Аналитическая химия

Метод предназначен для анализа вод с содержанием железа от 0,02 до 4,0 мг/л. При соответствующем разбавлении возможно определение в пробах с более высокой концентрацией железа. Метод основан на измерении оптической плотности растворов красно-фиолетового комплекса, образующегося при взаимодействии ионов двухвалентного железа с орто-фенантролином в кислой среде (рН=3).

Материалы и оборудование. Фотоэлектроколориметр; конические колбы на 100 мл; пипетки на 0.5, 1, 2, 10, 25, 50 мл; мерные колбы на 50 мл.

Реактивы: раствор орто-фенантролина (100 г вещества растворяют в воде, объем доводят до 100 мл), раствор концентрированного аммиака, концентрированная соляная кислота, стандартные растворы соли Мора.

Ход определения. До проведения анализа готовится стандартный раствор соли железа с концентрацией 1 мг Fe в 1 мл раствора путем растворения рассчитанной навески соли Мора в колбе на 500 мл. Затем из стандартного готовится базовый раствор с концентрацией железа 0,01 мг/мл. Разбавлением базового раствора готовится ряд калибровочных растворов с концентрацией железа: 0; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0 и 2,0 мг/л в колбочках на 50 мл. Затем выполняется реакция с калибровочными растворами и исследуемой водой. Для этого в коническую колбу помещают 10 (или10,77) мл калибровочного раствора или анализируемой воды. Если вода изменяет окраску полосок универсального индикатора, то рН доводят до 4-5 добавлением соляной кислоты или гидроксида натрия. Затем, последовательно, добавляют следующие реактивы: 0,2 мл гидроксиламина гидрохлорида; 1 мл ацетатного буферного раствора; 0,5 мл раствора орто-фенантролина.

Полученному раствору дают отстояться 30 минут для завершения реакции. Фотометрию раствора проводят в кюветах длиной 1 см относительно чистой воды с добавленными реактивами, при длине волны 490 нм.

По данным измерений строится калибровочный график. По осям откладывается оптическая плотность и концентрация железа в мг/л. Далее фотометрируется проба с исследуемой водой, измеряется оптическая плотность и по графику определяется содержание железа в мг/л.

3.8 Полуколичественное определение сульфатов визуально-турбидиметрическим методом с ионами бария (методика №2.1.36.1)

Принцип метода. Метод предназначен для анализа неопалесцирующих неокрашенных и слабоокрашенных вод с содержанием сульфатов выше 1-2 мг/л SO42-. Метод основан на визуальном измерении интенсивности помутнения исследуемой воды, содержащей сульфат-ионы в присутствии солей бария. Степень помутнения исследуемой воды сравнивается с калибровочными растворами, содержащими от 0 до 20 мг/л сульфат-ионы. Для стабилизации суспензии BaSO4 в реакционную смесь вводят гликоль.

Материалы и оборудование. Мерные колбы на100 мл; конические колбы или пробирки на 25 мл; цилиндры на 100 и 500 мл; склянки с пробкой на 500 и 100 мл.

Реактивы: раствор соляной кислоты (1:1), 5% раствор барий хлорида, гликоль, этиловый спирт, стандартные растворы калий сульфата.

Ход определения. Отбирается 5 мл исследуемой пробы воды в коническую колбу на 20-25 мл, добавляют 1-2 капли раствора соляной кислоты (1:1), 5 мл смешанного реактива (раствор хлористого бария в смеси гликоля и этилового спирта) тщательно перемешивают.

Одновременно готовятся калибровочные растворы. В мерные колбы на 100 мл приливают 0, 1, 2, 3, 5, 10, 15, 20 мл стандартного раствора сульфата калия и доводят объем до метки дистиллированной водой. Концентрации этих растворов соответственно равны 0, 1, 2, 3, 5, 10, 15, 20 мг/л сульфат-ионов. Затем из пикнометров отбирается по 5 мл калибровочных растворов в отдельные конические колбы, туда же добавляют 1-2 капли раствора соляной кислоты (1:1), 5 мл смешанного реактива (раствор хлористого бария в смеси гликоля и этилового спирта) тщательно перемешивают. Через 40 минут степень помутнения раствора исследуемой воды сравнивается с калибровочными растворами. Делают приблизительное заключение о содержании в пробе сульфат-ионов.

3.9 Полуколичественное определение ионов аммония визуально-колориметрическим методом с реактивом Несслера (методика № 2.2.1.4)

Принцип метода. Метод основан на образовании окрашенного в желтый цвет соединения - йодистого меркураммония при взаимодействии иона аммония с реактивом Несслера и последующим сравнении полученной окраски с калибровочными растворами. Отбор проб производится в количестве 1 л в стеклянную или полиэтиленовую посуду. Определение делают после доставки проб в лабораторию. При невозможности обработать пробы в день отбора их консервируют прибавлением 2-3 мл хлороформа или концентрированной серной кислоты на 1 л пробы. Пробу хранят при температуре 2-4 °С.

Материалы и оборудование. Мерные колбы на 50, 100 и 1000 мл; пипетки на 0.5, 1, 2, 10, 25, 50 мл; конические колбы; воронки химические; аналитические весы; фотоэлектроколориметр.

Реактивы: стандартные растворы аммоний хлорида, 50% раствор сегнетовой соли, реактива Несслера.

Ход определения. Сначала готовится рабочий раствор хлористого аммония. В мерной колбе на 1 л растворяется 0,2965 г хлористого аммония, затем из нее отбирается 50 мл в другую мерную колбу на 1 л и объем доводится водой до метки. Таким образом, концентрация аммонийных ионов в рабочем растворе составит 0,005 мг/мл.

Для приготовления калибровочных растворов в мерные колбы вместимостью 50 мл вносят 0, 1, 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20 мл рабочего раствора и доводят растворы до метки. Полученные растворы с концентрацией 0; 0,005; 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,075; 0,1 мг/л ионов аммония тщательно перемешивают и переливают в колбы на 100 мл. Затем в колбы с калибровочными растворами и с исследуемой водой доливают по 3 мл 50% раствора сегнетовой соли и по 2 мл реактива Несслера. Содержимое колб взбалтывают и оставляют в покое на 10 минут до появления окраски. Далее сравнивается интенсивность окраски раствора исследуемой воды с калибровочными растворами и делается заключение о содержании ионов аммония и аммиака в мг/л.

3.10 Определение нитратов в почвенных образцах ионометрическим методом (ГОСТ 26951-86)

Принцип метода. Метод основан на определении концентрации нитратов в почве с помощью ионоселективного электрода в солевой суспензии 1%-го раствора алюмокалиевых квасцов или раствором сульфата калия концентрации с(1/2K2SO4)=1моль/дм3 при соотношении массы пробы почвы и объема экстрагента 1:2,5. Применение 1%-го раствора алюмокалиевых квасцов вызвано, во-первых, тем, что он создает определенную ионную силу раствора, мало зависящую от солесодержания анализируемого образца; во-вторых, селективность нитратного электрода к аниону этой соли очень высока.

Материалы и оборудование. Иономер типа И-120М, ЭВ-74 или рН-метр с погрешностью измерений не более 5 мВ, электрод нитратный ионоселективный ЭМ-NO3-01, электрод сравнения хлор-серебряный насыщенный, мешалка лабораторная электромеханическая или встряхиватель с возвратно-поступательным движением с частотой колебаний не менее 75 мин-1, термостат, весы лабораторные, колбы мерные емкостью 100 и 1000 мл, пипетки на 10 мл, стаканы химические емкостью 50 мл, бумага фильтровальная, образцы почвы.

Реактивы: 1%-ный раствор алюмокалиевых квасцов KAl(SO4)2•12H2O (10 г соли растворяют в литровой колбе дистил-лированной водой и доводят объем до метки), нитрат калия, хлорид калия, сульфат калия, вода дистиллированная.

Ход определения. Для того чтобы приготовить стандартные растворы, 10,1 г химически чистого нитрата калия взвешивают с погрешностью не более 0,1 г и растворяют в алюмокалиевых квасцах в мерной колбе емкостью 1 л. Методом разбавления раствора 1%-ных алюмокалиевых квасцов готовят стандартные растворы с молярной концентрацией 0,01, 0,001, 0,0001 моль/л. Полученные растворы используют для калибровки прибора. Они сохраняются в холодильнике в течение 1 мес.

Пробы почв массой 20,0 г взвешивают и помещают в конические колбы. К пробам приливают по 50 мл экстрагирующего раствора. Пробу с раствором перемешивают на электромеханической мешалке или встряхиваете в течение 3 мин. Полученные суспензии используют для определения нитратов.

Перед измерением нитратный ионоселективный электрод тщательно ополаскивают дистиллированной водой и выдерживают его в дистиллированной воде в течение 10 мин.

При измерении в милливольтах электродную пару погружают в растворы сравнения, начиная с меньшей концентрации и определяют ЭДС.

После градуировки прибора электроды тщательно ополаскивают дистиллированной водой, промокают фильтровальной бумагой и приступают к определению нитратов в суспензиях.

Перед измерениями суспензии взбалтывают. Электродную пару погружают в суспензию и считывают показания прибора не ранее, чем через 1 мин после прекращения заметного дрейфа показаний прибора.

При измерении в милливольтах по результатам определения ЭДС в растворах сравнения строят градуировочный график в линейном масштабе. По оси абсцисс откладывают значения pСNO3?? pСNO3 - отрицательный десятичный логарифм концентрации нитрат-ионов pСNO3=-lgСNO3) растворов сравнения, а по оси ординат - соответствующие им показания прибора (мВ). По градуировочному графику определяют значения pСNO3 анализируемых суспензий.

Вычисление результатов. При анализе проб в состоянии естественной влажности, результат анализа пересчитывают на сухое состояние, умножая на коэффициенты К1 и К2, учитывающие массовую долю влаги в почве и увеличение объема экстрагирующего раствора, взаимодействующего с анализируемой пробой, за счет содержащейся в почве влаги, которые вычисляют по формулам:

К1=,

К2 = или К2 = ,

где W - массовая доля влаги в анализируемой почве, %;

2,5 - соотношение массы пробы почвы и объема экстра-гирующего раствора.

Массовую долю влаги в почве (W) в % определяют высу-шиванием пробы в термостате при температуре (105 ± 5)оС в течение 6 ч и вычисляют по формуле:

W = • 100,

где m - масса пробы с бюксой до высушивания, г;

m1 - масса пробы с бюксой после высушивания, г;

m2 - масса пустой бюксы, г;

100 - коэффициент пересчета в проценты.

Массовую долю азота нитратов в пересчете на сухую почву (Х1) в миллионных долях вычисляют по формуле:

Х1 = Х • К1 • К2,

где Х - массовая доля азота нитратов во влажной почве, млн -1.

За результат анализа принимают значение единичного определения. Результат анализа выражают в миллионных долях (мг на 1 кг почвы) с округлением до первого десятичного знака.

3.11 Определение содержания нитратов в пробах растительной продукции ионометрическим методом (гост 26952-86)

В результате работы исследователей и экспертов многих стран Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) установила, что допустимая суточная доза нитратов для взрослого человека составляет 3,65 мг на 1 кг массы тела. Эта доза при ежедневном поступлении в течение всей жизни не будет оказывать на него какого-либо вредного влияния.

Допустимые нормы содержания нитратов в продуктах растительного происхождения приведены в таблице 10.

Таблица 10 Допустимые уровни содержания нитратов в отдельных пищевых продуктах растительного происхождения для населения Республики Беларусь № 3-14 от 07.04.89г

Принцип метода. Метод основан на извлечении нитратов из анализируемого материала 1%-ным раствором алюмокалиевых квасцов или 1%-ным раствором сульфата натрия с последующим измерением их концентрации в полученной вытяжке с помощью ионоселективного электрода. Для ускорения анализа вместо вытяжки можно использовать сок анализируемой продукции, разбавленный раствором алюмокалиевых квасцов. При анализе капусты для разрушения примесей, мешающих определению нитратов, проводят их окисление перманганатом калия.

Метод используют при количественном определении нитратов в овощах, плодах и ягодах.

Материалы и оборудование. Иономер типа И-120М, ЭВ-74 или рН-метр, ионоселективный нитратный электрод ЭМ-NO3-01, хлорсеребряный электрод, весы лабораторные, колбы мерные на 50, 100 и 1000 мл, мерный цилиндр на 50 мл, пипетки на 1, 5, 10, 50 и 100 мл, стаканы лабораторные на 100, 200, 500 и 1000 мл, ступка фарфоровая с пестиком, встряхиватель ВВ-1, мешалка лабораторная электромеханическая или магнитная, пластмассовая терка, мясорубка, ножницы, нож, гомогенизатор с частотой вращении ножевой системы не менее 6000 мин -1, механическая соковыжималка, шпатель, стеклянные палочки, образцы свежего растительного материала.

Реактивы: квасцы алюмокалиевые, хлорид калия, нитрат калия, перманганат калия, кислота серная, вода дистиллированная.

Ход определения. 1%-ный раствор алюмокалиевых квасцов KAl(SO4)2•12H2O или 1%-ный раствор сульфата натрия (10 г соли растворяют в литровой колбе дистиллированной водой и доводят объем до метки) хранят в склянке с притертой пробкой не более года.

Для того чтобы приготовить стандартные растворы, 10,1 г химически чистого нитрата калия взвешивают с погрешностью не более 0,1 г и растворяют в алюмокалиевых квасцах в мерной колбе емкостью 1 л. Методом разбавления раствора 1%-ных алюмо-калиевых квасцов готовят стандартные растворы с молярной концентрацией 0,01; 0,001; 0,0001 моль/л. Полученные растворы используют для калибровки прибора. Они сохраняются в холодильнике в течение 1 мес.

Свежий растительный материал средних проб - стебли и листья злаковых и бобовых трав, ботву, растения силосных культур, кочаны капусты, листовые овощи и другие измельчают ножницами или ножом на деревянной доске и тщательно перемешивают. Плоды, корне- и клубнеплоды измельчают на терке или мясорубке и также тщательно перемешивают. При помощи тарированной фарфоровой чашки на технических весах отвешивают 12,5 г предварительно измельченного растительного материала и помещают в стакан гомогенизатора. Остатки растительного вещества из фарфоровой чашки смывают в стакан 50 мл 1%-ного раствора алюмокалиевых квасцов и гомогенизируют в течение 2 мин при 6000 об/мин.

После гомогенизации суспензию переливают в химический стаканчик вместимостью около 100 мл. При отсутствии гомогенизатора навеску предварительно измельченного растительного материала растирают в ступке с кварцевым песком до однородной массы. Предварительно песок настаивают в соляной кислоте, затем тщательно отмывают от хлорид-ионов водопроводной и дистиллированной водой и после высушивания на воздухе прокаливают в муфеле при температуре 250оС.

Содержимое ступки заливают 10 -20 мл (из отмеренного объема) 1%-ного раствора алюмокалиевых квасцов и продолжают растирать в течение 3 - 5 мин, а затем количественно переносят в химический стаканчик вместимостью около 100 мл, смывая остатки на ступке и пестике оставшимся раствором алюмокалиевых квасцов. Перенесенную массу энергично перемешивают в стаканчике стеклянной палочкой в течение 2 - 3 мин. В подготовленных гомогенатах измеряют потенциал нитратного ионоселективного электрода на иономере типа ЭВ-74.

Концентрацию нитратов в исследуемом растворе находят по калибровочному графику на основании измеренного потенциала в мВ. Для построения калибровочной кривой измеряют ЭДС в мВ в серии растворов нитрата калия известной молярной концентрации - 0,1; 0,01; 0,001; 0,0001 моль/л. По полученным значениям милливольтов растворов указанной концентрации на миллиметровой бумаге вычерчивают градуировочный график, откладывая на оси абсцисс значения pСNO3, а на оси ординат - соответствующие им значения ЭДС (мВ).

Вычисление результатов. ?Содержание нитратов в растительном материале (мг/кг сырой массы) вычисляют по формуле:

Х = ,

где Х - содержание нитратов, мг/кг;

pСNO3 - отрицательный десятичный логарифм концентрации нит-рат-иона (-lgСNO3) по градуировочному графику;

М - молярная масса определяемого компонента, г/моль;

V - объем вытяжки, л;

M - масса навески анализируемого материала, кг;

103 - коэффициент перевода в мг.

Литература

Основная

1. Алексеев В. Н. Количественный анализ/ Алексеев В. Н.. М.: Химия. 1972.

2. Афанасьева И. М. Сборник методик выполнения измерений, допущенных к применению в деятельности лабораторий экологичсекого контроля предприятий и организаций РБ/ Афанасьева И. М. и др.. Минск: БелНИЦ «Экология». 1998.

3. ГОСТ 26951-86. Почвы. Методы анализа.- Введ. 01.01.84. - М.: Изд-во стандартов, 1994. 56 с.

4. ГОСТ 26952-86. Растения. Методы анализа.- Введ. 01.01.84. - М.: Изд-во стандартов, 1994. 59 с.

5. Крешков А. П. Основы аналитической химии/ Крешков А. П.. М.: Химия. 1977.

6. Русин Г. Г. Физико-химические методы анализа в агрохимии/ Русин Г.Г. М.: Агропромиздат, 1990.

7. Седнев К. В.. Расчеты в физико-химических методах анализа. Методи-ческие указания / Седнев К.В.. БГСХА; Горки, 2005. 68 с.

8. Цитович Н. К. Курс аналитической химии/ Цитович Н. К.. Н.: Высшая школа, 1985.

Дополнительная

1. Васильев В. П. Теоретические основы физико-химических методов анализа/ Васильев В. П.. М.: Высшая школа, 1979.

2. Коренман Я. И. Практикум по аналитической химии/ Коренман Я. И.. Воронеж, 1989.

3. Хмельницкий Р. А. Современные методы исследования агрономических объектов/ Хмельницкий Р. А.. М.: Химия. 1981.

4. Черников В. А. Определение токсикантов в воде, воздухе, почве, растениях и продукции растениеводства/ В. А. Черников, В. Г. Попов. М.: Изд-во МСХА, 1995.

Приложение 1 Пробоотборные системы для отбора проб воды

Фторопластовые пробоотборные системы - предназначены для отбора проб природных и сточных вод из колодцев, водоёмов природного и искусственного происхождения, включая водоёмы, покрытые льдом с целью определения в них содержания загрязняющих веществ и солевого состава. Система ПЭ-1155 может использоваться для отбора проб из мелководных водоёмов с глубиной от 6 м. Система ПЭ-1220 рекомендуется для отбора проб воды с целью определения в них содержания нефтепродуктов.

Системы ПЭ-1320 и ПЭ-1420 предназначены для отьора проб на заданной глубине. Система срабатывает от посыльного груза. Проба гарантированно предохраняется от попадания поверхностных пленок и микрослоя.

Приложение 2 Акт отбора пробы воды

Этикетка для почвенного образца

Приложение 3

Общие требования к составу и свойствам воды водных объектов в контрольных створах и местах питьевого, хозяйственно-бытового и реакционного водопользования

Размещено на Allbest.ru