ВИЗНАЧЕННЯ ПЕРМАНГАНАТНОЇ ОКИСНЮВАНОСТІ ВОДИ

Мета роботи:навчитися визначати перманганатну окиснюваність води.

Завдання для виконання роботи

Визначення перманганатної окиснюваності в водопровідній та в річковій природній воді.

Загальні відомості

Утворені у водоймі і ті, що надходять до нього ззовні органічні речовини дуже різноманітні за своєю природою і хімічними властивостями, в тому числі відрізняються по стійкості до впливу різних окислювачів, що відрізняються за своїм потенціалом. Перманганатна окиснюваність має значну ступінь умовності і залежить від процедури аналізу. Органічна речовина мігрує в поверхневих водах як в розчиненої формі, так і в зв'язаній, наприклад у вигляді гумусових речовин, що окисляються перманганатом легше, ніж органічні продукти життєдіяльності водних організмів. Величина перманганатної окислюваності (ПО) коливається в межах від часток міліграмів до десятків міліграмів на літр води. ПО залежить від ступеня забрудненості водойми органічними речовинами і сполуками біогенних елементів, алохтонних речовин природного походження (торфянників, болота). ПО незабруднених поверхневих вод проявляє фізико-географічну зональність.

Окиснюваність поверхневих вод схильна до значних сезонних коливань. Їх характер визначається, з одного боку, надходженням алохтонних органічних речовин з поверхні водозбору у різні гідрологічні періоди, з іншого боку, гідробіологічними причинами біопродукції органічної речовини, його перетвореннями в різних гідрохімічних умовах. На тимчасові зміни потоку органічних речовин можуть накладатися техногенні фактори.

Визначення окиснюваності слід проводити в свіжовідібраних пробах. Якщо це неможливо, проби консервують розчином сірчаної кислоти (1:3) з розрахунку 1 мл на 1 л. Консервовані проби зберігають при температурі 3 - 5 ° C протягом 1доби.

Принцип методу. Окиснення легкодоступних для гідробіонтів органіч­них сполук здійснюють перманганатом калію в сірчанокислому середовищі під час кип'ятіння:

МnО₄^- + 8Н⁺ + 5е^- → Мn²⁺ + 4Н₂0.

Надлишок перманганату після кип'ятіння визначають йодометрично

2 МnО₄^- +10I^- +16Н⁺ → 2Мn²⁺ + 5І₂ + 8Н₂0;

І₂ + 2S₂0₃^- → 2I^- + S₄0₆^2-.

Ступінь окиснення органічних сполук значною мірою залежить від концентрації окисника. Тому органічних сполук у пробі води має бути стіль­ки, щоб після реакції залишалося не менш як 40 % перманганату. У разі більшого вмісту органічних сполук пробу розбавляють бідистильованою водою.

Метод рекомендується для аналізу прісних вод із вмістом хлоридів не більш як 300 мг Сl^-/дм³. Якщо вміст хлоридів вищий, пробу розбавляють бі­дистильованою водою.

Визначенню заважають неорганічні відновники — сульфіди, нітрити, за- лізо(ІІ) та ін. Їх вміст визначають обробкою проби досліджуваної води пер­манганатом калію в кислому середовищі на холоді. Для цього в конічну кол­бу місткістю 250 см³ наливають 100 см³ або менший об'єм проби води, доведе­ний до 100 см³ бідистильованою водою, і далі діють, як описано в методиці визначення, але без нагрівання проби. Якщо вміст неорганічних відновників С_в < 0,1 мг О/дм³, то при визначенні ПО ним нехтують.

Установки, прилади, лабораторний посуд, реактиви

Реактиви

Вихідний розчин перманганату калію, 0,1 моль-екв/дм³: 3,2 г КМnO₄ ч.д.а., розчиняють у 1 дм³ дистильованої води. Розчин зберігають у пляшці з темного скла, використовують через 15-20 діб після приготування.

Розчин перманганату калію, 0,01 моль-екв/дм³: 100 см³ відстояного вихідного розчину КМnO₄ розбавляють до 1 дм³ дистильованою водою. Розчин зберігають у пляшці з темного скла. Через кілька днів установлюють його концентрацію.

Для визначення концентрації розчину перманганату калію в конічну колбу місткістю 250 см³ наливають 100 см³ бідистильованої води, добавляють 10,0 см³ розчину перманганату калію, 5 см³ розчину сірчаної кислоти (1:3), приблизно 0,5 г КІ і титрують 0,01 моль-екв/дм³ розчином тіосульфату натрію, як описано в методиці визначення.

Концентрацію розчину КМnO₄ моль-екв/дм³ обчислюють за рівнянням:

С_KMnO4= ,

С — концентрація розчину тіосуль­фату натрію, моль-екв/дм³; V₁ — об'єм розчину тіосульфату натрію, витра­чений на титрування, см³; V₂ — об'єм розчину перманганату калію, см³.

Якщо визначена концентрація КМnO₄ відрізняється від 0,01 моль-екв/дм³ більше ніж на 5%, для приготування 0,01 моль-екв/дм³ розчину КМnO₄ беруть 100k см³ вихідного розчину КМnO₄, де k=0,01 /С _КМnO4.

Розчин тіосульфату натрію, 0,01 моль-екв/дм³ : наважку 2,5 г Na₂S₂O₃·5H₂O, ч.д.а., розчиняють в 1 дм³ кип’яченої дистильованої води. Добавляють 1-2 см³ ксилолу або хлороформу і зберігають у пляшці з темного скла. Розчин використовують через 10 діб після приготування.

Для визначення точної концентрації розчину в колбу місткістю 250 см³ наливають 50 см³ дистильованої води, 15,0 см³ 0,01 моль-екв/дм³ розчину К₂Сr₂O₇, 10 см³ розчину Н₂SО₄ (1:3) і добавляють 0,5 г сухого КІ. Після розчинення КІ титрують розчином тіосульфату натрію до досягнення світло-жовтого забарвлення суміші. Добавляють 100 см³ дистильованої води, 1 см³ розчину крохмалю і продовжують титрувати до зникнення синього кольору розчину.

Титрування проводять тричі й для розрахунків беруть середній результат.

Концентрацію розчину тіосульфату натрію С_х (моль-екв/дм³) обчислюють за рівнянням:

С_х= ,

де V₁ — об'єм розчину дихромату калію, см³; С — концентрація розчину дихромату калію, моль-екв/дм³;V — об'єм розчину тіосульфату натрію, витраченого на титрування, см³ .

Розчин дихромату калію, 0,01 моль-екв/дм³: 0,490±0,001 г К₂Сr₂O₇, х.ч., висушеного при 105 ^оС упродовж 2 год., розчиняють у дистильованій воді й доводять об’єм розчину до 1 дм³ у мірній колбі.

Розчин сірчаної кислоти (1:3): 1 об’єм концентрованої Н₂SО₄, х.ч., за перемішування доливають малими порціями дистильованої води до 3 об’ємів.

Розчин крохмалю, 0,5%-й.

Йодид калію КІ, х.ч., кристалічний.

Порядок виконання роботи

У конічну колбу місткістю 250 см³ вносять 100 см³ або менший об'єм проби, доведений до 100 см³ бідистильованою во­дою, добавляють кілька кип'ятильних камінців, доливають 5 см³ розчину Н₂SО₄ (1:3) і суміш нагрівають. На початку кипіння доливають 10 см³ 0,01 моль-екв/дм³ розчину КМnO₄, закривають колбу пробкою-холодильником і після цього кип'ятять точно 10 хв. Якщо рожеве забарвлення пер­манганату зникає або стає дуже світлим, аналіз повторюють з меншим об'ємом проби. Розчин охолоджують, добавляють близько 0,5 г сухого йодиду калію і титрують йод, який виділився, 0,01 моль-екв/дм³ розчином тіосуль­фату натрію до досягнення світло-жовтого забарвлення. Потім добавляють 1 см³ розчину крохмалю і продовжують титрувати до зникнення синього за­барвлення розчину.

Одночасно проводять «холостий» дослід зі 100 см³ бідистильованої води.

Перманганатну окиснюваність (мг О/дм³) обчислюють за рівнянням:

ПО =

де 8 — молярна маса еквівалента кисню; С — концентрація розчину тіосуль­фату натрію, моль-екв/дм³; V₁ — об'єм розчину тіосульфату натрію, витра­чений на титрування «холостої» проби, см³; V₂ — об'єм розчину тіосульфату натрію, витраченого на титрування проби води, см³; V — об'єм проби води, см³; С_в — вміст неорганічних відновників, мг О/дм³.

Нижня межа визначення становить 0,4 мг О/дм³ за об’єм проби 100 см³ і різниці V₁ - V₂ = 0,5 см³.

Опрацювання результатів

Дані визначень заносять в зошит для лабораторних робіт з вказівкою виду води.

Аналіз одержаних результатів

Висновок за результатами____________________________________________________________

Запитання для самоперевірки

1. Що таке перманганатна окиснюваність?

2. На чому ґрунтується визначення перманганатної окиснюваності?

3. Наведіть порядок виконання роботи по визначенню перманганатної окиснюваності.

Лабораторна робота № 4