Анализ воды на содержание меди

Медь и ее соединения – это неотъемлемый компонент окружающей среды. Содержится этот элемент и в жидкости, которая течет из наших водопроводных кранов. Отметим, что в природных водоемах уровень содержания медных веществ не должен быть больше десяти долей миллиграмм на один литр. В водопроводной воде этот предел может быть значительно больше. Это объясняется тем, что данный компонент вымывается из арматуры и стенок труб.

Если уровень содержания меди сильно превышен, то вкус воды становится вяжущим и очень неприятным. Такая вода негативно влияет на здоровье человека. Согласно санитарным нормам концентрация этого элемента должна держаться на уровне один миллиграмм на литр. При превышении этой нормы необходимо принимать серьезные меры, направленные на очищение питьевой воды.

В воду элементы меди попадают в основном из сточных вод. Особенно, когда вблизи водоемов находятся химпредприятия и другие большие организации, занимающиеся металлургической деятельностью. Загрязнять воду могут и альдегидные реагенты. Их используют для ликвидации лишних водорослей в водоемах.

Чтобы понять, сколько медных веществ присутствует в воде, необходимо учитывать такие нюансы:

Вкус воды становится очень неприятным, вяжущим.
Цвет воды становится голубоватым.
Если постоянно мыть голову водой, в которой много медных веществ, то волосы могут приобрести зеленоватый оттенок. Особенно это заметно на светлых волосах.
Детали водопровода, которые изготовлены и нержавейки, при постоянном контакте с такой водой покрываются темным налетом. Смыть его, как правило, невозможно.

Также свидетельством того, что в жидкости содержится много меди, является наличие коррозии на деталях водопровода, которые сделаны из меди. Однако это не так заметно, как в случаях с предыдущими признаками. Для более точного анализа воду нужно отнести на пробу в лабораторию.

Нужно отметить, что медь негативно влияет не только на сантехнику. Повышенное ее содержание крайне отрицательно влияет на здоровье человека. Эксперты относят данный элемент к веществам третьего класса опасности. Об этом свидетельствует предельно допустимая концентрация, которая равна одному миллиграмму на литр воды.

Чтобы предотвратить отравления пищевого вида, медную посуду покрывают особым слоем для защиты. Он будет препятствовать тому, чтобы медные компоненты растворялись в воде в процессе ее подогрева. Хроническая интоксикация данным элементом способна сильно навредить организму человека. Она крайне негативно действует на работу нервной системы, печени и почек. Скажем даже больше. Такая вода может стать причиной аллергодерматоза.

Все, что было перечислено выше, дает право утверждать, что водопроводную воду необходимо очищать, если в ней содержится слишком много меди. Для этого нужно использовать специальное оборудование. Отметим, что известно два наиболее популярных способа, которые применяют для очистки. На каком способе остановиться зависит от того, насколько сильно превышена санитарная норма.

В большинстве случаев эксперты советуют применять технологию обратного осмоса. В этом случае необходим специальный блок химической промывки. Также нужен фильтр тонкой очистки, блок разнообразных модулей для фильтрации. Понадобится еще система для реагентной подготовки. Данный способ очистки пользуется большой популярностью из-за высокой эффективности. Еще он очень экономичен. Добавим, что обратноосмотические фильтрационные установки бытового типа имеют небольшие габариты. Устанавливать их довольно просто, как и использовать.

Также очистить воду от повышенного содержания элементов меди можно, применив ионный способ очистки. Но он довольно затратный, так как требует применения большого количества реагентов. Именно из-за этого и увеличиваются расходы на его эксплуатацию. По этой причине данный способ используется реже, чем предыдущий.

Автор: Гумерова Л.
Дата публикации – 09.11.2016.
Перепечатка без согласия редакции запрещена.

источник

Различные соединения меди, а также и сама медь, довольно распространены в окружающей среде, в том числе и в природных водах, которые служат источниками для водопроводной воды, поступающей в наши дома и квартиры.

В большинстве случаев концентрация меди в природных водах не превышает десятой доли мг/л, а вот в водопроводной воде она может быть существенно увеличена. Повышенное содержание меди в питьевой воде , а точнее в водопроводной, можно объяснить вымыванием этого металла из труб и арматуры.

Повышение количества меди в питьевой воде характеризуется неприятным вяжущим привкусом, кроме того она пагубно влияет на состояние человеческого организма. Когда концентрация меди достигает 1,0 мг/л в обязательном порядке требуется проводить очистку питьевой воды с использованием специальных систем водоочистки и водоподготовки.

Сточные воды служат основным источником поступления меди и других небезопасных веществ в природные воды, особенно, если речь идет о стоках химических предприятий или крупных организаций металлургической промышленности. Кроме того, в роли загрязнителя окружающих вод, который насыщает их медью, выступают так называемые альдегидные реагенты, применяемые с целью уничтожения водорослей.

Для того что определить, есть ли медь в питьевой воде , нужно обращать внимание на следующие признаки:

Даже в случае низкой концентрации меди жидкость приобретает вяжущий малоприятный вкус;
Вода имеет голубоватый оттенок;
При регулярном мытье головы водой с повышенным содержанием меди светлые волосы начинают приобретать зеленоватый оттенок;
На сантехнических устройствах, произведенных из нержавеющей стали, образуется несмываемый темный налет.

Еще одним доказательством того, что в воде содержится медь, является образование коррозии на медных составляющих элементах водопровода. Правда, стоит отметить, что этот признак не столь очевиден, как предыдущие.

Кроме того, что медь оказывает негативное влияние на водопроводные и сантехнические устройства, не стоит также забывать о том, что повышенное содержание этого металла в жидкости является опасной для человеческого здоровья. Специалисты относят медь к веществам третьего класса опасности, это свидетельствует о том, что концентрация этого метала свыше 1,0 мг/л является предельно допустимой.

В целях предотвращения пищевых отравлений различные предметы, изготовленные из меди, например, кастрюли или чайники, покрывают изнутри специальным защитным слоем, который не позволяет меди растворяться в подогреваемой воде. Хроническая интоксикация меди является губительной для организма, ее причисляют к одной из основных причин серьезных нарушений нервной системы, а также неправильного функционирования печени и почек, более того она может приводить к аллергодерматозам и перфорации носовой перегородки.

Все вышеперечисленное дает право говорить об острой необходимости водоочистки питьевой воды с использованием специально предназначенного оборудования, если содержание в ней меди превышает допустимую норму. Существует несколько распространенных способов, применяемых в случаях, когда есть медь в питьевой воде . Выбор способа, в первую очередь, зависит от количества опасного для здоровья вещества в жидкости. Наиболее часто специалисты рекомендуют использовать обратный осмос для решения проблемы повышенного содержания меди в жидкости.

Очистка питьевой и просто водопроводной воды от меди с использованием метода обратного осмоса воды требует применения блока химической промывки, фильтра тонкой очистки, блока различных фильтрующих модулей, а кроме того необходима система реагентной подготовки. Стоит отметить, что этот метод получил широкое распространение не только благодаря своей высокой эффективности, но также и благодаря своей экономичности, к тому же бытовые обратноосмотические фильтрующие установки отличаются небольшими габаритами и простотой монтажа и использования.

Когда содержание меди в жидкости существенно превышает предельно допустимую норму необходимо применение метода ионного обмена, этот метод не так экономичен, как предыдущий, поскольку требуется больше реагентов, поэтому возрастают и эксплуатационные расходы.

источник

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Water. Methods for determination of copper

ОКС 75.060.50*
ОКСТУ 0209
_______________
* Вероятно, ошибка оригинала.
Следует читать: ОКС 13.060.50. — Примечание изготовителя базы данных.

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации — ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский центр стандартизации, информации и сертификации сырья, материалов и веществ» (ФГУП «ВНИЦСМВ») на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Управлением технического регулирования и стандартизации Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

4 Настоящий стандарт идентичен стандарту АСТМ Д 1688-02* «Стандартные методы определения меди в воде» (ASTM D 1688-02 «Standard test methods for copper in water»).
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым здесь и далее по тексту, можно получить, перейдя по ссылке. — Примечание изготовителя базы данных.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2004 (подраздел 3.5).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных стандартов АСТМ соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

1.1 Настоящий стандарт устанавливает три атомно-абсорбционных спектрофотометрических метода определения меди в воде:

Диапазон концентраций меди

Метод А — прямой атомно-абсорбционный метод

Метод В — атомно-абсорбционный метод с использованием экстракции с хелатообразованием

Метод С — атомно-абсорбционный метод с использованием графитовой печи

1.2 Настоящими методами можно определять растворенную или общую медь. Для определения растворенной меди проводят фильтрацию через мембранный фильтр 0,45 мкм (N 325) во время отбора пробы воды. Предпочтительной является фильтрация на потоке.

1.3 Значения, установленные в единицах СИ, являются стандартными. Значения в скобках приведены для информации.

1.4 В настоящем стандарте не предусмотрено рассмотрение всех мер безопасности, связанных с его применением. Пользователь настоящего стандарта несет ответственность за разработку соответствующих правил техники безопасности и мер по охране здоровья, а также определяет целесообразность применения законодательных ограничений перед его использованием. Специальные указания по технике безопасности приведены в примечаниях 3, 5, 8 и 13.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты :
_______________
Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке. — Примечание изготовителя базы данных.

АСТМ Д 858 Методы определения марганца в воде (ASTM D 858, Test methods for manganese in water)*

АСТМ Д 1066 Руководство по отбору проб пара (ASTM D 1066, Practice for sampling steam)*

АСТМ Д 1068 Методы определения железа в воде (ASTM D 1068, Test methods for iron in water)*

АСТМ Д 1129 Терминология, относящаяся к воде (ASTM D 1129, Terminology relating to water)*

АСТМ Д 1192 Технические условия на оборудование для отбора проб воды и пара в закрытых трубопроводах (ASTM D 1192, Specification for equipment for sampling water and steam in closed conduits)*

АСТМ Д 1193 Технические условия на реактив-воду (ASTM D 1193, Specification for reagent water)*

АСТМ Д 1687 Методы определения хрома в воде (ASTM D 1687, Test methods for chromium in water)*

АСТМ Д 1691 Методы определения цинка в воде (ASTM D 1691, Test methods for zinc in water)*

АСТМ Д 1886 Методы определения никеля в воде (ASTM D 1886, Test methods for nickel in water)*

АСТМ Д 2777 Руководство для определения прецизионности и отклонения, применяемых методов Комитета АСТМ Д-19 по воде (ASTM D 2777, Practice for determination of precision and bias of applicable methods of committee D-19 on water)*

АСТМ Д 3370 Руководство для отбора проб воды из закрытых трубопроводов (ASTM D 3370, Practices for sampling water from closed conduits)*

АСТМ Д 3557 Методы определения кадмия в воде (ASTM D 3557, Test methods for cadmium in water)*

АСТМ Д 3558 Методы определения кобальта в воде (ASTM D 3558, Test methods for cobalt in water)*

АСТМ Д 3559 Методы определения свинца в воде (ASTM D 3559, Test methods for lead in water)*

АСТМ Д 3919 Руководство для измерения следовых количеств элементов в воде методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии с использованием графитовой печи (ASTM D 3919, Practice for measuring trace elements in water by graphite furnace atomic absorption spectrophotometry)*

АСТМ Д 4841 Руководство для оценки времени удерживания для проб воды, содержащих органические и неорганические составляющие (ASTM D 4841, Practice for estimation of holding time for water samples containing organic and inorganic constituents)*

АСТМ Д 5810 Руководство по методу добавок применительно к пробам воды (ASTM D 5810, Guide for spiking into aqueous samples)*

АСТМ Д 5847 Руководство для составления требований к управлению качеством (QC) анализа воды по стандартизованным методам (ASTM D 5847, Practice for writing quality control specifications for standard test methods for water analysis)**
________________
* Ежегодный сборник стандартов АСТМ, том 11.01 (Annual Book of ASTM Standards, Vol 11.01.).
** Ежегодный сборник стандартов АСТМ, том 11.02 (Annual Book of ASTM Standards, Vol 11.02.).

3.1 В настоящем стандарте применены термины, используемые в АСТМ Д 1129.

4.2 Медь попадает в водные источники в результате природного процесса растворения минералов; из промышленных сточных вод при переработке сульфата меди; при контроле биологического роста в некоторых резервуарах и распределительных системах; при коррозии медных сплавов водопроводных труб. Медь может содержаться в значительных концентрациях в сточных водах горнорудной промышленности, производства боеприпасов и большинства гальванических и обрабатывающих производств или отраслей промышленности. Медь может присутствовать в простой ионной форме или в виде одного из многих комплексов таких групп, как цианиды, хлориды, аммиачные или органические лиганды.

4.3 Несмотря на то, что эти соли, в частности сульфат меди, усиливают биологический рост некоторых водорослей и бактерий, медь считается неотъемлемой частью питания людей и не является токсическим химическим веществом при концентрациях, обычно обнаруживаемых в пробах воды.

5.1 Используемые реактивы должны быть класса химически чистые (х.ч.). Если нет других указаний, то это означает, что все реактивы соответствуют техническим условиям Комитета по аналитическим реактивам Американского химического общества (АСТМ), где можно получить технические условия на эти реактивы. Вещества других классов чистоты можно использовать, если первоначально установлено, что реактив достаточно чистый и не может привести к снижению точности измерения.

5.2 Под чистотой воды (если нет других указаний) подразумевается, что вода — лабораторного назначения (чистая для анализа — ч.д.а.) класса I по АСТМ Д 1193. Можно использовать воду лабораторного назначения других классов при условии, что в первую очередь установлена степень ее чистоты, которая не может привести к снижению точности (прецизионности) измерений и увеличению отклонений при измерении. При межлабораторных круговых испытаниях по приведенным методам была использована вода класса II.

6.1 Пробы отбирают в соответствии с АСТМ Д 1066, АСТМ Д 1192 и АСТМ Д 3370.

6.2 Пробы должны быть обработаны азотной кислотой (HNO ) с удельным весом 1,42 до значения рН, равного 2 или менее, сразу же после их отбора, обычно требуется около 2 мл/л азотной кислоты. Если определяют только растворенную медь, пробу перед подкислением фильтруют через мембранный фильтр 0,45 мкм (N 325). Время удерживания проб можно рассчитать в соответствии с АСТМ Д 48.

7.1 Настоящий метод определяет растворенную и общую извлекаемую медь в большинстве вод, в том числе и в сточных водах.

7.2 Настоящий метод применим в диапазоне концентраций меди от 0,05 до 5 мг/л. Диапазон может быть расширен до концентраций более 5 мг/л при разбавлении пробы.

7.3 Данные по межлабораторным испытаниям получены на лабораторной воде, речной воде, водопроводной воде, грунтовой воде, озерной воде, предварительно очищенных сточных водах нефтеперерабатывающего производства и двух необработанных сточных водах. Информация о прецизионности и отклонении при измерениях не применима к другим водам.

8.1 Медь определяют с использованием атомно-абсорбционной спектрофотометрии. Отфильтрованную пробу с растворенной медью вводят (засасывают) в прибор без предварительной обработки. Для определения общего количества извлекаемой меди в пробе пробу вводят после обработки смесью соляной и азотной кислот и фильтрации. Можно использовать такую же процедуру подготовки, которую используют для определения общего извлекаемого кадмия (метод по АСТМ Д 3557), хрома (метод по АСТМ Д 1687), кобальта (метод по АСТМ Д 3558), железа (метод по АСТМ Д 1068), свинца (метод по АСТМ Д 3559), марганца (метод по АСТМ Д 858), никеля (метод по АСТМ Д 1886) и цинка (метод по АСТМ Д 1691).

9.1 Натрий, калий, сульфаты и хлориды (8000 мг/л каждого), кальций и магний (5000 мг/л каждого), нитраты (2000 мг/л), железо (1000 мг/л), кадмий, свинец, никель, цинк, кобальт, марганец и хром (10 мг/л каждого) не мешают определению меди в воде.

9.2 Для определения малых количеств меди в некоторых водах может понадобиться корректировка фона или применение методики экстракции хелата (метод В).

Примечание 1 — Необходимо следовать инструкциям производителя прибора при использовании специальных методик корректировки.

10.1 Атомно-абсорбционный спектрофотометр, предназначенный для работы в области длины волны 324,7 нм.

Примечание 2 — Инструкции производителя должны соответствовать всем инструментальным параметрам. Длину волны, отличающуюся от значения 324,7 нм, можно использовать, если заранее было определено, что она в такой же степени пригодна.

10.1.1 Лампа с полым катодом на медь. Пригодны также лампы с полым катодом для многих элементов.

10.4 Краны для редуцирования давления. Подачу горючего и окислителя следует проводить при значениях давления несколько выше, чем рабочее давление, регулируемое в приборе соответствующими кранами.

11.1 Раствор меди, исходный (1,0 мл =1,0 мг Cu): растворяют 1,000 г электролитической меди в стакане вместимостью 250 мл в смеси — 15 мл азотной кислоты (HNO ) (удельный вес — 1,42) и 15 мл воды. Медленно добавляют 4 мл серной кислоты (H SO , удельный вес — 1,84) (1+1) и нагревают, пока не начнет выделяться серный ангидрид (SO ). Охлаждают, промывают стакан водой и разбавляют водой до 1 л. Также допускается использовать товарный исходный раствор такой же степени чисто

11.2 Раствор меди, стандартный (1,0 мл =0,1 мг Cu): разбавляют 100,0 мл исходного раствора меди водой до 1 л.

11.3 Соляная кислота (удельный вес — 1,19). Концентрированная соляная кислота (HCI).

Примечание 3 — Если получен реактив высокой степени чистоты, то проводят перегонку HCI либо используют кислоту спектральной чистоты.

Внимание: При перегонке HCI получается азеотропная смесь (концентрация HCI примерно 6N). Поэтому каждый раз, когда для приготовления реактива или в методике указана концентрированная HCI, для перегонки используют двойной указанный объем

11.6.1 Воздух, пропущенный через соответствующий фильтр для удаления масла, воды и других инородных веществ, обычно применяют в качестве окислителя.

11.7.1 Ацетилен. Обычно используют в качестве горючего стандартный ацетилен. Присутствующий в ацетиленовых баллонах ацетон может влиять на аналитические результаты. Баллон вновь заполняют под давлением 50 p.s.i.g (345 кПа).

Примечание 6 — Предупреждение — Ацетилен класса очищенный, содержащий специальный фирменный растворитель, в большей степени, чем ацетон, нельзя использовать с трубками из поливинилхлорида, так как потеря прочности трубопроводов может привести к опасной ситуации.

12.2 При определении общей извлекаемой меди добавляют 0,5 мл HNO (удельный вес — 1,42) и продолжают испытание в соответствии с 13.2-13.4. При определении растворенной меди продолжают испытание в соответствии с 13.5.

12.4 Строят аналитическую кривую, откладывая значения абсорбции в зависимости от концентрации меди в каждом стандартном растворе. В качестве альтернативы определяют концентрацию меди непосредственно по показаниям прибора.

13.1 100,0 мл хорошо перемешанной подкисленной пробы помещают в стакан или колбу вместимостью 125 мл.

Примечание 6 — Если необходимо определять только растворенную медь, начинают процедуру с 13.5.

13.2 Добавляют 5 мл HCI (удельный вес — 1,19) в каждую пробу.

13.3 Нагревают пробы на паровой бане или электрической плитке в хорошо вентилируемом вытяжном шкафу до тех пор, пока объем не уменьшится до 15-20 мл, не доводя пробы до кипения.

Примечание 7 — Если анализируемые пробы содержат значительное количество суспендированного материала, величину уменьшения объема выбирают по усмотрению аналитика.

13.4 Охлаждают и фильтруют пробы в мерную колбу вместимостью 100 мл через соответствующий фильтр, например тонкую ткань, промытую кислотой, или беззольный фильтр. Промывают фильтровальную бумагу два или три раза водой и доводят пробы до нужного объема.

14.1 Рассчитывают концентрацию меди в каждой пробе в миллиграммах на литр, используя аналитическую кривую, или в качестве альтернативы используют показания прибора (12.4).

15.1 Межлабораторные испытания по настоящему методу проведены в десяти лабораториях, в пяти из которых работали по два оператора. Каждый из 15 операторов выполнял определения на трех уровнях в течение трех дней на пробах лабораторной воды и отобранных пробах воды при общем числе определений 270.

15.2 Данные по межлабораторным испытаниям получены на лабораторной воде, речной воде, водопроводной воде, грунтовой воде, озерной воде, предварительно очищенных сточных водах нефтеперерабатывающего завода, двух необработанных сточных водах. Для других материалов эти данные не применимы.

15.3 Прецизионность и отклонение данного метода соответствует АСТМ Д 2777-77, которое применено к данным, полученным в совместных испытаниях. В соответствии с допущением, сделанным в 1.4 АСТМ Д 2777-98, данные значения прецизионности и отклонения соответствуют существующим требованиям для межлабораторных испытаний согласно методам Комитета АСТМ Д 19.

Получаемую одним оператором и общую прецизионность настоящего метода в обозначенном диапазоне выражают следующим образом:

в лабораторной воде класса II

в речной, водопроводной, грунтовой, озерной или сточной воде

где — прецизионность результатов, получаемая одним оператором;

— определяемая концентрация меди, мг/л.

Результаты извлечения известных количеств меди приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Определение предельных отклонений по методу А

Введенное количество Cu, мг/л

Определенное количество Cu, мг/л

Статистическая значимость, доверительный уровень 95%

источник

Метод заключается в минерализации испытуемой навески, отделении меди от других металлов при помощи сероводорода и последующего разделения сульфидов меди, цинка и свинца. Медь определяют колориметрически в виде комплексного медно-аммиачного соединения.

Методика определения. 15 г испытуемого продукта в фарфоровой чашке после высушивания (в случае необходимости) на водяной бане или в сушильном шкафу помещают в муфельную печь и осторожно при слабом накаливании сначала обугливают, а затем озоляют до белой или слегка серой золы. Озоление ведут очень осторожно при слабо-красном калении, так как при температуре выше 600° С соли меди могут улетучиваться. Для ускорения озоления можно к навеске прибавить смесь, состоящую из 0,2 г перекиси магния и уксуснокислого кальция или 0,5 г двууглекислого аммония с последующей обработкой золы 5-6%-ным раствором перекиси водорода. К золе прибавляют 5 мл соляной кислоты (1:1) и одну каплю пергидроля. Полученный раствор выпаривают на водяной бане досуха.

Сухой остаток в той же фарфоровой чашке обрабатывают 2 мл 10%-ного раствора соляной кислоты, добавляют 3 мл воды, размешивают стеклянной палочкой и фильтруют через бумажный фильтр, предварительно смоченный водой, в коническую колбу емкостью около 100 мл. Чашечку и фильтр промывают 15 мл дистиллированной воды, собирая промывные воды в ту же колбочку. Колбочку с раствором нагревают до температуры 40-50° С и через раствор в течение 40-60 мин пропускают сероводород. Выпавший осадок сульфидов и серы отделяют центрифугированием.

Жидкость сливают, осадок сульфидов 1-2 раза промывают 1%-ным раствором соляной кислоты, насыщенным сероводородом. К промытому осадку тотчас добавляют пять капель 10%-ного раствора едкого натра, нагревают в кипящей водяной бане, разбавляют 10 мл воды и центрифугируют. При большом осадке обработку раствором едкого натра повторяют 2 раза, жидкость не используют, а осадок в центрифужной пробирке, содержащей сульфиды свинца и меди, обрабатывают при осторожном нагревании 5-10 каплями смеси концентрированных серной и азотной кислот, взятых в равных количествах. Нагревание заканчивают после полного удаления паров азотной кислоты и появления белых тяжелых паров серного ангидрида (SO3). Пробирку охлаждают, добавляют по 0,5-1,0 мл дистиллированной воды и спирта. При наличии солей свинца в растворе появившуюся муть или выпавший белый осадок сернокислого свинца отделяют от находящейся в растворе меди центрифугированием. Раствор меди сливают в фарфоровую чашечку. Осадок сернокислого свинца промывают 2-3 раза 10 мл разбавленного этилового спирта (1:3 по объему), присоединяя промывную жидкость к раствору в фарфоровой чашечке. Раствор выпаривают досуха на водяной бане и после охлаждения прибавляют 1-5 капель 25%-ного раствора аммиака. При наличии в навеске следов меди (меньше 0,1 мг) раствор окрашивается в очень слабый голубой цвет. При более интенсивном окрашивании к раствору прибавляют 1-2 мл дистиллированной воды. В случае образования мути к раствору добавляют равный объем 25%-ного раствора аммиака и выпавший осадок отделяют центрифугированием.

Прозрачный раствор сливают с осадка в мерный цилиндр емкостью 10 мл. Осадок в пробирке 2 раза промывают небольшими количествами 1%-ного раствора аммиака. Промывные жидкости приливают к раствору в мерном цилиндре. Объем раствора в цилиндре доводят дистиллированной водой до 10 мл. Этот раствор используют для количественного определения меди. В пробирку для колориметрирования с делениями на 5; 10 и 15 мл переносят в зависимости от предполагаемого содержания меди часть или весь раствор. В три другие пробирки для колориметрирования наливают стандартный раствор меди, содержащий 0,1; 0,3 и 0,5 мг меди. Во все четыре пробирки добавляют по 2 мл 25%-ного аммиака и дистиллированной водой доводят объем растворов до 10 мл и хорошо перемешивают. Интенсивность окрашивания испытуемого раствора сравнивают с окраской типовых растворов. Если окраска испытуемого раствора интенсивнее окраски стандартного раствора, содержащего 0,1 мг меди, и слабее окраски раствора с содержанием 0,3 мг меди, считают, что в испытуемом растворе количество меди равно 0,2 мг.

Содержание меди (х) в миллиграммах на 1 кг продукта вычисляют по формуле

где G — количество меди, определенное при сравнении испытуемого раствора со стандартным, мг; V1 — количество исследуемого раствора, взятое для колориметрирования, мл; V2 — общее количество раствора, мл; g — навеска продукта, г.

0,9821 г перекристаллизованной сернокислой меди (CuSO4-5Н2O) растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды, переносят в мерную колбу емкостью 250 мл, добавляют 10 мл 10%-ной серной кислоты и доводят содержимое колбы дистиллированной водой до метки. 1 мл такого раствора соответствует 1 мг меди.

Метод основан на переводе солей меди в солянокислые и последующем йодометрическом их определении. Реакция проходит следующим образом:

Выделившийся йод титруют гипосульфитом. Для маскирования солей железа и выведения их из реакции к раствору прибавляют однометаллический фосфат натрия, который образует с железом нерастворимое соединение, выпадающее в осадок и не реагирующее с йодистым калием:

Методика определения. В фарфоровую чашечку или в тигель берут навеску 50 г продукта, не содержащего поваренной соли, подсушивают (в случае необходимости) на песочной бане или в сушильном шкафу, а затем осторожно озоляют в муфельной печи при температуре не выше 600° С. Золу обрабатывают небольшим количеством разбавленной азотной кислоты (1:3 по объему) и выпаривают досуха на песочной бане. Затем к золе прибавляют 2-3 мл 10%-ной соляной кислоты и вновь выпаривают досуха. Остаток в чашке обрабатывают при нагревании 3 мл концентрированной уксусной кислоты с 10 мл дистиллированной воды и переносят без потерь в стакан небольшими порциями дистиллированной воды при помощи стеклянной палочки. Стакан и палочку промывают дистиллированной водой с таким расчетом, чтобы объем жидкости в стакане был не более 50 мл.

К раствору прибавляют 5 г однометаллического фосфата натрия. Полноту осаждения железа проверяют прибавлением к раствору 2-3 капель 10%-ного раствора роданистого аммония. При отсутствии розовой окраски к раствору прибавляют 3 г йодистого калия и выделившийся йод титруют при сильном встряхивании 0,01 н. раствором гипосульфита. Индикатором служит 1 мл 1 %-ного водного раствора крахмала. Для каждой серии определений проводят контрольное титрование всех применяемых реактивов без исследуемой навески. Реактивы берут в тех же количествах, что и при анализе испытуемого образца.

Содержание меди (в мг) на 1 кг продукта (х) вычисляют по формуле

где V — количество раствора гипосульфита, пошедшее на титрование исследуемого образца, мл; V1 — количество раствора гипосульфита, пошедшего на титрование контрольного опыта, мл; g — навеска продукта, г; 0,636 — количество меди, соответствующее 1 мл точного 0,01 н. раствора гипосульфита, мг; К — поправка к 0,01 н. раствору гипосульфита.

Определение проводят в двукратной повторности.

В методе используется реакция между двухвалентной медью и оксалилдигидразидом в присутствии избытка ацетальдегида. Образующееся при этом комплексное соединение фиолетового цвета служит для количественного фотометрического определения содержания меди.

Методика определения. В фарфоровую чашку берут 10 г средней пробы продукта, прибавляют в качестве ускорителя 0,5 г двууглекислого аммония и озоляют в муфельной печи при температуре не выше 600° С. К золе прибавляют 3 мл раствора соляной кислоты (1:1), выпаривают досуха на песочной бане, после чего снова прибавляют 3 мл горячего 10%-ного раствора соляной кислоты и 3 мл горячей дистиллированной воды. Содержимое фарфоровой чашечки тщательно перемешивают стеклянной палочкой и количественно фильтруют через беззольный фильтр в мерную колбу емкостью 25 мл. Чашку и фильтр тщательно промывают небольшими порциями горячей дистиллированной воды, собирая их в ту же мерную колбу. Объем охлажденного раствора в колбе доводят дистиллированной водой до метки. После перемешивания раствор используют для проведения колориметрической реакции.

В пробирку, градуированную на 10 мл, переносят пипеткой 2,5 мл подготовленного раствора, прибавляют 1 мл 10%-ного раствора двузамещенного цитрата аммония, встряхивают и прибавляют концентрированный аммиак в количестве, предварительно установленном для нейтрализации реактивов. Затем в пробирку приливают 0,8 мл насыщенного водного раствора оксалилдигидразида, 2 мл 40%-ного раствора ацетальдегида и дистиллированной воды до объема 10 мл. Раствор перемешивают и проверяют pH при помощи индикаторной бумажки; pH должно быть 8,5-9. Через 10 мин измеряют оптическую плотность образовавшегося комплекса на фотоэлектроколориметре, применяя кювету толщиной слоя 10 мл и зеленый светофильтр. Вторую кювету фотоэлектроколориметра заполняют дистиллированной водой.

Калибровочный график строят по разбавленным растворам сернокислой меди, приготовленным из стандартного раствора этой соли, в следующих концентрациях: 0; 5; 10; 20; 30; 40; 50; 60 мкг меди в 10 мл. Стандартный раствор, содержащий 1 мг меди в 1 мл, приготовляют из 0,393 г перекристаллизованной CuSO4-5Н2O, растворенной дистиллированной водой в мерной колбе емкостью 100 мл. Растворы для составления калибровочного графика приготовляют следующим образом: стандартный раствор разбавляют в 100 раз, чтобы получить раствор, содержащий в 1 мл 10 мкг меди.

Содержание меди (в мг) в 1 кг продукта (х) вычисляют по формуле

где G — количество меди в 2,5 мл раствора, найденное по графику; мкг; g — навеска, взятая для озоления, г; 25 — объем, до которого доведен раствор золы, мл; 2,5 — количество раствора, взятого для проведения колориметрической реакции, мл.

Определение проводят в двукратной повторности и среднюю арифметическую величину принимают за содержание меди. Одновременно с проведением колориметрирования исследуемого раствора измеряют оптическую плотность контрольного раствора, составленного из всех реактивов, применявшихся для проведения колориметрической реакции. Оптическую плотность контрольного опыта вычитают из оптической плотности испытуемого раствора.

Количество аммиака, необходимое для установления требуемого pH, определяют следующим образом: в пробирку вносят 2,5 мл испытуемого раствора, 2 мл 40%-ного раствора ацетальдегида и несколько капель 1%-ного раствора фенолфталеина. Пробирку встряхивают и к раствору прибавляют измеряемое количество концентрированного аммиака до появления ярко-малинового окрашивания, которое соответствует pH раствора 8,5-9,0.

Оксалилдигидразид приготовляют смешиванием эквимолекулярных количеств диметил- или диэтилоксалата и гидразингидрата, растворенных в пятикратных объемах этилового спирта. Выпавший в течение 1 я осадок оксалилдигидразида промывают небольшим количеством этилового спирта, перекристаллизовывают из кипящей воды и приготовляют его насыщенный водный раствор.

Метод основан на образовании окрашенного в красный цвет роданида железа (Fe(CNS)3) и его комплексных соединений (Fe(CNS6)—, Fe(CNS)++ при прибавлении раствора роданида аммония или калия к раствору, содержащему ионы трехвалентного железа.

Реакция проходит по уравнению

Fe(CNS)3, легко соединяясь с роданистым калием, образует комплексную соль железороданистого калия

Методика определения. В фарфоровую чашечку взвешивают с точностью до 0,01 г 10 г средней пробы испытуемого продукта. Чашечку с навеской сначала помещают в сушильный шкаф для подсушивания (в случае необходимости), а затем в муфельную печь при небольшом нагреве. После прекращения выделения газообразных продуктов температуру в муфельной печи повышают до 600° С. Для ускорения озоления охлажденную золу смачивают несколькими каплями дистиллированной воды и 3%-ным раствором перекиси водорода. После подсушивания в сушильном шкафу золу снова помещают в муфельную печь для прокаливания. Смачивание и прокаливание золы продолжают до получения белой или слегка сероватой золы без частиц угля.

При значительном содержании в золе солей железа, марганца и меди она может быть слегка окрашенной. В охлажденную золу прибавляют 5 мл 2 н. раствора соляной кислоты и чашку помещают на кипящую водяную баню. Золу тщательно перемешивают стеклянной палочкой и после осаждения нерастворившихся частиц раствор осторожно, количественно по палочке переносят на гладкий фильтр и фильтруют в мерную колбочку емкостью 100 мл. Обработку золы в чашке соляной кислотой повторяют, фильтруя раствор через тот же фильтр. Затем чашку и фильтр 2-3 раза промывают горячей дистиллированной водой, подкисленной соляной кислотой. Промывные воды собирают в ту же мерную колбочку. После охлаждения раствор доводят дистиллированной водой до объема 100 мл. Этот раствор в количестве точно 10-25 мл (в зависимости от предполагаемого содержания в нем железа) выпаривают досуха в фарфоровой чашке на кипящей водяной бане.

Сухой остаток в чашке смачивают 2 мл концентрированной азотной кислоты и 2 мл воды и снова выпаривают досуха на водяной бане. Сухой остаток смачивают горячей дистиллированной водой, подкисленной соляной кислотой, тщательно перемешивают стеклянной палочкой и фильтруют в мерную колбочку емкостью 50 мл. Чашку и фильтр промывают 3 раза горячей подкисленной дистиллированной водой и промывные воды собирают в ту же мерную колбу. После охлаждения к раствору прибавляют несколько капель пергидроля, 1 мл концентрированной соляной кислоты и 2-3 мл 50%-ного роданистого калия или аммония, затем объем раствора в колбе доводят дистиллированной водой до метки. Окрашенный раствор в колбочке перемешивают, измеряют оптическую плотность на фотоэлектрическом колориметре, используя кюветы с толщиной слоя 10 мл и синий светофильтр. Параллельно проводят контрольный опыт на реактивы. Из величины оптической плотности испытуемого раствора вычитают величину оптической плотности контрольного опыта и по калибровочному графику находят соответствующее количество железа в миллиграммах.

Содержание железа в мг % (x) вычисляют по формуле

где G — количество железа, найденное по калибровочному графику, мг; g — навеска продукта, г; V — количество раствора, взятого для проведения цветной реакции, мл; 100 — общий объем вытяжки из золы, мл.

Определение проводят не менее чем в двукратной повторности и выводят среднеарифметическую величину.

Растворы для составления калибровочного графика приготовляют следующим образом: растворяют 0,8636 г железоаммиачных квасцов в дистиллированной воде, прибавляют 10 мл концентрированной серной кислоты (относительной плотностью 1,84) и объем в мерной колбе доводят до 1 л. В 1 мл этого раствора содержится 0,1 мг железа. Затем 10 мл этого основного стандартного раствора разбавляют в мерной колбе дистиллированной водой до 100 мл; 1 мл полученного рабочего раствора содержит 0,01 мг железа.

В мерные колбочки емкостью 50 мл вносят от 1 до 19 мл рабочего раствора, в каждую колбочку прибавляют несколько капель пергидроля, 1 мл концентрированной соляной кислоты и 2-3 мл 50%-ного раствора роданистого калия или аммония. Объем растворов в колбочках доводят дистиллированной водой до метки, растворы перемешивают и сейчас же измеряют их оптическую плотность. Одновременно проводят контрольный опыт с реактивом, оптическую плотность которого вычитают из оптической плотности соответствующих растворов.

Стандартные растворы для составления графика приготовляют не менее 3 раз и по средним арифметическим величинам их оптических плотностей строят график зависимости оптической плотности от количества железа в растворе. В указанных концентрациях калибровочный график представляет прямую линию.

Метод основан на минерализации анализируемого продукта, извлечении соляной кислотой олова из золы с последующим восстановлением его водородом, образующимся при действии на алюминий соляной кислоты.

Реакция проходит по уравнению

Выделившийся водород восстанавливает олово в двухвалентное

Двухвалентное олово количественно окисляется йодом по уравнению

Количество йода, израсходованного на окисление олова, определяют титрованием гипосульфитом.

Методика определения. Минерализацию продукта можно проводить способом сухого озоления или окислением органических веществ концентрированными азотной и серной кислотами. Сухое озоление проводят следующим образом: навеску 25 г средней пробы измельченного и растертого продукта в фарфоровой чашке или тигле подсушивают (в случае необходимости) на кипящей водяной бане, осторожно обугливают на слабом огне или у открытой дверцы муфельной печи. После того как обугливание закончится и прекратится выделение газов, продолжают озоление при более высокой температуре, но не выше 600°С (темно-красное каление), так как при температуре выше 600° С олово может перейти в труднорастворимую метаоловянную кислоту. Озоление заканчивают, когда зола приобретет белый или серый цвет, без черных вкраплений. Озоление можно ускорить прибавлением к навеске 0,5 г двууглекислого аммония.

После охлаждения золу обрабатывают 10 мл соляной кислоты (1:1), хорошо перемешивают стеклянной палочкой, прикрывают фарфоровую чашечку часовым стеклом и нагревают на кипящей водяной бане в течение 15 мин. В чашку приливают несколько миллилитров горячей дистиллированной воды. Содержимое чашки хорошо перемешивают и фильтруют через маленький бумажный беззольный фильтр в коническую колбу емкостью 500 мл. Фарфоровую чашку, стеклянную палочку и фильтр тщательно промывают 3-4 раза горячей водой, каждый раз давая полностью профильтроваться раствору, находящемуся на фильтре. Промывные воды сливают в колбу с фильтратом. Общий объем должен составлять около 75 мл.

Фильтр с осадком помещают в тигель, подсушивают в сушильном шкафу, а затем осторожно озоляют. Золу количественно переносят в сухом виде из тигля через маленькую сухую воронку в колбу Кьельдаля емкостью 250 мл, прибавляют 25 мл концентрированной серной кислоты, смывая ею золу из воронки и со стенок горлышка колбы. Затем тигель, воронку и горлышко колбы ополаскивают несколькими миллилитрами дистиллированной воды. Колбу с золой и серной кислотой кипятят до полного растворения осадка. После охлаждения содержимое колбы количественно переносят в коническую колбу с солянокислым раствором золы. В колбу приливают 20 мл концентрированной соляной кислоты и воды до общего объема около 150 мл (отметка восковым карандашом или тушью на колбе). В этом растворе определяют содержание олова йодометрическим методом.

При проведении арбитражных анализов минерализацию проводят «мокрым» способом. В колбу Кьельдаля емкостью 500 мл через воронку с широким отверстием вносят 40 г хорошо растертой средней пробы анализируемого продукта и на кончике шпателя толченого химического стекла (стекло предварительно обрабатывают смесью равных объемов серной и азотной кислот). Остатки навески в фарфоровой чашке и на воронке смывают 50 мл 10%-ного раствора азотной кислоты. Колбу Кьельдаля с содержимым взбалтывают и оставляют в покое не менее чем на 10 мин (можно оставлять на ночь). Затем приливают 25 мл концентрированной серной кислоты (относительной плотностью 1,84), взбалтывают и в слегка наклонном положении ставят на сетку, в середине которой сделано небольшое круглое отверстие. В начале нагревания отверстие закрывают асбестом. Колбу закрепляют на штативе. Через капельную воронку с изогнутым концом, закрепленную на штативе таким образом, чтобы ее носик находился над центром колбы Кьельдаля, прибавляют к содержимому колбы Кьельдаля 150-200 мл концентрированной азотной кислоты. Приливают ее в процессе окисления постепенно по 15-20 капель в минуту. Содержимое колбы нагревают до кипения. При сжигании навески колба должна быть наполнена бурыми парами окислов азота. Если жидкость в колбе начинает темнеть, то увеличивают количество прибавляемой азотной кислоты до 30-35 капель в минуту. Когда жидкость в колбе станет бурой или бесцветной, количество прибавляемой азотной кислоты снова уменьшают до 15-20 капель в минуту. Через 20-30 мин, после окончания пенообразования, колбу нагревают на сильном огне, для чего асбест с отверстия сетки снимают.

При нагревании необходимо следить за тем, чтобы огонь охватывал дно колбы с жидкостью и не касался сухих стенок. После полного обесцвечивания и появления белых паров серного ангидрида жидкость кипятят еще 10 мин. Если жидкость остается бесцветной, то минерализацию считают законченной. В случае потемнения жидкости к ней снова прибавляют из воронки по каплям концентрированную азотную кислоту и продолжают кипячение, как указано выше.

После окончания минерализации бесцветную или слабо-зеленоватую жидкость охлаждают, добавляют в нее 25 мл насыщенного раствора щавелевокислого аммония и снова кипятят до выделения белых паров серного ангидрида. Охладив содержимое колбы, его переносят в коническую колбу емкостью 300 мл. Колбу Кьельдаля тщательно ополаскивают 60 мл дистиллированной воды и промывные воды присоединяют к раствору в конической колбе. Проточной водой охлаждают содержимое колбы, после чего добавляют 25 мл соляной кислоты (относительной плотностью 1,19). Этот раствор служит для йодометрического определения олова.

Коническую колбу с исследуемым раствором (после сухого озоления или «мокрой» минерализации) закрывают резиновой пробкой с двумя отверстиями. В одно отверстие вставляют трубку диаметром 5-6 мм, доходящую почти до дна колбы, для пропускания углекислого газа, в другое — такую же трубку, но заканчивающуюся под пробкой, для выхода углекислого газа.

Длинную трубку, которая проходит через промывную склянку с 5%-ным водным раствором сернокислой меди, соединяют с источником углекислоты — с баллоном или с аппаратом Киппа. Аппарат Киппа заряжают мрамором (углекислым кальцием) и соляной кислотой (1:1). В течение 5 мин через испытуемый раствор для удаления из него воздуха пропускают углекислый газ. Затем, не прекращая тока СO2, приоткрывают пробку в конической колбе, вносят в нее 0,4-0,5 г зерен алюминия или алюминиевой пыли и снова закрывают колбу пробкой, продолжая пропускать ток СO2. Через несколько минут, когда бурное выделение водорода ослабевает, колбу нагревают на асбестовой сетке над пламенем горелки или на электрической плитке так, чтобы жидкость в колбе не кипела. Когда весь алюминий растворится и останется только олово в виде губчатой массы, жидкость кипятят до полного растворения олова. Затем нагревание прекращают и усиливают ток углекислоты. Для охлаждения колбу с содержимым погружают в холодную воду. После охлаждения раствора прекращают пропускание СO2 и в колбу, приоткрыв немного пробку, вносят пипеткой 25 мл 0,01 н. раствора йода. Легким вращением колбы осторожно перемешивают содержимое. Стеклянные трубки обмывают дистиллированной водой. Воду сливают в ту же колбу. Общий объем в ней должен быть около 200 мл (отметка на внешней стороне стенки колбы). Полученный раствор титруют 0,01 н. раствором гипосульфита до соломенно-желтого цвета. Затем прибавляют 1 мл 1 %-ного раствора крахмала и продолжают титрование до обесцвечивания раствора. Параллельно проводят контрольный опыт с теми же количествами реактивов и в тех же условиях, но вместо испытуемого раствора берут дистиллированную воду.

Содержание олова (x) в миллиграммах на 1 кг исследуемого продукта вычисляют по формуле

где V1 — количество 0,01 н. раствора гипосульфита, пошедшего на титрование 25 мл раствора йода, добавленного к контрольному опыту, мл; V2 — количество 0,01 н. гипосульфита, пошедшего на титрование 25 мл раствора йода, добавленного к исследуемому раствору, мл; g — навеска, взятая для анализа, г; 0,615 — (опытный коэффициент) количество олова, соответствующее 1 мл 0,01 н. раствора гипосульфита, мг.

Метод основан на озолении испытуемого образца и на образовании комплексного соединения четырехвалентного олова с пирокатехиновым фиолетовым при pH 3,5 и последующем фотометрическом определении.

Методика определения. 5 г хорошо измельченной средней пробы продукта в фарфоровой чашке или в тигле озоляют с добавлением 0,5 г двууглекислого аммония до получения белой или слабо-серой золы. Золу обрабатывают в той же чашке 3 мл разбавленной соляной кислоты (1:3) и выпаривают на кипящей водяной бане досуха. Такую обработку проводят 2 раза. К остатку в чашке прибавляют 15 мл горячей (70-80° С) соляной кислоты (1:3), хорошо размешивают стеклянной палочкой. Раствор фильтруют через маленький беззольный фильтр в мерную колбу емкостью 50 мл. Фильтр с остатком промывают горячей водой, собирая ее в ту же мерную колбу. После охлаждения объем раствора в колбе доводят дистиллированной водой до метки (50 мл).

Перед фильтрованием определяют кислотность испытуемого раствора и выражают в миллиэквивалентах соляной кислоты. Для этого 1 мл испытуемого раствора титруют 0,1 н. раствором едкого натра в присутствии лакмуса. Затем в сухую пробирку отмеривают такое количество миллилитров 1 н. раствора соляной кислоты, чтобы общее содержание ее после добавления 100 исходного раствора составило 1 мэкв в 1 мл. Так, если в 1 мл раствора найдено 0,8 мэкв НСl, то в пробирку добавляют 0,2(1,0-0,8) мэкв НСl. Затем в пробирку к соляной кислоте прибавляют 2,5 мл 20%-ного раствора хлористого натрия и дистиллированной воды до объема 8 мл (отметка на пробирке), перемешивают, прибавляют 1 мл исследуемого раствора, две капли свежеприготовленного насыщенного раствора аскорбиновой кислоты или солянокислого гидроксиламина (для восстановления железа), снова перемешивают, прибавляют 0,5 мл 1%-ного раствора желатины, 0,5 мл 0,1%-ного спиртового раствора пирокатехинового фиолетового, 1 мл молярного раствора уксуснокислого натрия (для снижения pH раствора до 3,5). Раствор перемешивают и через 5 мин измеряют оптическую плотность раствора, окрашенного в зеленый цвет, по сравнению с контрольным раствором, в который внесены все реактивы, а вместо испытуемого раствора добавляют 1 мл дистиллированной воды. Окраска устойчива в течение 5 ч. Контрольная проба имеет желтую окраску.

Оптическую плотность раствора измеряют на фотоэлектроколориметре со светофильтром на 619 нм (миллимикрон) в кювете с толщиной слоя 10 мм. При проведении анализа следует строго придерживаться последовательности прибавления реактивов.

Содержание олова (x) в миллиграммах на 1 кг продукта вычисляют по формуле

где G — количество олова в 1 мл раствора, найденное по калибровочному графику, мкг; g — навеска исследуемого продукта, г; 50 — разведение минерализованной навески.

Исходный стандартный раствор олова, содержащий 1 мг олова в 1 мл, приготовляют растворением 0,1 г металлического олова или 0,1901 г двухлористого олова (SnCl2-2H2O) в 30-40 мл соляной кислоты (1:3) при нагревании. Навески олова берут с точностью до 0,0001 г в небольшой стаканчик, при растворении олова стаканчик закрывают часовым стеклом. Полученный раствор охлаждают и для окисления двухвалентного олова в четырехвалентное в вытяжном шкафу к нему по каплям прибавляют бромную воду до появления слабого запаха или едва заметной желтой окраски. Избыток брома связывают 1-2 каплями 5%-ного раствора фенола. Раствор олова количественно переносят в мерную колбу емкостью 100 мл и доводят до метки водным раствором соляной кислоты (1:3). Из этого раствора приготовляют рабочий раствор, содержащий 10 мкг четырехвалентного олова в 1 мл, следующим образом:

в мерную колбу емкостью 100 мл вносят 25 мл 20%-ного раствора NaCl, 50 мл дистиллированной воды и 1 мл стандартного раствора олова, объем раствора в колбе доводят дистиллированной водой до метки.

Калибровочный график строят по растворам олова, приготовленным из рабочего раствора и содержащим от 0,5 до 40 мкг олова. Реакцию проводят так же, как и при определении испытуемого раствора.

В сухие пробирки приливают растворы реактивов в той же последовательности, что и при проведении определения в испытуемом растворе. В табл. 4 приведены количества соляной кислоты, поваренной соли, дистиллированной воды и рабочего раствора четырехвалентного олова, необходимые для приготовления растворов для составления калибровочного графика. Объем раствора во всех пробирках должен быть одинаковым.

Величину измеренной оптической плотности растворов откладывают по оси ординат, концентрацию четырехвалентного олова — по оси абсцисс.

Метод основан на отделении свинца (из раствора золы) от сопутствующих тяжелых металлов и нефелометрического его определения в виде хромата (РЬСгO4).

Реакция протекает по уравнению

Методика определения. Навеску 15 г тонко измельченной средней пробы, подготовленной без применения металлических измельчителей, в фарфоровой чашке или тигле осторожно обугливают, а затем озоляют в муфельной печи при температуре не выше 500°С (слабо-красное каление).

При анализе жидких продуктов навески перед озолением выпаривают досуха, подсушивают на песочной бане, а затем осторожно озоляют. К белой или слегка серой золе прибавляют 5 мл соляной кислоты (1:1) и одну каплю пергидроля. Раствор выпаривают на песочной бане досуха. Сухой остаток в той же фарфоровой чашке обрабатывают 2 мл 10%-ной соляной кислоты, добавляют 3 мл дистиллированной воды и фильтруют через бумажный фильтр, предварительно смоченный дистиллированной водой, в небольшую коническую колбу. Фарфоровую чашку (или тигель) и фильтр промывают 15 мл дистиллированной воды, собирая промывные воды в ту же коническую колбу. В случае сплавления золы выщелачивание проводят 2 раза.

Полученный солянокислый раствор золы нагревают до 40-50° С и через оттянутую стеклянную трубочку, доходящую почти до дна колбы, пропускают в течение 40-60 мин сероводород. Сероводород получают в аппарате Киппа из сернистого железа и соляной кислоты (1:1). Сероводород пропускают через раствор в вытяжном шкафу.

Жидкость с выпавшим осадком сульфидов тяжелых металлов центрифугируют в пробирке емкостью 10 мл. После центрифугирования жидкость осторожно сливают с осадка при помощи маленького сифона. Осадок сульфидов в пробирке промывают 1-2 раза 1%-ным раствором соляной кислоты, насыщенной сероводородом. К промытому осадку сульфидов тотчас же добавляют пять капель 10%-ного раствора едкого натра и пробирку нагревают в кипящей водяной бане. Затем прибавляют 10 мл дистиллированной воды и осторожно перемешивают жидкость встряхиванием пробирки. Центрифугированием в этой же пробирке отделяют осадок сульфидов меди и свинца от растворившегося сульфида олова. При большом осадке сульфидов обработку раствором едкого натра повторяют.

В пробирку с осадком сульфидов меди и свинца приливают 5-10 капель смеси равных объемов крепкой серной и азотной кислот. Дно пробирки осторожно нагревают до полного удаления паров азотной кислоты и появления белых тяжелых паров серного ангидрида. Работу выполняют в вытяжном шкафу. К охлажденному раствору в пробирке прибавляют 0,5-1,0 мл дистиллированной воды и такое же количество этилового спирта. Если после прибавления воды и спирта раствор остается прозрачным, то соли свинца отсутствуют и проводить количественное определение свинца не надо. Появление в растворе мути или белого осадка сернокислого свинца указывает на наличие в растворе свинца и необходимость дальнейшего его количественного определения.

Осадок сернокислого свинца отделяют центрифугированием от растворившегося сульфида меди. Затем его промывают 2-3 раза небольшим количеством (около 10 мл) разбавленного спирта (1:1 по объему). К промытому осадку сернокислого свинца, оставшемуся в центрифужной пробирке, прибавляют 1 мл насыщенного раствора уксуснокислого натрия, предварительно слабо подкисленного уксусной кислотой, содержимое пробирки нагревают в кипящей водяной бане 5-10 мин, добавляют 1 мл дистиллированной воды, встряхивают пробирку и фильтруют через маленький бумажный фильтр, смоченный дистиллированной водой, в мерный цилиндр емкостью 10 мл. Пробирку и фильтр несколько раз промывают дистиллированной водой, собирая промывные воды в тот же цилиндр. Объем раствора в цилиндре доводят дистиллированной водой до 10 мл и хорошо перемешивают.

Для качественной проверки наличия свинца 5 мл раствора из цилиндра переносят в центрифужную пробирку, прибавляют три капли 5%-ного водного раствора двухромовокислого калия и хорошо перемешивают. Появление желтой мути от выпадающего хромата свинца (РЬСгO4) указывает на наличие свинца. Свинец считается необнаруженным, если раствор в течение 10 мин остается прозрачным.

Для количественного определения свинца 1 мл раствора из цилиндра переносят в плоскодонную пробирку с делениями емкостью 10 мл; в три другие такие же пробирки вносят типовой раствор азотнокислого свинца, содержащий 0; 0,1; 0,015 и 0,02 мг свинца. В пробирки с типовыми растворами азотнокислого свинца добавляют по 0,1 мл насыщенного раствора уксуснокислого натрия, слабо подкисленного уксусной кислотой. Затем во все четыре пробирки добавляют дистиллированную воду до 10 мл, перемешивают и прибавляют по три капли 5%-ного раствора хромовокислого калия. Растворы хорошо перемешивают и через 10-15 мин сравнивают с типовыми растворами. По степени помутнения испытуемый раствор и выбранный типовой должны быть одинаковыми.

Содержание уксуснокислого натрия в испытуемом и типовых растворах должно быть одинаковым, поэтому если для определения свинца берут не 1 мл, а какой-то другой объем, то в пробирки с типовыми растворами свинца следует добавлять столько уксуснокислого натрия, сколько его содержится в испытуемом растворе, взятом для определения.

Содержание свинца (х) в миллиграммах на 1 кг продукта вычисляют по формуле

где G — количество свинца в типовом растворе, соответствующем по мутности испытуемому раствору, мг; V — количество испытуемого раствора, мл; V1 — количество испытуемого раствора, взятого для нефелометрического определения, мл; g — навеска продукта, г.

Приготовление типового раствора азотнокислого свинца. 160 мг азотнокислого свинца растворяют в дистиллированной воде в мерной колбе емкостью 100 мл, затем добавляют одну каплю концентрированной азотной кислоты, перемешивают и доводят содержимое дистиллированной водой до метки; в 1 мл этого раствора содержится 1 мг свинца. 2 мл приготовленного раствора переносят в другую мерную колбу емкостью 100 мл и доводят дистиллированной водой до метки; в 1 мл типового раствора содержится 0,02 мг свинца.

источник

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Определение ионов алюминия и меди (II) в сточной воде

Курсовая работа по аналитической химии

Руководитель, доцент, к. х. н.

Зав. кафедрой аналитической химии

1.1 Физико-химическая характеристика алюминия

1.2 Физико-химическая характеристика меди

1.3 Аналитическое определение ионов алюминия(III) и меди(II)

2 Экспериментальная часть

2.1 Выбор объектов исследования

2.3 Методики, используемые в работе

2.3.1 Определение меди(II) йодометрическим методом

2.3.2 Определение алюминия(III) комплексонометрическим методом

2.4 Обсуждение результатов

Вода-источник жизни, ничто живое на земле не может обойтись без нее, поэтому ее анализ имеет важное значение. В сточных водах содержится большее количество разнообразных органических, неорганических, органоминеральных веществ природного и техногенного происхождения. Вода может содержать эти вещества как в истинно растворенном состоянии, так и в коллоидном в виде суспензий и эмульсий. Качество воды предварительно оценивается по обобщенным показателям: цвет, прозрачность, пенистость, запах, кислотность и щелочность. Затем следует более глубокий анализ на содержание и токсичность присутствующих в воде веществ.

Данная работа посвящена определению содержания алюминия(III) и меди(II) в сточной воде.

Глава 1 ЛИТЕРАТУРНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Физико-химическая характеристика алюминия

Алюминий — самый распространенный в земной коре металл. Он входит в состав глин, полевых шпатов, слюд и многих других минералов. Общее содержание алюминия в земной коре составляет 8%(масс). Основным сырьем для производства алюминия служат бокситы, содержащие 32-60% глинозема[1].

В настоящее время промышленные способы получения алюминия основаны на электролитическом разложении оксида алюминия, растворенного в расплавленном криолите. В качестве материала для электродов обычно используют ретортный графит[2].

Алюминий Al 13 расположен в третьей группе периодической системы и имеет электронное строение 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 ; наиболее характерна степень окисления +3 и координационные числа 4 и 6. Металлический атомный радиус 0,143 нм, ковалентный – 0,126 нм, условный радиус иона Al 3+ — 0,057 нм. Энергия ионизации Al – Al + 5,99 Эв[1].

Алюминий – типичный амфотерный элемент, для него характерны анионные и катионные комплексы. Так, в кислой среде существует катионный аквакомплекс [Al(OH₂ )₆ ] 3+ , а в щелочной – анионный гидрокомплекс и [Al(OH)₆ ] 3- [1].

Алюминий представляет собой серебристо-белый довольно твердый металл, с плотностью 2,7 г/см 3 , плавящийся про 660 и кипящий при 2520 0 С. Он характеризуется большой тягучестью, легко вытягивается в проволоку и прокатывается в тонкие листы, и высокой электропроводностью, составляющей примерно 0,6 электропроводности меди. Стандартный электродный потенциал алюминия равен — 1,663B. При нормальных условиях алюминий – серебристо–белый легкий металл. На воздухе алюминий покрывается тончайшей, но очень плотной, оксидной пленкой, предохраняющей металл от дальнейшего окисления[2]. В связи с этим его поверхность обычно имеет не блестящий, а матовый вид[3]. При накаливании мелко раздробленного алюминия он энергично сгорает на воздухе. Аналогично протекает и его взаимодействие с серой. С хлором и бромом его соединение происходит уже при обычной температуре, с иодом — при нагревании. При очень высоких температурах алюминий непосредственно соединяется также с азотом и углеродом, а с водородом он не взаимодействует. По отношению к воде алюминий практически вполне устойчив. Сильно разбавленные, а также очень крепкие HNO₃ и H₂ SO₄ на алюминий практически не действуют, тогда, как при средних концентрациях кислот алюминий постепенно растворяется. По отношению к CH₃ COOH и H₃ PO₄ алюминий устойчив. Чистый металл также устойчив и по отношению к соляной кислоте, но обычный технический в ней растворяется. Алюминий легко растворим в сильных щелочах (NaOH, KOH)[2]:

Довольно энергично разъедается он также раствором аммиака [2]. Соединение алюминия с кислородом сопровождается громадным выделением тепла, значительно большим, чем в случае многих других металлов. Ввиду этого при накаливании смеси оксида такого металла с порошком алюминия происходит бурная реакция, ведущая к выделению из взятого оксида свободного металла[2].

Оксид алюминия представляет собой белую очень тугоплавкую и не растворимую в воде массу. Природный Al₂ O₃ (минерал корунд), а так же полученный искусственно и затем сильно прокаленный, отличается большей твердостью и нерастворимостью в кислотах. Обычно загрязненный оксидом железа природный корунд вследствие своей чрезвычайной твердости применяется для изготовления шлифовальных кругов, брусков т.п.

Ввиду нерастворимости Al₂ O₃ в воде, отвечающий этому оксиду гидроксид [Al(OH)₃ ], может быть получен только косвенным путем (исходя из солей). Он представляет собой объемистый студенистый осадок белого цвета, практически не растворимый в воде, но растворяющийся в кислотах и сильных щелочах. Гидроксид алюминия имеет, следовательно, амфотерный характер. Однако и основные, и кислые свойства его выражены довольно слабо[3].

С тех пор как алюминий стал доступным для промышленного использования, он получил широкое распространение. Из него изготавливают аппараты для промышленных целей, а также многочисленные предметы домашнего обихода. Обрезки алюминиевой жести перерабатывают в алюминиевый порошок, употребляемый в качестве литографической краски, а так же для изготовления взрывчатых веществ, применяемых в пиротехнике[2].

1.2 Физико-химическая характеристика меди

Медь Cu 29 расположена в первой группе системы элементов и имеет электронное строение 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 . Для меди наиболее характерны соединения со степенями окисления + 1 () и +2 (, , , , , ), известны также немногочисленные соединения трехвалентной и четырехвалентной меди. Для меди (I) наиболее характерны координационные числа 2 и 4, для Cu(II) максимальное координационное число равно 6, что соответствует октаэдрическим комплексам. Чаще всего встречаются соединения Cu(II), в которых координационное число равно 4 (квадрат) и 6 (искаженный октаэдр)[5].

Чистая медь-тягучий, мягкий, вязкий металл. В отличие от большинства металлов медь обладает ярко выраженной окраской — красного, а в изломе розового цвета, в очень тонких слоях на просвет выглядит зеленовато-голубой. На воздухе медь покрывается рыхлым слоем основных карбонатов[5].

При нагревании медь тускнеет в результате образования поверхностного слоя оксида. При более сильном нагревании она, наконец, полностью переходит в оксид меди (I), а при более высоком давлении кислорода в – в оксид меди(II). Влажный хлор быстро реагирует с медью уже при обычной температуре. С остальными галогенидами медь взаимодействует также легко. Ярко выраженным сродством медь обладает по отношению к сере и селену. Напротив, газообразный азот, даже при более высокой температуре, заметно не действует на медь. Однако, если над медью, нагретой до красного каления, пропустить газообразный аммиак, то она образует соединение с азотом. В разбавленной азотной кислоте медь растворяется с выделением оксида азота и образованием нитрата меди(II); с горячей концентрированной серной кислотой образуется сульфат меди. В соответствии со своим положением в электронном ряду напряжений медь не может обычным образом заряжаться водородными ионами. Поэтому медь в отсутствие воздуха не подвергается воздействию серной и соляной кислот, уксусной кислоты и т.д. Однако при нагревании газообразный хлористый водород действует на медь с образованием хлорида меди(I)[4]:

Растворение меди в разбавленной азотной кислоте сначала идет очень медленно. Однако, после того как в растворе в соответствии с уравнением образуется некоторое количество нитрат – ионов, растворение становится бурным[4].

Cu₂ O получают прямым взаимодействием меди с кислородом, который плавится без разложения при . В кристалле Cu₂ O имеет место линейно-тетраэдрическая координация атомов. Гидроксид значительно устойчивее, чем CuОН и по силе приближается к щелочам. Это объясняется уменьшением поляризующего действия катиона Cu + на ионы за счет экранирования молекулами аммиака. Гидроксиды CuОН – основания не устойчивы. При попытке их получения по обменным реакциям выделяется оксид (красный)[1].

Из оксидов в степени окисления +2 устойчив CuO, его получают непосредственным взаимодействием компонентов. Гидроксиды получают действием щелочи на растворимые соли . Гидроксид является слабо амфотерным[1]:

. (3)

Действием пероксида водорода на сильнощелочной раствор растворимой соли получают гранатово-красный порошок . Он выделяет кислород уже при и является сильнейшим окислителем, например, окисляет соляную кислоту до хлора. Галогениды меди занимают промежуточное положение, монофторид не существует. Из галогенидов меди в степени окисления +2 наиболее устойчив , а иодид не получен. Нерастворимые в воде и кислотах галогениды ЭГ довольно значительно растворяются в растворах галогеноводородных кислот или основных галогенидов[1]:

, (4)

Соединения Cu(III) – сильные окислители.

Одним из основных свойств меди и в любых степенях окисления является способность образовывать комплексные соединения. Большинство растворимых соединений меди являются комплексными соединениями. Комплексообразовательная способность объясняется дефектностью (n-1)d-оболочек (при степенях окисления больше +1)[5].

Из ацидокомплексов Cu + наиболее устойчивы цианидные. Так, для [СuCl₂ ]¯ pK=5,96, а для [Cu()]¯ pK=16,0. Аквакомплексы катионов металлов подгруппы меди нестойки. Для Cu(1) гораздо устойчивее аммиакаты[1]. С увеличением числа лигандов растет прочность комплекса. Для меди (II) характерны как катионные, так и анионные комплексы. Производные Cu(+2) в равной мере характерны и для соединений первого порядка и для комплексов. Известны голубые аквакомплексы в водных растворах и кристаллический медный купорос , который является примером сверхкомплексного соединения. Устойчивый аммиакат характеризуется координационным числом 4 (, pK=12,7), а можно получить только в жидком аммиаке. Из комплексных анионов Cu(+2) отметим гидроксокомплекс (pK=16,1) синего цвета, благодаря образованию которого растворяется в концентрированных растворах щелочей[5].

Медь в степени окисления +3 значительно стабилизируются за счет комплексообразования. Для меди известен светло-зеленый высокоспиновый октаэдрический комплекс .

Многие соединения меди используются в качестве красок. Измельченный малахит, а также искусственно приготовленные препараты аналогичного состава находят применение как клеевые или водяные краски под названием медной зелени. Более 50% меди применяется в электротехнике (медные провода). Также медь применяется в металлотехнике и для чеканки монет. Граница между металлической медью и CuO обладает выпрямляющим свойством, поэтому оксид меди применяется для изготовления «купроксных» выпрямителей переменного тока. Медный купорос применяется в гальванотехнике, для протравливания зерна, выделке кож, медицине[4].

1.3 Аналитическое определение ионов алюминия( III ) и меди( II )

По Шварценбаху, алюминий можно определить как прямым, так и косвенным титрованием[6]. При прямом определении со смешанным индикатором CuY – ПАН, к кислому анализируемому раствору добавляют аммиак до рН между 0 и 1. Затем приливают каплю бромфенолового синего и, добавляя ацетат аммония, доводят окраску раствора до сине-серой, после чего быстро приливают концентрированную уксусную кислоту; рН раствора должен составлять приблизительно 3, если необходимо, его корректируют с помощью уксусной кислоты или ацетата аммония. После приливания нескольких капель комплексона меди и индикатора ПАН (до появления глубокой фиолетовой окраски) раствор нагревают до кипения. Далее проводят титрование, причем раствор все время поддерживают в состоянии, близкому к кипению. Около точки эквивалентности окраска переходит в желтую, так как ЭДТА быстрее реагирует с CuY – ПАН быстрее чем с алюминием, однако фиолетовая окраска быстро возвращается. Восстановление окраски индикатора замедляется около точки эквивалентности, поэтому необходимо прибавлять титрант по каплям. Точку эквивалентности считают достигнутой, когда желтая окраска раствора остается неизменной после кипячения в течении полминуты. Для предосторожности кипятят еще одну минуту, причем иногда появляется слабый красный оттенок, который исчезает при добавлении последней капли ЭДТА.

При обратном титровании Al(III) раствором железа (III) с салициловой кислотой осадок алюминия растворяют в небольшом объеме соляной кислоты и приливают в небольшом избытке ЭДТА[6]. В смеси устанавливают значение рН=6 прибавлением по каплям раствора аммиака. Затем раствор быстро кипятят, по охлаждении доводят объем раствора дистиллированной водой до 100 мл и прибавляют раствора ацетата натрия до рН смеси, равного 6 — 6,5. Далее добавляют кристаллический индикатор, и титруют смесь стандартным раствором FeCl₃ до появления красно – коричневой окраски, устойчивой в течение короткого времени. В ходе титрования значение рН раствора должно быть не ниже 5. Чтобы избежать понижения рН, необходимо к раствору прибавить несколько капель аммиака[6].

Среди методов определения ионов алюминия (III) одним из важнейших является колориметрическое определение экстракцией оксихинолята алюминия[8]. Метод основан на том, что оксихинолят алюминия количественно экстрагируется хлороформом в слабокислой среде (рН = 4,35 — 4,5), окрашивая хлороформный слой в желто-зеленый цвет. По интенсивности этой окраски определяют содержание алюминия колориметрическим титрованием или методом стандартной шкалы. Мешающее определению железо предварительно окисляют до трехвалентного и извлекают хлороформом в более кислой среде (рН = 1,7 — 2,0).

К аликвоте добавляют ацетатного буферного раствора, приливая по каплям ледяную уксусную кислоту до рН = 3. Раствор нагревают до кипения. К кипящему раствору добавляют комплексонат меди и индикатор АН, причем раствор окрашивается в красно-фиолетовый цвет. Горячий раствор титруют стандартным раствором комплексона III до желтого цвета[9].

Также для определения ионов алюминия (III) используют метод колориметрического определения с применением эриохромцианина R[9]. Ионы алюминия образуют с эриохромцианином Rпри рН = = 5,4 комплексное соединение, имеющее фиолетовую окраску. Светопоглощение измеряют при λ — 530 нм, молярный коэффициент светопоглощения равен 40∙10 3 .

Мешающее определению железо(III) восстанавливают до железа(II) гидрохлоридом гидроксиламина. Мешают также фториды, фосфаты и большие количества органических веществ. Органические вещества и фтор можно удалить выпариванием пробы с хлористоводородной кислотой досуха и прокаливанием остатка.

По Шварценбаху[6], медь можно определить как прямым, так и косвенным титрованием. При прямом определении меди с ПАНом к анализируемому раствору добавляют ацетатный буферный раствор и индикатор. Тотчас доводят раствор до кипения и тируют раствором ЭДТА до очень резкого перехода темно-фиолетовой окраски в капарсечно – желтую.

По Васильеву[7], медь можно определить амперометрическим титрованием. Для этого анализируемый раствор помещают в мерную колбу вместимостью 100мл, добавляют 2М серной кислоты, доводят до метки водой и тщательно перемешивают. Аликвоту помещают в электролизер, добавляют KI и титруют раствором тиосульфата натрия, погружая платиновый электрод, соединяя цепь мостиком из фильтровальной бумаги, при этом во время титрования должна работать магнитная мешалка.

Также медь можно определить методом внутреннего электролиза. Он позволяет выделить медь, отделяя ее от бериллия, цинка, марганца, кобальта, никеля, олова (IV), железа, алюминия, лантана, хрома, галлия, индия, таллия (I), циркония, тория, теллура (IV), ванадия, щелочноземельных металлов, магния, кадмия, свинца,арсенатов, титана, уранил- и вольфрамат-ионов, прибавляя перед электролизом 10%-ный раствор ЭДТА в количестве, по крайней мере в10 раз превышающем содержание этих ионов, разбавляя раствор и приводя его рН к 9,0. Электролиз надо проводить с цинковым анодом. Вместе с медью вэтих условиях выделяются только серебро и висмут. Если предполагается присутствие этих двух элементов, то рекомендуется их выделить сначала втех же условиях, но с добавлением 10%-ного раствора цианида калия для связывания меди [8].

При относительно большом содержании меди в сточной воде определение ее может быть сделано с большей точностью йодометрическим методом.Один из его вариантов, в котором мешающее влияние солей железа(III) устраняется путем добавления к раствору бифторида аммония[8].

Также медь можно определить пиридин — роданидным методом. При прибавлении к раствору соли меди роданида аммония и пиридина образуется комплекс [Cu(C₅ H₅ N₂ )](NCS)₂ , который при взбалтывании раствора с хлороформом переходит в органический слой, окрашивая его в зеленый цвет.

Определению мешают извлекаемые хлороформом (и при этом его окрашивающие) органические вещества. Если они присутствуют, то их извлекают хлороформом до образования меднороданового комплекса[9].

Однин из точных методов определения меди(II) это метод с применением диэтилдитиокарбамата натрия [9]. Ионы меди реагируют с диэтилдитиокарбаматом натрия (C₂ H₅ )₂ NCS₂ Na с образованием коричневого внутрикомплексного соединения, которое растворяется в четыреххлористом углероде, окрашивая его в желто-коричневый цвет. Оптическая плотность получаемых растворов в широких пределах пропорциональна концентрации меди. Четыреххлористым углеродом можно экстрагировать как из слабокислой, так и аммиачной среды, но при использовании последней и добавления цитрата аммония и ЭДТА полнее устраняется мешающее влияние других катионов. В этих условиях в реакцию с диэтилдитиокарбаматом помимо меди вступают лишь висмут, серебро и ртуть. Однако комплексы серебра и ртути практически бесцветны и на определение меди не влияют. Комплекс висмута окрашивает ССl₄ в желтый цвет, но окраска эта по своей интенсивности в 15 раз слабее окраски, получаемой от раствора комплекса меди той же концентрации. В большинстве случаев этим мешающим влиянием висмута можно пренебречь, если же последнего много — рассчитать поправку и ввести ее в результат определения меди.

Если присутствуют цианиды или большие количества органических веществ, надо провести предварительную обработку пробы для их разрушения[10].

Глава 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Выбор объектов исследования

В настоящее время человек оказывает большое влияние на природу. Из-за этого окружающая среда подвергается большему загрязнению, возрастает необходимость исследования водных ресурсов на пригодность к употреблению. Именно поэтому, нами выбрана в качестве объекта исследования сточная вода для определения в ней общего содержания алюминия(III) и меди (II), так как соединения этих элементов, попадая в природные водоемы, нарушают общий состав воды, и влияют на экосистему водоемов в целом.

2.2 Оборудование и реактивы, используемые в работе

Конические колбы для титрования – 3 шт;

Мерная колба вместимостью 100мл;

Градуированная пипетка вместимостью 10мл;

Химические стаканы на 100 мл – 2 шт;

Тиосульфат натрия(), 0,03N раствор;

Иодид калия(KI), 20%-ый раствор;

Серная кислота(H₂ SO₄ ), 2N раствор;

Крахмал()раствор;

Комплексон III, 0,1N раствор;

Сульфат меди(·5 H₂ O), 0,02М раствор;

Ацетат аммония(CH₃ COONH₄ ) раствор.

2.3 Методики, используемые в работе

2.3.1 Определение меди ( II ) йодометрическим методом

В колбу для титрования наливают 15 мл 20%-ного раствора KI, 2 мл 2 н. раствора H₂ SO₄ и аликвотную часть (10,0 мл) исследуемого раствора. Оставляют смесь в темноте на пять минут, после чего оттитровывают раствором тиосульфата натрия, прибавляя 5 мл раствора крахмала в самом конце титрования, когда раствор со взмученным в нем осадком будет иметь светло-желтую окраску. Синяя окраска жидкости должна исчезнуть от одной капли титранта и вновь не появляться несколько минут. Взмученный осадок CuI после окончания титрования должен иметь цвет «слоновой кости». Титрование повторяют несколько раз и по сходящимся отсчетам по бюретке рассчитывают средний объем титранта, и вычисляют содержание меди.

2.3.2 Определение алюминия( III ) комплексонометрическим методом

В колбу для титрования наливают аликвотную часть (10,0 мл) исследуемого раствора. Затем вводят избыток стандартного раствора ЭДТА (50 мл) и разбавляют раствор до объема 100 мл. Раствор нагревают до кипения и кипятят 10 мин; затем охлаждают, вводят 10 мл ацетата аммония, прибавляют 10 капель индикатора ПАН и титруют 0,02 М раствором сульфата меди до перехода зеленой окраски в фиолетовую, устойчивую в течение 30 сек. Затем вычисляют содержание алюминия.

2.4 Обсуждение результатов

В данной работе нами было определено общее содержание алюминия и меди.

В мерную колбу вместимостью 250,0 мл помещали 25,0 мл сточной воды, доводили до метки дистиллированной водой и перемешивали. Проба имела бесцветную окраску, не имела запаха, значение рН равнялось 1.

При титровании меди по сходящимся отсчетам по бюретке находим объемы V₁ = 1,2 мл, V₂ = 1,3 мл, V₃ = 1,2 мл. По формуле определяем концентрацию N ,моль/л:

N₁ = (0,03 · 1,2) / 10 = 0,0036 моль·экв/л, (5)

N₂ = (0,03 · 1,3) / 10 = 0,0039 моль·экв/л, (6)

N₃ = (0,03 · 1,2) / 10 = 0,0036 моль·экв/л. (7)

Найдем среднюю концентрацию N_ср = (0,0036 + 0,0039 + 0,0036) / 3 = 0,0037 моль·экв/л. Проверяем концентрацию по 3S_n –критерию:

, (8)

(9)

3S₃ = 1,7· 10 -4 · 3 = 5,1 · 10 -4 . (10)

Рассчитаем доверительный интервал, при t=4,303, n=3:

. (11)

Из этого следует, что в нашей работе нет промахов и N_ср = (0,0037±0,0004) моль·экв/л. Рассчитаем концентрацию меди в исследуемом растворе, в мг/л:

мг/л. (12)

При титровании алюминия по сходящимся отсчетам по бюретке находим объемы V₁ = 23,1 мл, V₂ = 23,0 мл, V₃ = 22,9 мл.

По формуле определяем объем затраченного на титрование раствора ЭДТА:

=(0,02·23,1)/0,1=4,62 мл, (13)

=(0,02·23,0)/0,1=4,60 мл, (14)

=(0,02·22,9)/0,1=4,58 мл. (15)

Рассчитает объем титранта, который пошел на титрование раствора:

, (16)

мл , (17)

мл . (18)

Затем рассчитываем концентрация алюминия в растворе:

=(0,02·18,48)/20=0,01848 моль·экв/л, (19)

=(0,02·18,40)/20=0,01840 моль·экв/л, (20)

=(0,02·18,32)/20=0,01832 моль·экв/л. (21)

Найдем среднюю концентрацию N_ср = (0,01848 + 0,01840 + 0,01832) / 3 = 0,01840 моль·экв/л.

Проверяем концентрацию по 3S_n –критерию, по формуле (8):

, (22)

3S₃ = 0,7· 10 -4 · 3 = 2,1 · 10 -4 . (23)

Рассчитаем доверительный интервал:

. (24)

Из этого следует, что в нашей работе нет промахов и N_ср = (0,01840±0,00017) моль·экв/л.

Рассчитываем концентрацию алюминия в исследуемом растворе:

мг/л. (25)

В ходе эксперимента нами были установлены содержания меди и алюминия в сточной воде, они составляют N = (118,4±0,0004) мг/л и N = (496,8±0,00017) мг/л соответственно. Норма ПДК для меди составляет 0,3 мг/л, для алюминия 0,2 мг/л. Можно сделать вывод, что концентрации меди и алюминия превышает предельно допустимую концентрацию, и эта вода должна подвергнуться дополнительной очистке.

1. Полученный раствор сточной воды содержал ионы алюминия и меди(II).

2. Йодометрическим методом определили содержание меди (II) в сточной воде N = (118,4±0,0004) мг/л.

3. Комплексонометрическим методом определили содержание алюминия в сточной воде N = (496,8±0,00017) мг/л.

4. Полученные концентрации были сравнены с ПДК, они значительно превышают предельно допустимые концентрации данных ионов в сточной воде.

1. Ахметов, Н.С. Общая и неорганическая химия / Н.П.Ахметов. – М.: Высшая школа, 2001. – С488-502.

2. Реми, Г. Курс неорганической химии Т.1 / Г.Реми. – М.: Мир, 1966. –С381-386.

3. Некрасов, Б. В. Основы общей химии Т.2/ Б. В. Некрасов. – М.: Химия, 1973. – С32-34.

4. Реми, Г. Курс неорганической химии Т.2 / Г.Реми. – М.: Мир, 1966. –С394-410.

5. Угай, Н. П. Общая и неорганическая химия / Н.П.Угай. — М.: Высшая школа, 2000. – С. 310-315.

6. Шварценбах, Г. Комплексонометрическое титрование / Г. Шварценбах, Г. Флашка. – М.: Химия, 1970 – С183-192, 251-257.

7. Васильев, В. П. Аналитическая химия. Лабораторный практикум / В.П.Васильев, Р.П.Морозова, Л.А. Кочергина. – М.: Дрофа, 2004.-С329-331.

8. Лурье, Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод/Ю. Ю.Лурье. – М.: Химия, 1984. – 447 с.

9. Лурье, Ю.Ю. Химический анализ производственных сточных вод/Ю.Ю.Лурье, А.И.Рыбникова. – М.: Химия, 1974. – 335 с.

10. Голосницкая, В.А. Анализ природных и сточных вод/В.А.Голосницкая. – Новочеркасск: Химия, 1979. – 84 с.

источник

Название: Определение ионов алюминия и меди (II) в сточной воде
Раздел: Рефераты по химии
Тип: курсовая работа Добавлен 03:06:37 24 июля 2009 Похожие работы
Просмотров: 1934 Комментариев: 8 Оценило: 3 человек Средний балл: 5 Оценка: неизвестно Скачать