Страница 5 из 6
Метод предусматривает добавление избытка соляной кислоты (до рН~3), удаление образующегося диоксида углерода и последующее оттитровывание избытка кислоты раствором буры Na2B4O7 в присутствии смешанного индикатора метилового красного – метиленового голубого.
Титрование окислителями и восстановителями применяется в основном при определении растворенного кислорода и окисляемости. Определение растворенного кислорода основано на взаимодействии гидроксида марганца с растворенным в воде кислородом, в результате чего образуется нерастворимое соединение четырехвалентного марганца коричневого цвета. При подкислении раствора в присутствии избытка йодистого калия образуется йод, количество которого эквивалентно содержанию растворенного кислорода и учитывается титрованием раствора тиосульфата (Никаноров, 2008; Руководство … 2009):
Определение бихроматной окисляемости основано на окислении органических веществ бихроматом калия в кислой среде (в присутствии катализатора), избыток которого титруют раствором железо-аммонийных квасцов.
Методы осаждения используются при определении сульфатов и хлоридов. Метод определения сульфатов основан на их взаимодействии с солями свинца, в результате чего образуется слаборастворимый осадок PbSО4 в присутствии индикатора дитизона. В эквивалентной точке окраска индикатора изменяется из сине-зеленой в красно-фиолетовую (Никаноров, 2008; Руководство … 2009).
Метод определения хлоридов основан на малой растворимости хлорида серебра AgCl, который выпадает из раствора при добавлении нитрата серебра AgNO3 к воде, содержащей хлоридные ионы:
После полного осаждения хлоридов избыток ионов серебра вступает в реакцию с ионами хромовой кислоты, которую добавляют как индикатор. При этом образуется осадок хромата серебра красного цвета.
Примерами титрования с образованием комплексов могут служить реакции взаимодействия ионов кальция и магния с трилоном Б, с которым этим ионы образуют малодиссоциированные комплексы.
Таким образом, химические методы анализа (весовые и объемные аналитические методы) широко используются в мониторинге качества поверхностных вод. Весовой или гравиметрический метод анализа основан на выделении исследуемого компонента из водной среды с последующим взвешиванием на аналитических весах. Метод отличается высокой точностью, однако характеризуется длительностью и большой трудоемкостью. Используется для определения содержания взвешенных веществ в воде, нефтепродуктов при их высоком содержании. В качестве арбитражного метода применяется в анализе сульфатов. Объемный или титрометрический метод анализа природных вод является основным при определении макрокомпонентов природных вод. Основные преимущества объемного анализа: простота, быстрота определения, широкие возможности использования разнообразных химических свойств веществ (Никаноров, 2008).
3.2. Электрохимические методы анализа
Электрохимические методы анализа химического состава воды основаны на измерении электрохимических свойств компонентов – окислительно-восстановительного потенциала, электрической проводимости, силы полярографического тока. Простота определений, легкость автоматизации, высокая чувствительность делают эти методы весьма перспективными. Чувствительность методов 10–5–10–7% (массовая доля), погрешность 0,5–5 %. Электрохимические методы делятся на 3 группы: потенциометрические, кондуктометрические и полярографические методы анализа (Никаноров, 2008; Руководство … 2009).
Потенциометрический метод анализа основан на измерении потенциала электрода, изменяющегося в результате химических реакций и зависящего от температуры и концентрации анализируемого раствора. Использование ионселективных электродов, выпускаемых отечественной промышленностью, позволило значительно расширить возможности практического применения метода в аналитическом контроле состава природных вод (для определения рН воды, концентраций ионов натрия, кальция, магния, хлоридов, аммония, фторидов, нитратов и т.д.).
Метод титрования, при котором точку эквивалентности устанавливают по резкому скачку потенциала электрода, погруженного в анализируемый раствор, называют потенциометрическим титрованием. Этот метод преследует чисто прикладную цель количественного определения данного вещества в растворе путем его титрования стандартным раствором соответствующего реагента. При титровании в исследуемый раствор опускают индикаторный электрод, возникновение потенциала на котором обусловливается определяемым веществом непосредственно (если оно электроактивно) или косвенно (если оно неэлектроактивно) в результате химической реакции. В процессе данного взаимодействия за изменением концентрации определяемого вещества следят по изменению потенциала индикаторного электрода.
Для обнаружения скачка потенциала в конечной точке титрования применяются расчетные и графические способы. Первый способ основан на проведении ориентировочного титрования равномерными большими порциями стандартного раствора. Второй способ заключается в построении кривой титрования и нахождении точки перегиба (Никаноров, 2008; Руководство … 2009).
Метод потенциометрического титрования используется при определении широкого круга ионов, входящих в состав природных вод в относительно высоких концентрациях: гидрокарбонатов, сульфатов, органических кислот и др. Анализ можно проводить в окрашенных и мутных водах.
Преимущества потенциометрических методов: быстрота и простота; используя электроды, можно определять компоненты в очень маленьких по объему пробах, до десятых долей миллиметра; возможность проводить анализы в мутных и окрашенных растворах, вязких пастах, исключая процедуры фильтрования и перегонки; проба остается неиспорченной и пригодна для других анализов; возможность полной и частичной автоматизации.
Кондуктометрический метод анализа основан на измерении электропроводимости анализируемых растворов электролитов, обусловленной движением ионов под действием электрического тока. Значение электрической проводимости зависит от природы электролита, его температуры и концентрации раствора. В гидрохимии кондуктометрический метод используется при определении общей минерализации (Никаноров, 2008; Руководство … 2009).
Электрическая проводимость природной воды – показатель, характеризующий способность воды проводить электрический ток. Значение электрической проводимости растворов зависит в основном от концентрации растворенных минеральных солей и температуры. По значениям электрической проводимости водной среды можно ориентировочно оценить значение минерализации воды по предварительно установленной зависимости между электрической проводимостью и минерализацией воды.