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 R при рН = = 5,4 комплексное соединение, имеющее фиолетовую окраску. Светопоглощение измеряют при л - 530 нм, молярный коэффициент светопоглощения равен 40•103.

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 в 10 раз превышающем содержание этих ионов, разбавляя раствор и приводя его рН к 9,0. Электролиз надо проводить с цинковым анодом. Вместе с медью в этих условиях выделяются только серебро и висмут. Если предполагается присутствие этих двух элементов, то рекомендуется их выделить сначала в тех 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(C5H5N2)](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 (C2H5)2NCS2Na 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

Штатив с лапкой;

Конические колбы для титрования - 3 шт;

Мерная колба вместимостью 100мл;

Градуированная пипетка вместимостью 10мл;

Химические стаканы на 100 мл - 2 шт;

Фильтровальная бумага;

Тиосульфат натрия(), 0,03N раствор;

Иодид калия(KI), 20%-ый раствор;

Серная кислота(H2SO4), 2N раствор;

Крахмал()раствор;

Комплексон III, 0,1N раствор;

Сульфат меди(·5 H2O), 0,02М раствор;

Индикатор ПАН раствор;

Ацетат аммония(CH3COONH4) 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 H2SO4 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 Nср = (0,0036 + 0,0039 + 0,0036) / 3 = 0,0037 моль·экв/л. Проверяем концентрацию по 3Sn -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 Nср = (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 Nср = (0,01848 + 0,01840 + 0,01832) / 3 = 0,01840 моль·экв/л.

Проверяем концентрацию по 3Sn -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 Nср = (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.

ВЫВОДЫ

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.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

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.

Страницы: 1, 2