Стислі теоретичні відомості
Окисність – це показник, який свідчить про наявність у воді речовин – відновників (як правило, органічних), здатних окиснюватись сильними окисниками, наприклад перманганатом калію або біхроматом калію. Окисність є одним з показників умісту органічних речовин у воді. Якщо вода забруднена органічними речовинами, то окисність її зростає. Хімічний склад органічних речовин-домішок досить складний і залежить від їх походження. Розрізняють органічні речовини, що входять до складу гідробіонтів, і такі, що є продуктами життєдіяльності та розпаду відмерлих організмів. Вказані органічні речовини мають різний ступінь окисності різними окисниками.
Тому розрізняють: перманганатну окисність (для легкоокиснювальних органічних речовин) та біхроматну окисність (для важкоокиснювальних речовин). Існують також органічні речовини, які взагалі не здатні до окиснення: піридин, бензол, нафталін, парафін тощо.
Окисність виражається кількістю міліграм кисню, витраченого на окиснення одного літра води. Найрозповсюдженішим методом визначення окисності природних вод, що містять переважно легкоокиснювані речовини, є перманганатний метод (метод Кубеля ), який базується на окисненні речовин, наявних у пробі води, розчином перманганату калію в сірчанокислому середовищі під час кип’ятіння.
Реакція окиснення органічних речовин перманганатом калію в кислому середовищі відбувається за схемою:
.
Перманганат калію, не витрачений на реакцію, відновлюється щавлевою кислотою:
Цим
методом рекомендується визначати
окисність до 200 мг
/л.
Вивчаючи окисність,
слід використовувати розведені проби
води. Найбільше розведення проби стічної
води можна доводити до 20 разів (найменший
об’єм
проби,
взятий до розведення – 5 мл). Без розведення
можна визначити окисність до 10 мг
/л.
За
наявності у воді сульфідів, нітритів,
солей феруму (II),
які мають відновлювальні властивості
і впливають на точність визначення
окисності, слід окремо визначити їх
концентрації, а результати перерахувати
в міліграмах кисню на літр (мг O
/л
) та відняти їх від загального значення
окисності проби води. При цьому слід
враховувати,
що
1 мг H S відповідає 0,47 мг O ;
1 мг NO
відповідає 0,35 мг O
;1 мг Fe
відповідає 0,14 мг O
.
На практиці перманганатна окисність становить лише 40 − 50 % можливого окиснення наявних у воді органічних речовин. Тому ця методика фактично дозволяє отримувати наближені дані. Найбільш повної й ефективною є методика визначення окисності за біхроматом калію в сірчаній кислоті:
Cr2O
+
+6e
2Cr
+7H
O.
Це основний метод визначення окисності різних за складом вод, переважно стічних. Більшість органічних сполук окиснюється біхроматом калію на 90 – 100 %, причому, органічні речовини окиснюються біхроматом калію до утворення оксиду карбону (IV) і води, азот виділяється у вигляді газу
Завдання: Визначення проводять візуальним методом порівнюючи досліджувану пробу з контрольним розчином (розчином перманганату калію). Розчин перманганату калію готують з фіксаналу або іншим способом на дистильованій воді та зберігають в темному місці.
Перед визначенням окисності пробу води відстоюють протягом двох годин (якщо потрібно, розчин відфільтровують ). Потім у склянку вміщують кілька скляних кульок або уламків пемзи, додають пробу води (об’єм якої було доведено до 100 мл), і 2 − 5 мл розведеної (1:2) сірчаної кислоти. Отриману суміш доводять до кипіння, знімають з плитки і додають 20 мл робочого розчину перманганату калію. У колбу вставляють лійку, доводять суміш до кипіння і кип’ятять протягом 10 хвилин. Початком кипіння вважають появу першої бульбашки.
Якщо у процесі кип’ятіння розчин втрачає колір або буріє, дослідження повторюють з більш розведеними пробами. Одночасно проводять усі вищеописані операції зі 100 мл дистильованої води. Розведення проби вважають правильно підібраним, якщо вона окиснюється від 20 до 60 % об’єму перманганату калію. Якщо результати не вкладаються в зазначені межі, слід змінити розведення проби. Спостерігають за зміною забарвлення розчину з досліджуваною пробою, порівнюючи колір з контрольним розчином. Роблять висновки щодо окисності проби досліджуваної води та стосовно швидкості окиснення органічних домішок.
Дослід 3. Визначення активної реакції води