Розділ 2. Метоики визначення деяких хімічних елементів в об’єктах навколишнього природного середовища

2.1 Методики визначення деяких хімічних елементів у грунтах

2.1.1 Іонометричний метод визначення нітратів

Суть методу полягає в екстракції нітратів з аналізованого матеріалу розчинником алюмокалієвого галуну і наступним визначенням концентрації нітратів в одержаній витяжці за допомогою іонселективного електроду. Нижня межа визначення нітратів у пробі - 30 мг/кг.

Визначення концентрації нітрат - іонів грунтується на застосуванні іонселективного електроду в парі з електродом порівняння - хлор срібного насиченого електроду, типу ЕВЛ-1МЗ. Використовується сольова суспензія 1%- го розчину алюмокалієвого галуну при співвідношенні проба/ розчин: 1/ 2,5- для грунтів, 1/100- для сухих рослин та кормів, 1/4- для свіжого сирого рослинного матеріалу. Визначення проводять за допомогою іонометру, рН- мілівольтметра.

За результатом аналізу господарству видається сертифікат або висновок. Сертифікат видається на продукцію в зразках якої вміст нітратів не перевищує рівня, встановленого Міністерством охорони здоров'я України.

2.1.2 Визначення рухомих форм важких металів у грунтах прямим рентгенофлуоресцентним методом

У даній роботі для вилучення рухомих форм важких металів використовували одноступінчату схему проведення екстрагування з використанням ацетатно-аміачного розчину з pH 4,8.

Масові аналізи природних об'єктів і, зокрема, ґрунтів вимагають досить простих, доступних і надійних методів пробопідготовки. Ми запропонували вико-ристовувати випарювання ґрунтових витяжок на вугільному порошку з наступним рентгенофлуоресцентним визначенням ряду важких металів. До переваг цього методу слід віднести доступність матеріалу і лабораторного устаткування, мінімальну кількість реагентів, що використовуються, гарну відтворюваність і можливість застосування методу для різних за валовим складом ґрунтів і екстрагентів. Основними проблемами при аналізі таких зразків є врахування дисперсності порошкового матеріалу і впливу супутніх компонентів проби. При аналізі ґрунтів в ацетатно-аміачну витяжку крім елементів, що визначаються, у значних кількостях переходять сульфати, карбонати (гідрокарбо-нати), хлориди, іони Na+, K+, Ca2+, Fe(III) і Al(III), вміст яких може змінюватися в широких межах. Для оцінки впливу супутніх компонентів на аналітичні сигнали елементів був проведений розрахунок теоретичних інтенсивностей рентгенівського випромінювання у залежності від валового складу проб.

2.1.2 Фотометричні методи визначення заліза у грунті

У зв'язку з тим що і Fe ^{2 +} і Fe ^{3 +} володіють хромофорной властивостями (електронна конфігурація атома заліза - 1s ² 2s ² 2р ⁶ 3s ² Зр ⁶ 3d ⁶ 4s ^2), для фотометричного визначення заліза використовують різні типи хімічних реакцій, які призводять до утворення забарвлених сполук.

Для визначення загального вмісту заліза в грунтах розроблені фотометричні методи, засновані на освіту забарвлених сполук як дво-, так і тривалентного заліза. У Росії найбільш широко використовують фотометричний сульфосаліцілатний метод визначення Fe (III).

Сульфосаліцилової кислота в залежності від рН розчину утворює з Fe (III) три різному пофарбованих комплексу. При рН 2-3 утворюється червоно-фіолетовий комплекс [FeSsal] +, при рН 4-8 коричнево-оранжевий комплекс [Fe (Ssal) _2] ^- і при рН 8-10 в аміачному розчині утворюється стійкий жовтий комплекс [Fe (Ssal) _3] ^{3 -.}

Червоно-фіолетовий комплекс, що утворюється в кислому середовищі, може бути використаний для селективного визначення Fe (III) в присутності Fe (II); варіант методу малочутливий, молярний коефіцієнт поглинання при довжині хвилі 490 нм дорівнює 2,6-103.Цей комплекс використовують при комплексонометріческом визначенні заліза в грунтах, попередньо перевівши Fe (II) в Fe (III).

Для фотометричного визначення валового вмісту заліза в грунтах використовують комплекс жовтого кольору, стійкий в лужному середовищі. Цей варіант методу дозволяє визначити загальний вміст заліза в грунтах, тому що в умовах експерименту Fe (II) легко окислюється до Fe (III). Максимум світлопоглинання знаходиться в області довжин хвиль 420-430 нм, молярний коефіцієнт поглинання дорівнює 5,8-103. 

Сульфосаліцилової кислота утворює стійкі комплексні з'єднання з багатьма металами. При проведенні аналізу додають надлишок реагенту, щоб запобігти осадження алюмінію, магнію, кальцію при підлуженні розчину. Комплекси цих елементів з сульфосаліциловою кислотою безбарвні. Пофарбований комплекси сульфосаліцилової кислота утворює з металами, що володіють хромофорной властивостями. [3]

Для запобігання випаданню в осад гідроксиду Mn (IV) при підлуженні в розчин попередньо додають гідроксиламін.

Валовий вміст заліза може бути визначено по фарбованому комплексу двовалентного заліза з бртофенантроліном (Methods of soil analysis, 1982). У цьому випадку залізо відновлюють гідроксиламіном до двовалентного стану. Потім у розчин додають ортофенантролін, з яким Fe (II) утворює стійкий, має червонувате забарвлення, комплекс - Fe (C ₁₂ H ₁₀ N ²⁾ ₂ ⁺ _3. Ця кольорова реакція специфічна для Fe2 +. Присутні в грунтах хімічні елементи, як правило, не впливають на результати аналізу.

Ортофенантролін може бути використаний для роздільного визначення Fe (II) і Fe (III). У цьому випадку аналізують два аліквоти досліджуваного розчину. В одній з них визначають сумарний вміст Fe (II) і Fe (III) після попереднього відновлення тривалентного заліза, в іншій - Fe (II). Визначення Fe (II) рекомендується проводити в темряві або при слабкому червоному світлі, щоб запобігти фоторедукцію комплексу Fe (III) з ортофенантроліном.

Забарвлений комплекс Fe (II) з ортофенантроліном утворюється відразу після додавання реагенту і стійкий протягом декількох діб. Забарвлення розвивається в інтервалі значень рН від 2 до 9. Однак при проведенні аналізу грунтів оптичну щільність вимірюють при рН 3-5, тому що при високому вмісті кальцію і фосфору в умовах меншої кислотності може статися освіта труднорастворимого фосфату кальцію.