CZĘŚĆ PRAKTYCZNA 26
1. OZNACZANIE MĘTNOŚCI WODY 1. Przesączyć 100 cm 3 badanej wody do czystych zlewek (ze szkła o takim samym zabarwieniu! patrz następne oznaczenie), a następnie ocenić ilość osadu na sączku korzystając z poniższej skali: 0 brak osadu + niewielki osad ++ duży osad +++ bardzo duży osad 2. OCENA BARWY WODY 1. Przygotować naczynia wykonane ze szkła o takim samym zabarwieniu! 2. Określić barwę właściwą próbek wody (po przesączeniu próbek). Wykorzystać przesączone próbki z poprzedniego oznaczenia. 3. Określić barwę pozorną dostarczonych próbek wody. Jako próbę odniesienia należy przygotować taką samą objętość wody destylowanej. Oceny należy dokonywać mając jednakowe tło dla wszystkich próbek i wzorca (np. białą kartkę papieru). 3. OCENA WPŁYWU DETERGENTU NA NAPIĘCIE POWIERZCHNIOWE WODY 1. Do zlewki nalać wody z kranu do mniej więcej 2/3 wysokości. 2. Zanurzyć w wodzie żyletkę, a następnie delikatnie położyć ją na powierzchni wody. 3. Następnie żyletkę zdjąć z powierzchni wody i osuszyć na bibule, a do zlewki wlać ok. 1 ml płynu do mycia naczyń i dokładnie wymieszać (unikać spienienia). 4. Zmoczyć żyletkę w tak powstałym roztworze, a następnie delikatnie położyć ją na powierzchni wody. 5. Zapisać wynik obserwacji i wyciągnąć wnioski. 4. POMIAR KONDUKTYWNOŚCI ELEKTROLITYCZNEJ Badanie polega na pomiarze konduktancji elektrolitycznej G, a następnie wyznaczeniu konduktywności elektrolitycznej χ ze wzoru: G = χ 1 K (1) K stała naczyńka konduktometrycznego (cm -1 ) χ - konduktywność elektrolityczna 27
1. Wyznaczyć stałą naczyńka konduktometrycznego. W tym celu przenieść do naczyńka roztwór 0,01M KCl (o konduktywności elektrolitycznej χ=1277 µs cm -1 ) w takiej objętości, by obie elektrody były całkowicie zanurzone i odczytać wartość konduktancji elektrolitycznej G. Obliczyć wartość stałej naczyńka ze wzoru: K = χ G (2) 2. Przemyć dokładnie (wielokrotnie) naczyńko badaną próbką wody. Następnie napełnić je badaną wodą tak, by elektrody były zanurzone i zmierzyć konduktancję G. 3. Obliczyć konduktywność elektrolityczną badanej próbki korzystając ze wzoru (1) i podstawiając wartość K wyliczoną ze wzoru (2). 4. Oznaczenie wykonać dla wszystkich badanych próbek wody. 5. OZNACZANIE ZAPACHU WODY Każdorazowo należy przeprowadzić następujące oznaczenia: - jakościowe organoleptyczne określenie rodzaju zapachu i zakwalifikowanie go do jednej z grup podanych w tabeli 1. - ilościowe organoleptyczne określenie wyczuwalności zapachu (natężenia) i odpowiednie zakwalifikowanie go według pięciostopniowej skali intensywności podanej w tabeli 2. 1) Oznaczyć zapach badanych próbek wody na zimno. W tym celu do kolby stożkowej odmierzyć 100 cm 3 badanej wody o temperaturze 20ºC. Kolbę zatkać korkiem, energicznie wstrząsać, a następnie szybko wyjąć korek i natychmiast powąchać zawartość kolby tuż przy wylocie szyjki kolby. 2) Oznaczyć zapach badanych prób wody na gorąco. W tym celu wylot kolby należy zakryć folią aluminiową, po czym całość podgrzewać w łaźni wodnej do temperatury 60ºC. Kolbę następnie zatkać korkiem, dokładnie wymieszać ruchem obrotowym i po wyjęciu korka natychmiast wąchać przy wylocie szyjki kolby. 3) Obserwacje zanotować w formie tabeli zapisując wyniki symbolicznie (przykład podany poniżej). Próbka Na zimno Na gorąco Nr 1 z3g g4g 6. OZNACZANIE PH WODY 1. Przeprowadzić pomiar ph badanych próbek wody przy pomocy ph-metru. 2. Każdą próbkę zmierzyć 3-krotnie i obliczyć wartość średnią ph. 3. Wyniki zestawić w formie tabeli. 28
7. UNIWERSALNY WSKAŹNIK YAMADY 1. Do 6 probówek odmierzyć kolejno po 1 cm 3 : 50% HCl, 0,01M HCl, wody z kranu, wody destylowanej, 0,05M NaOH, 0,5M NaOH. 2. Dodać po 2-3 krople wskaźnika Yamady. Wymieszać. 3. Określić orientacyjną wartość ph poszczególnych próbek wg skali zmian barwy wskaźnika Yamady. 8. OZNACZANIE KWASOWOŚCI WODY Kwasowość wody oznacza się przez miareczkowanie badanej próbki mianowanym roztworem NaOH wobec oranżu metylowego do pierwszej zmiany barwy (kwasowość mineralna), a następnie wobec fenoloftaleiny do wyraźnie różowego zabarwienia (kwasowość ogólna). TAB. 4. ZAKRES OZNACZANIA KWASOWOŚCI METODĄ MIARECZKOWANIA ALKACYMETRYCZNEGO ph Reakcje Kwasowość 4,5 H + + OH - mineralna (Kw m. ) (wobec H 2 O oranżu metylowego) 8,3 H + + CO 3 2- HCO3 - ogólna (Kw og. ) (wobec fenoloftaleiny) 1. Do kolby stożkowej o pojemności 200 cm 3 odmierzyć 100 cm 3 badanej wody. 2. Dodać 3 krople oranżu metylowego (0,1%). 3. Miareczkować roztworem 0,05M NaOH do pierwszej zmiany zabarwienia z różowego na słomkowożółte. 4. Dodać 10 kropli fenoloftaleiny (0,1%). 5. Dalej miareczkować roztworem NaOH do wyraźnie różowego zabarwienia utrzymującego się przez 3 minuty. 6. Zapisać uzyskane wyniki w tabeli (tabela powinna się znaleźć sprawozdaniu!): Próbka Dane próbki [cm 3 ] 1(NaOH) [cm 3 ] 2(NaOH) [cm 3 ] Wyniki Kw m. [mmol (H + ) dm -3 ] Kw og. [mmol (H + ) dm -3 ] 7. Obliczyć kwasowość mineralną Kw m. i ogólną Kw og. korzystając ze wzorów (3) i (4): Kw = m. ( CNaOH 1000) [ mmol ( H ) dm 1 + 3 ] (3) 29
Kw = og. ( CNaOH 1000) [ mmol ( + H ) dm 2 3 C NaOH stężenie NaOH użytego do miareczkowania, w mol dm -3, 1 objętość roztworu NaOH zobojętniającego próbkę do ph = 4,5, w cm 3, 2 objętość roztworu NaOH zobojętniającego próbkę do ph = 8,3, w cm 3, objętość próbki wody, w cm 3. ] (4) 9. OZNACZANIE ZASADOWOŚCI WODY Zasadowość wody oznacza się przez miareczkowanie badanej próbki mianowanym roztworem HCl wobec fenoloftaleiny do zaniku barwy (zasadowość mineralna), a następnie wobec oranżu metylowego do pierwszej zmiany barwy (zasadowość ogólna). TAB. 4. ZAKRES OZNACZANIA ZASADOWOŚCI METODĄ MIARECZKOWANIA ALKACYMETRYCZNEGO PH Reakcje Zasadowość 8,3 H + + OH - mineralna (Z m. ) (wobec H 2 O fenoloftaleiny) H + 2- - + CO 4,5 3 HCO3 H + - + HCO 3 H2 O + CO 2 ogólna (Z og. ) (wobec oranżu metylowego) 1. Do kolby stożkowej o pojemności 200 cm 3 odmierzyć 100cm 3 badanej wody. 2. Dodać 4 krople fenoloftaleiny (0,1%). 3. Miareczkować roztworem 0,05M HCl do zaniku różowego zabarwienia. 4. Dodać 5 kropli oranżu metylowego (0,1%). 5. Miareczkować dalej HCl do pierwszej zmiany barwy z żółtej na pomarańczową. 6. Zapisać uzyskane wyniki w tabeli (tabela powinna się znaleźć sprawozdaniu!): Próbka Dane próbki [cm 3 ] 1(HCl) [cm 3 ] 2(HCl) [cm 3 ] Wyniki Z m. [mmol (OH - ) dm -3 ] Z og. [mmol (OH - ) dm -3 ] 7. Obliczyć zasadowość mineralną Z m. i ogólną Z og. korzystając ze wzorów (5) i (6): Z = m. ( CHCl 1000) [ mmol ( OH ) dm 1 3 ] (5) Z = og. ( CHCl 1000) [ mmol ( OH ) dm 2 3 ] (6) 30
C HCl stężenie HCl użytego do miareczkowania, w mol dm -3, 1 objętość roztworu HCl zobojętniającego próbkę do ph = 8,3, w cm 3, 2 objętość roztworu HCl zobojętniającego próbkę do ph = 4,5, w cm 3, objętość próbki wody, w cm 3. 10. OZNACZENIE TWARDOŚCI WODY METODĄ WARTHA- PFEIFERA Cel: Wykonanie oznaczenia twardości wody w próbkach wody wodociągowej i wody ze studni głębinowej. Porównanie otrzymanych wyników z normą dla wody do picia. 1. Do kolby stożkowej o pojemności 200-300 cm 3 odmierzyć 100 cm 3 próbki wody. 2. Dodać 2 krople oranżu metylowego i miareczkować roztworem 0,1M HCl do pierwszej zmiany barwy z żółtej na różową. 3. Ogrzewać na łaźni wodnej w celu odpędzenia CO 2. Jeżeli zabarwienie różowe zaniknie, ponownie dodać dwie krople oranżu metylowego i odmiareczkować roztworem 0,1M HCl do ponownej zmiany barwy, po czym gotować jeszcze 2 minuty. 4. Po ostudzeniu odmierzyć do kolby 25-50 cm 3 mieszaniny Pfeifera. 5. Zawartość ogrzać do wrzenia i gotować przez 3 minuty. 6. Próbkę ostudzić, przenieść do kolby miarowej o pojemności 200 cm 3 i dopełnić wodą destylowaną do kreski. 7. Zawartość kolby dobrze wymieszać i odstawić na 15 minut. 8. Przesączyć całą zawartość do suchej kolby, odrzucając pierwsze 50 cm 3 przesączu. 9. Odmierzyć 100 cm 3 klarownego przesączu i dodać 2 krople wskaźnika. 10. Miareczkować roztworem HCl do pierwszej zmiany zabarwienia. 11. W celu ustalenia miana mieszaniny Pfeifera, do innej kolby wlać 100 cm 3 wody destylowanej oraz mieszaninę Pfeifera w takiej samej ilości, jaką odmierzono do badanej próbki wody i dalej postępować jak wyżej (punkty 5-10). Opracowanie wyników: 1. Twardość węglanową (Tw) i ogólną (To) oblicza się w mmol / dm 3 według wzorów: 1000 Twegl. = 1 CHCl 1000 T = ( 2 3) C + T og. HCl wegl. - objętość próbki wody użytej do oznaczenia, w cm 3 ; 1 - objętość roztworu HCl użyta do zmiareczkowania próbki wody, w cm 3 ; 2 - objętość roztworu HCl użyta do zmiareczkowania przesączu mieszaniny Pfeifera (próba 31
ślepa), w cm 3 ; 3 - objętość roztworu HCl zużyta do zmiareczkowania przesączu próbki wody, w cm 3. W sprawozdaniu należy odnieść uzyskane wyniki do wymagań normatywnych dla wody przeznaczonej do picia i na cele gospodarcze (woda wodociągowa). 11. OZNACZANIE TLENU ROZPUSZCZONEGO METODĄ LEITHEGO Zasada oznaczenia: Próbkę wody zadaje się roztworem siarczanu żelazawego w nadmiarze i alkalizuje KOH. Tlen obecny w wodzie utlenia wodorotlenek żelazawy do żelazowego. Ciecz zakwasza się, a nadmiar FeSO 4 oznacza się nadmanganianem. 1. Szklane naczynie z doszlifowanym korkiem (o pojemności 250 cm 3 ) wypełnić całkowicie wodą. 2. Pipetą wprowadzić od dna naczynia 5 cm 3 0,1N FeSO 4 (nadmiar wody wypływa). Końcówka pipety ma niemal dotykać dna naczynia. Roztwór wprowadzać powoli. 3. Dodać 5 pastylek KOH. 4. Zamknąć naczynie tak, aby nie pozostał żaden pęcherzyk powietrza i pozostawić na kilka minut do opadnięcia osadu. 5. Dodać do naczynia 5 cm 3 50 % H 2 SO 4 (podobnie jak wyżej - od dna). 6. Naczynie zakorkować (nadmiar płynu będzie się wylewać po ściankach), ciecz skłócić i pozostawić do rozpuszczenia osadu i zaniku żółtego zabarwienia. 7. Zakwaszoną ciecz spłukać do kolby stożkowej o pojemności 300 cm 3 i natychmiast odmiareczkować 0,1N KMnO 4 do słaboróżowego zabarwienia utrzymującego się przez 10 sekund (b objętość KMnO 4 użyta do miareczkowania próbki wody). 8. Ustalić stosunek miana roztworów FeSO 4 i KMnO 4 w ten sposób, że 5 cm 3 0,1N FeSO 4 i 5 cm 3 50% H 2 SO 4 rozcieńczyć w kolbie miarowej wodą destylowaną do 250 cm 3 i odmiareczkować 0,1N KMnO 4 (a - objętość KMnO 4 użyta do ustalenia miana). 9. Wyznaczyć X z proporcji: 5 ml 0,1 N FeSO 4 a ml 0,1 N KMnO 4 (a - miano) X ml 0,1 N FeSO 4 b ml 0,1 N KMnO 4 (b - próba badana) 10. Obliczyć zawartość tlenu rozpuszczonego w badanej próbce wody w mg O 2 / dm 3. Liczba ml 0,1 N FeSO 4 0,8 daje w mg zawartość tlenu w pojemności naczynia. (5 - X) 0,8 (1000/) odpowiada mg O 2 / dm 3 - objętość próbki wody 32
12. OZNACZENIE TLENU ROZPUSZCZONEGO METODĄ WINKLERA Zasada oznaczenia: W procesie utrwalania próbki mangan wprowadzony do wody jako roztwór MnSO 4 wytrąca się w środowisku zasadowym (KI + KOH) w postaci kłaczkowatego białego osadu Mn(OH) 2 : Mn 2+ + 2OH _ Mn(OH) 2 biały kłaczkowaty osad Zawarty w badanej próbce rozpuszczony tlen utlenia Mn (II) do Mn (I) zgodnie z reakcją: 2Mn(OH) 2 + O 2 2MnO(OH) 2 jasnobrązowy osad W środowisku kwaśnym pod wpływem Mn(I) wydziela się z jodku potasu wolny jod w ilościach równoważnych do zawartości tlenu w badanej próbce, zgodnie z reakcjami: MnO(OH) 2 + 4H + Mn 4+ + 3H 2 O Mn 4+ + 2 I _ Mn 2+ + I 2 Wydzielony jod oznacza się metodą miareczkową za pomocą tiosiarczanu (I) sodu wobec skrobi jako wskaźnika: I 2 + 2S 2 O 3 2-2 I _ + S4 O 6 2- W oznaczeniu przeszkadzają: zawiesiny w ilości powyżej 50 mg dm -3, substancje utleniające jodki do wolnego jodu (np. wolny chlor) oraz substancje utleniające się wydzielanym wolnym jodem w środowisku kwaśnym lub tlenem w środowisku zasadowym (np. Fe 2+, NO 2 _, S 2- ). 1. Zmierzyć temperaturę badanej wody! 2. Do kolby stożkowej o pojemności 250 cm 3 całkowicie napełnionej badaną wodą dodać, jeżeli próbka nie była uprzednio utrwalona, 1 cm 3 roztworu MnSO 4 i 2 cm 3 zasadowego roztworu KI. Przy dodawaniu odczynników należy koniec pipety wprowadzić pod powierzchnię wody (na dno kolby) tak, by nadmiar cieczy podczas dodawania wypływał po ściankach. 3. Kolbę zatkać szczelnie korkiem nie pozostawiając pęcherzyka powietrza pod nim. 4. Zawartość kolby dobrze wymieszać (około 50 sekund), aż do uzyskania jednolitej zawiesiny i pozostawić do opadnięcia związku manganu na dno. 5. Następnie pod powierzchnię cieczy (jak wyżej) wprowadzić 1 cm 3 H 2 SO 4 (cz.d.a.). 6. Kolbę zakorkować i wymieszać, aż do całkowitego rozpuszczenia osadu, po czym kolbę odstawić na kilka minut w celu wydzielenia wolnego jodu. 7. Do kolby stożkowej o pojemności 300 cm 3 odmierzyć 100 cm 3 roztworu badanego, miareczkować 0,025M Na 2 S 2 O 3 do jasno słomkowego zabarwienia. 8. Dodać 1 cm 3 roztworu skrobi i szybko zmiareczkować do odbarwienia się próbki. 33
9. Obliczyć zawartość tlenu rozpuszczonego w wodzie (x). Wynik podać w mg (O 2 )/dm 3 : 0, 2 1 1000 x = 1 objętość roztworu Na 2 S 2 O 3 zużyta do miareczkowania wydzielonego jodu I 2, w cm 3 ; 0,2 ilość tlenu odpowiadająca 1 cm 3 roztworu Na 2 S 2 O 3 o stężeniu ściśle równym 0,025 mol/dm 3, w mg; objętość próbki wody użytej do miareczkowania, w cm 3. 10. Obliczyć zawartość tlenu rozpuszczonego w wodzie w procentach nasycenia tlenem (X n ) w danej temperaturze wg wzoru: x xn = 100% b x zawartość tlenu rozpuszczonego w wodzie, w mg (O 2 )/dm 3 ; b ilość tlenu (w mg) potrzebna do nasycenia 1 dm 3 wody destylowanej o temperaturze badanej wody, stykającej się z powietrzem przy ciśnieniu 1013 hpa (maksymalną zawartość tlenu odczytać z Tab.1.). 13. OZNACZANIE UTLENIALNOŚCI SPOSOBEM KUBELA W ROZTWORZE KWAŚNYM Zasada oznaczenia: Oznaczenie polega na utlenieniu za pomocą manganianu (II) potasu związków organicznych i niektórych nieorganicznych w środowisku kwaśnym w temperaturze wrzącej łaźni wodnej i odmiareczkowaniu nadmiaru nadmanganianu (II) mianowanym roztworem kwasu szczawiowego. Przebieg reakcji chemicznych zachodzących podczas oznaczania utlenialności wody można przedstawić za pomocą następujących równań: 2 MnO 4 _ + 6H + 2Mn 2+ + 3 H 2 O + 5[O]* substrat + [O]* utleniony substrat 5 C 2 O 4 2 _ + 2 MnO 4 _ + 16 H + 2Mn 2+ + 10CO 2 + 8H 2 O [O]* - tlen atomowy, ogólnie czynnik utleniający. 3,94 mg KmnO 4 odpowiada 1 mg O 2 34
1. Do kolby stożkowej o pojemności 300 cm 3 odmierzyć 100 cm 3 badanej wody (wodociągowej). 2. Dodać 5 cm 3 roztworu H 2 SO 4 oraz 10 cm 3 0,002 M KMnO 4. 3. Całość zagotować na silnym ogniu i utrzymywać w stanie słabego wrzenia przez dokładnie 10 minut (stoper). Uwaga: Gdyby zabarwienie cieczy w trakcie ogrzewania znacznie osłabło lub znikło dodać jeszcze raz 10 cm 3 0,002 M KMnO 4 lub rozcieńczyć próbę badaną wodą destylowaną. 4. Zdjąć ze statywu i od razu dodać objętość 0,005 M kwasu szczawiowego taką, jak łączna objętość dodanego KMnO 4. 5. Gdy ciecz całkowicie odbarwi się na gorąco miareczkować 0,002 M KMnO 4 do słabo różowego zabarwienia. 6. Po skończonym miareczkowaniu odmierzyć do gorącej wody jeszcze raz 10 cm 3 0,005 M kwasu szczawiowego i odmiareczkować KMnO 4 wyznaczając miano. 7. Porównanie otrzymanych wyników z normą dla wody do picia. Przykład: Do 100 cm 3 badanej wody dodano 10 cm 3 roztworu KMnO 4 i po gotowaniu 10 cm 3 kwasu szczawiowego. Na utlenienie nadmiaru tego kwasu zużyto jeszcze 2,4 cm 3 0,002 M KMnO 4. Tak więc łącznie zużyto 12,4 cm 3 KMnO 4. Oznaczając miano, na 10 cm 3 kwasu szczawiowego zużyto 10,4 cm 3 KMnO 4. 12,4 cm 3-10,4 cm 3 = 2 cm 3 roztworu KMnO 4 zostało utlenione przez związki organiczne obecne w wodzie. Utlenienie 10 cm 3 0,005 M kwasu szczawiowego wymaga 0,8 mg O 2. 10 cm 3 kwasu szczawiowego = 10,4 cm 3 KMnO 4 0,8 mg O 2 2,0 cm 3 KMnO 4 X mg O 2 Utlenialność badanej wody wynosi zatem 10 X mg O 2 /l. 14. OZNACZENIE BZT 7 Pobraną próbkę podgrzać w kolbie stożkowej do temperatury 20ºC, a następnie zlewarować do 2 butelek do BZT (lub kolb stożkowych 250 cm 3 z doszlifowanym korkiem) do całkowitego ich wypełnienia. W jednej butelce wykonać oznaczenie tlenu metodą Winklera. Drugą butelkę szczelnie zatkać korkiem i poddać inkubacji w czasie 7 dób w temperaturze 20 ± 1ºC. Po tym czasie wykonać oznaczenie tlenu rozpuszczonego tą samą metodą. Biochemiczne zapotrzebowanie na tlen po 7 dniach w badanej wodzie obliczyć w mg (O 2 )/dm 3 według wzoru: BZT 7 = C 1 C 2 C 1 stężenie tlenu rozpuszczonego w wodzie przed inkubacją, w mg (O 2 )/dm 3 ; C 2 stężenie tlenu rozpuszczonego w wodzie po 7 dobach inkubacji, w mg (O 2 )/dm 3. 35
15. OZNACZANIE ZAWARTOŚCI CHLORKÓW METODĄ MOHRA Wyznaczenie miana roztworu AgNO 3 Do kolby stożkowej o pojemności 200 cm 3 odmierzyć 10 cm 3 roztworu NaCl i 90 cm 3 wody destylowanej. Następnie dodać 1 cm 3 roztworu chromianu potasowego i miareczkować roztworem AgNO 3 do zmiany barwy z żółtej na żółtobrunatną. Równolegle wykonać miareczkowanie próbki kontrolnej przygotowanej z wody podwójnie destylowanej, zawierającej w 100 cm 3 roztworu 1 cm 3 roztworu K 2 CrO 4. Miano (k) roztworu AgNO 3 obliczyć wg wzoru: 10 0, 5 k = (mg cm -3 ) 1 2 10 objętość roztworu NaCl pobrana do miareczkowania, w cm 3 ; 0,5 ilość Cl _ zawarta w 1 cm -3 roztworu NaCl, w mg; 1 objętość roztworu AgNO 3 zużyta do miareczkowania, w cm 3 ; 2 objętość roztworu AgNO 3 zużyta do miareczkowania próbki kontrolnej, w cm 3. Wykonanie oznaczenia 1. Do kolby stożkowej o pojemności 300 cm 3 odmierzyć 100 cm 3 badanej wody (jeżeli ilość chlorków w próbce przekracza 30 mg Cl _, to należy próbę rozcieńczyć wodą destylowaną). 2. Dodać 1 cm 3 10% K 2 CrO 4. 3. Miareczkować roztworem mianowanym azotanu srebra do zmiany zabarwienia na żółtobrunatne. 4. Wykonać miareczkowanie próbki kontrolnej (z wody destylowanej) zawierającej taką samą ilość roztworu K 2 CrO 4 i mającej taką samą objętość jak miareczkowana próbka. Opracowanie wyników Zawartość chlorków (x) w badanej próbce wody obliczyć według wzoru podanego poniżej i podać w mg (Cl _ )/dm 3. Porównać otrzymane wyniki z normami dla wody do picia. ( 1 2) k 1000 x = 1 objętość roztworu AgNO 3 zużyta do miareczkowania, w cm 3 ; 2 objętość roztworu AgNO 3 zużyta do miareczkowania próbki kontrolnej, w cm 3 ; objętość badanej próbki użytej do oznaczania, w cm 3 ; k miano roztworu AgNO 3, w mg/cm 3. 36
16. OZNACZANIE CYNKU METODĄ DITIZONOWĄ Zasada oznaczenia: Metoda ditizonowa polega na reakcji jonów Zn 2+ z ditizonem, w wyniku której powstaje związek kompleksowy (ditizonian cynku) o barwie czerwonoróżowej. Intensywność zabarwienia jest proporcjonalna do zawartości cynku i oznacza się metodą wizualną lub spektrofotometryczną przy długości fali λ = 620nm. Roztwór ditizonu (difenylotiokarbazon) o wzorze: S = C NH NH C 6 H 5 NH NH C 6 H 5 i o stężeniu c = 0,01% (m/) w chloroformie (CHCl 3 ) lub tetrachlorku węgla (CCl 4 ), w środowisku kwaśnym zbuforowanym buforem octanowym (ph ok. 5) i zawierającym tiosiarczany (I) (S 2 O 3 2 - ), w obecności jonów Zn 2+ zmienia zabarwienie roztworu z zielonego na czerwonoróżowe. Metoda ta może być stosowana po wyeliminowaniu czynników przeszkadzających, takich jak: - jony metali reagujące z ditizonem (Cd 2+, Pb 2+, Ni 2+, Fe 3+, Cu 2+ ) przez dodanie tiosiarczanu (I) sodu, chlor i inne halogenki przez gotowanie roztworu. Przygotowanie skali wzorców 1. Do sześciu probówek odmierzyć kolejno wzorcowy roztwór roboczy cynku (1 cm 3 roztworu zawiera 0,006 mg cynku) w ilościach podanych w tabeli: Wzorcowy roztwór cynku cm 3 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 Zawartość cynku mg 0,000 0,006 0,012 0,018 0,024 0,030 Zabarwienie Zielone niebieskie niebiesko fioletowe fioletowe lekko czerwono fioletowe czerwono - fioletowe 2. Zawartość każdej probówki dopełnić wodą destylowaną do objętości 5 cm 3. 3. Dodać 2,5 cm 3 roztworu buforowego, 0,5 cm 3 roztworu tiosiarczanu (I) sodu i dokładnie wymieszać. 4. Następnie dodać (bardzo ostrożnie, pod dygestorium) po 5 cm 3 roztworu ditizonu, zamknąć szczelnie plastikowym korkiem probówki i wstrząsać energicznie przez co najmniej 3 minuty. 37
Po rozdzieleniu się warstw, roztwór ditizonianu cynku w chloroformie przenieść do czystych probówek i szczelnie zamknąć. Wykonanie analizy badanej próbki 1. 5 cm 3 badanej wody przenieść do probówki i postępować dalej jak w przygotowywaniu wzorców. Określenie zawartości cynku 1. Metodą wizualną porównanie intensywności zabarwienia warstwy chloroformu bezpośrednio w probówkach. Skala wzorców powinna być przygotowana jednocześnie z badaną próbką. 2. Metodą spektrofotometryczną : a) pomiar absorbancji sporządzonych wzorców i próbki badanej przy długości fali 620 nm (zero ustawić na chloroformie), (UWAGA: fazę chloroformową przenosić ostrożnie pipetą miarową do czystej i suchej probówki pomiarowej), b) wykreślenie krzywej wzorcowej w układzie absorbancja (oś rzędnych) w funkcji stężenia cynku (oś odciętych) i odczytanie z krzywej wzorcowej zawartości cynku. Opracowanie wyników Zawartość cynku (x) w badanej próbce wody w mg/dm 3 obliczyć wg wzoru: m 1000 x = m zawartość cynku w badanej próbce określona wizualnie przez porównanie ze skalą wzorców lub odczytana z krzywej wzorcowej, w mg; objętość próbki użytej do oznaczania, w cm 3. 17. OZNACZANIE ŻELAZA METODĄ KOLORYMETRYCZNĄ Z TIOCYJANIANEM Zasada oznaczenia: Jony Fe3+ reagują w słabo kwaśnym środowisku z jonami SCN -, tworząc tiocyjanianowe kompleksy żelaza (III) o zabarwieniach krwistoczerwonych: 38
Fe 3+ + 2 SCN _ [Fe(SCN) 2 ] + Fe 3+ + 3 SCN _ Fe(SCN) 3 Fe 3+ + 4 SCN _ [Fe(SCN) 4 ] _ Fe 3+ + 5 SCN _ [Fe(SCN) 5 ] 2_ Fe 3+ + 6 SCN _ [Fe(SCN) 6 ] 3_ Metoda ta może być stosowana po wyeliminowaniu czynników przeszkadzających, takich jak: - barwa, - mętność, - duża zawartość związków organicznych, - aniony tworzące kompleksy z żelazem (np. F _ ), - metale wchodzące w kompleksy z tiocyjanianem (np. Ag +, Cd 2+ ). Barwę, mętność i substancje organiczne usuwa się poprzez wyprażanie próbki z HCl (1:1), przy dużej ilości jonów przeszkadzających należy zastosować inną metodę. Wykonanie skali wzorców nietrwałych 1. Podpisać 7 cylindrów Nesslera: 0,0; 0,01; 0,03; 0,05; 0,07; 0,10 i 0,12. 2. Następnie odmierzyć do nich kolejno roztwór wzorcowy żelaza według poniższej tabeli: Wzorcowy roztwór podstawowy żelaza [cm 3 ] 0,0 0,05 0,15 0,25 0,35 0,5 0,6 Zawartość żelaza [mg] 0,0 0,005 0,015 0,025 0,035 0,050 0,060 Stężenie żelaza [mg/dm 3 ] 0,0 0,1 0,3 0,5 0,7 1,0 1,2 3. Dopełnić wodą destylowaną do 50 cm 3. 4. Dodać 5 cm 3 HCl. 5. Dodać kilka-kilkanaście kropli roztworu KMnO 4 do trwałego różowego zabarwienia. Dokładnie wymieszać. 6. Po upływie 5 minut dodać 2,5 cm 3 roztworu NH 4 SCN. Wymieszać. 7. Zmierzyć absorbancję przy długości fali 480 nm i z uzyskanych wyników sporządzić krzywą wzorcową. Jako próbkę odniesienia (ślepą) użyć wody destylowanej. Wykonanie oznaczenia w próbce badanej wody 1. Odmierzyć do cylindra Nesslera 50 cm 3 próbki badanej wody. 2. Dodać 5 cm 3 HCl. 3. Dodać 1,5 cm 3 3% wody utlenionej i dokładnie wymieszać. 4. Po upływie 5 minut dodać 2,5 cm 3 roztworu NH 4 SCN. Dokładnie wymieszać. 5. Zmierzyć absorbancję przy długości fali 480 nm i odczytać zawartość żelaza z krzywej wzorcowej. Podać wynik w mg/dm 3. 6. Odnieść uzyskane wyniki do wymagań normatywnych dla wody przeznaczonej do picia i na cele gospodarcze. 39
Wiadomości wymagane do kolokwium 1. Woda: wzór, struktura cząsteczki, dipol, polarność, wiązanie wodorowe, stany skupienia, temperatura topnienia i wrzenia, gęstość wody w zależności od stanu skupienia, temperatura maksymalnej gęstości, napięcie powierzchniowe i adhezja. 2. Woda w przyrodzie: wody opadowe, powierzchniowe (słodkie i słone), podziemne (zaskórne, gruntowe, wgłębne). Kwaśne deszcze. 3. Klasy czystości wód śródlądowych i ich przeznaczenie. 4. Badania sanitarne skrócone, rozszerzone i pełne. 5. Barwa pozorna, rzeczywista, naturalna, specyficzna. 6. Grupy zapachów, ich charakterystyka i skala intensywności. 7. Odczyn wody: definicja ph, iloczyn jonowy wody, ph chemicznie czystej wody 8. Kwasowość i zasadowość wody (podział na mineralną i ogólną). 9. Zasady wykonania poszczególnych oznaczeń. 10. Wiadomości wymagane do kolokwium 11. Twardość wody, twardość węglanowa, niewęglanowa, ogólna, przemijająca, wapniowa, magnezowa. 12. Jednostki twardości wody i współczynniki przeliczeniowe. Przeliczanie stopni twardości zadania. 13. Skala twardości wody. 14. Wpływ twardości wody na procesy technologiczne i przemysłowe (zużycie mydła, kamień kotłowy). 15. Metody oznaczania twardości wody zasada oznaczania, reakcje. 16. Zasada wykonania oznaczenia metodą Wartha-Pfeifera. 17. Pochodzenie i znaczenie tlenu rozpuszczonego w wodzie. 18. Procesy aerobowe i anaerobowe. 19. Zawartość tlenu rozpuszczonego w wodzie w zależności od: temperatury, głębokości (uwarstwienia), pory roku. 20. Procent nasycenia wody tlenem. 21. Metody oznaczania tlenu rozpuszczonego w wodzie. 22. Zasada oznaczenia tlenu rozpuszczonego w wodzie metodą Winklera. 23. Zasada oznaczenia tlenu rozpuszczonego w wodzie metodą Leithego. 24. Chemiczne zapotrzebowanie na tlen. 25. Czynniki wpływające na przebieg reakcji bioutleniania w wodach. 26. Różnica między ChZT a utlenialnością. 27. Metoda oznaczania utlenialności metodą Kubela w roztworze kwaśnym istota, przebieg oznaczenia, reakcje. 28. Biologiczne zapotrzebowanie na tlen. 29. Zasada oznaczania BZT. 30. Wykorzystanie ChZT i BZT. Różnica między ChZT a BZT. 31. Występowanie wolnego chloru i chlorków w wodach naturalnych. 32. Źródła pochodzenia chlorków. Dopuszczalne wartości stężeń. Chlorki normalne. 33. Metody oznaczania chlorków ogólne zasady. 34. Zasada i przebieg oznaczenia chlorków metodą Mohra. Czynniki przeszkadzające. 35. Źródła cynku w wodach naturalnych. 36. Znaczenie cynku zawartego w wodzie. 37. Metody oznaczania cynku. 38. Zasada i przebieg oznaczenia metodą ditizonową. 40
39. Czynniki przeszkadzające w oznaczeniu cynku metodą ditizonową. 40. Źródła związków żelaza w wodach naturalnych. 41. Formy występowania żelaza w wodach naturalnych. 42. Skutki niedoboru i nadmiaru żelaza dla organizmu ludzkiego. 43. Metody oznaczania żelaza. 44. Zasada i przebieg oznaczenia żelaza ogólnego metodą z tiocyjanianem. Czynniki przeszkadzające. 41