випадіння осаду хромата срібла.

Реактиви:

10%-й розчин хромату калію

1 н. або 0,1 н. розчин нітрату срібла

Хід визначення. 100 мл досліджуваної води відбирають піпеткою у конічну колбу на 250 мл, доливають 1 мл 10%-го розчину хромату калію і титрують розчином нітрату срібла до появи цегляно-червоного забарвлення. Відзначають об’єм розчину нітрату срібла, витрачений на титрування.

Кількість хлорид-іона у досліджуваній воді розраховують за формулою:

мг/л

де – об’єм розчину нітрату срібла, що пішов на титрування, мл;

– нормальність розчину нітрату срібла;

– міліграм-еквівалент хлору (35,5);

– об’єм досліджуваної води, узятої для титрування, мл.

Питання:

1. У поверхневі води звідки потрапляють хлориди?

2. Якими методами можливо визначення кількості хлорид-іонів у воді?

3. Який вміст хлоридів у воді, призначеній для господарсько-питного водопостачання, згідно ГОСТ 2874-82?

4. Назвіть реакції, які перебігають у ході виконання лабораторної роботи.

5. Назвіть речовини, що утворюють осади.

6. Назвіть індикатор, який використовується у даній лабораторній роботі.

7. Як впливає підвищений вміст хлоридів на якість води?

8. Як називається вода з підвищеним вмістом хлоридів?

9. Де використовується вода з підвищеним вмістом сульфатів, хлоридів?

Лабораторна робота 8

ВИЗНАЧЕННЯ ВМІСТУ СУЛЬФАТ-ІОНІВ У ВОДІ

Метою лабораторної роботи є визначення вмісту сульфат-іонів у воді.

Вміст сульфатів у питній воді за ГОСТ 2874-82 не повинен перевищувати 500 мл/г. Підвищена кількість сульфатів у воді небажана, тому що приводить до погіршення органолептичних показників води і збільшенню її агресивності. Вміст іонів у воді визначають комплексометричним методом – за допомогою трилона Б. Трилон Б утворює комплекси з іонами . Сутність комплексометричного методу визначення іонів полягає у тому, що в досліджувану воду вводять іони (розчин ), що зв'язують іони в осад:

Кількість сульфатів оцінюють за різницею витрати трилона Б на іони до осадження іонів і після їхнього осадження. Оскільки у досліджуваній воді присутні іони і , то необхідно ввести відповідні виправлення на ці іони.

Реактиви:

Індикатори: метиловий червоний, еріохром чорний (ЕХЧ-Т)

0,1 н. розчин соляної кислоти

рзчин хлориду барію

аміачний буферний розчин

0,05 н. розчин трилону Б

0,1 н. розчин їдкого натру

Хід визначення. У конічну колбу ємністю 250 мл наливають піпеткою 50 мл досліджуваної води, додають 1-2 краплі розчину індикатора метилового червоного і підкислюють 0,1 н. розчином соляної кислоти. Потім цей розчин кип'ятять 3-5 хв для видалення вуглекислоти. До киплячого розчину додають точно 1 мл розчину хлориду барію, що містить іони магнію (10 г і 4 г у 1 л), і знову кип'ятять 10-15 с. Присутність у розчині іонів необхідна для більш чіткого визначення кінця титрування трилоном Б.

Частина іонів витрачається на зв'язування іонів у сульфаті барію, а частина залишається. Через 10-15 хв досліджувану воду нейтралізують 0,1 н. розчином їдкого натру, додають його обережно по краплям (до переходу червоного забарвлення розчину в жовте). Потім уводять 5 мл аміачного буферного розчину, декілька крапель індикатора ЕХЧ-Т і титрують 0,05 н. розчином трилону Б ( ).

В окремій пробі визначають об’єм розчину трилону Б ( ),необхідний для . В іншій окремій пробі досліджуваної води (50 мл) визначають об’єм розчину трилону Б ( ), необхідний для титрування іонів , . Вміст іонів ( ) обчислюють за формулою:

мг/л,

де – нормальність розчину трилона Б;

– міліграм-еквівалент іона SO₄^2- (48);

– об’єм досліджуваної води (50 мл).

Результати аналізу записують у таблицю.

Місце добору води	Вміст хлорид-іонів	Вміст сульфат-іонів
	мг/л	мг-екв/л	мг/л	мг-екв/л

Питання:

1. Який вміст сульфатів у воді, призначеній для господарсько-питного водопостачання, згідно ГОСТ 2874-82?

2. До чого призводить підвищений вміст сульфатів у воді?

3. Якими методами можливо визначення кількості сульфатів у воді?

4. Чому використовується хлорид барію для визначення сульфатів у воді, а не якась інша речовина?

5. Яким методом визначається вміст сульфатів у даній лабораторній роботі?

6. Сутність даного метода визначення сульфатів у воді?

7. Назвіть індикатори, які використовується у даній лабораторній роботі.

8. Як впливає підвищений вміст сульфатів на якість води?

9. Як називається вода з підвищеним вмістом сульфатів, хлоридів?

10. Де використовується вода з підвищеним вмістом сульфатів, хлоридів?

Лабораторна робота 9