Вступ

Запаси води на Землі величезні – 1,39·109 км3, що становить 0,23% усієї маси землі. Проте абсолютна більшість цієї колосальної маси – це гіркувато-солона морська вода непридатна для пиття та технічного використання. Маса прісної води на планеті – 35·106 км3, тобто 2% її загальної кількості. Основна кількість (75%) прісної води зосереджена в льодових щитах Антарктиди й Гренландії, гірських льодовиках, айсбергах, у зоні вічної мерзлоти. Із всієї кількості прісної води лише 0,6-1% перебуває в рідкому стані. Саме ця вода й використовується у своїх чисельних потребах. [1]

У результаті інтенсивного використання людством водних ресурсів відбувається значні кількісні й якісні зміни в гідросфері. Кількісні зміни полягають в тому, що в певних районах змінюються кількість води, придатної для господарювання, водний баланс, режим рік тощо. Якісні зміни зумовлені тим, що більшість річок і озер є не лише джерелом водопостачання, а й басейнами, куди скидають промислові, сільськогосподарські й господарсько-побутові стоки [?]. Це призвело до того, що нині на землі вже практично не залишилося великих річкових систем з гідрологічним режимом і хімічним складом води, не спотворених діяльністю людей.

Забруднення гідросфери поділяють на хімічне, фізичне, біологічне і теплове.

Хімічне забруднення води відбувається внаслідок надходження у водойми з стічними водами різних шкідливих домішок неорганічної й органічної природи. Більшість з яких є токсичними для мешканців водойми.

Згубно впливають на стан водойми стічні води, що містять розчинені органічні речовини або суспензії органічного походження. Більшість цих речовин сприяє зменшенню вмісту кисню у воді.

Особливої шкоди завдають нафта й нафтові продукти, які утворюють на поверхні плівку, що перешкоджає газообмінові між водою й атмосферою й знижує вміст кисню у воді. [3].

Основними постачальниками органічних речовин у стічних водах є підприємства целюлозно-паперової промисловості, нафтопереробні заводи. Велику кількість органічних сполук містять стоки хімічних підприємств.

Фізичне забруднення води пов’язане із зміною її фізичних властивостей – прозорості, вмісту суспензій та інших нерозчинених домішок, радіоактивних речовин і температури [2].

Теплове забруднення водойми є особливим видом забруднення гідросфери. Воно спричинене спуском у водойми теплових вод від різних енергетичних агрегатів. Серед теплових забруднювачів гідросфери перше місце посідають АЕС.

Біологічне забруднення водного середовища полягає у надходженні до водойм із стічними водами різних видів мікроорганізмів, рослин і тварин, яких раніше не було. Бажано з них є хвороботворними для людей, тварин і рослин.

Особливої гостроти біологічне забруднення водойм набуває в місцях масового відпочинку людей [4].

У країнах, що розвивають, близько 30% усіх хвороб і майже 33% усіх смертних випадків спричинені вживанням забрудненої води. Вирішення водної проблеми в цих країнах є найголовнішим завданням. Водопостачання на всій планеті до 2025 р. можна забезпечити за рахунок створення низько затратних служб, що експлуатуються на місцевих рівнях [5].

Для вирішення проблеми забезпечення водою, слід вжити такі заходи: очищення, впровадження нових технологій, зменшення рівня забруднення [3].

Крім того необхідно використовувати альтернативні джерела прісної води (опріснення морської води, збір дощової, вторинне використання стічних вод, рециркуляція).

Велика різноманітність якісного та кількісного складу природних вод не дає можливості класифікувати їх за якоюсь однією ознакою, з точки зору аналітичної хімії найбільш придатною є класифікація за вмістом основних складових компонентів, які складають так звану матрицю об’єкта аналізу [6]. Хімічний склад матриці є одним із найважливіших факторів, який треба мати на увазі при виборі методу аналізу, підготовки проби до аналізу, та виконання аналітичних операцій.

Кількісний склад матриці природних вод характеризується сумою сольових компонентів (головних іонів). Якісний склад матриці природних вод можна характеризувати співвідношенням шести головних іонів, що можуть бути присутніми у кількості понад 12,5%. Такими іонами є Na+, Mg+2, Ca+2, Cl-, SO4-2 та HCO3- + CO3-2. за переважним вмістом аніонів природні води поділяються на 3 класи: гідрокарбонатні і карбонатні, сульфатні та кальцієву, магнієву та натрієву. Так, поверхневі води України є в основному гідрокарбонатно-кальцієві, морські води – хлоридно-натрієві, а деякі колодязні води – сульфатно-магнієві [7].

Сольові компоненти це називають головними іонами. Хлориди натрію, калію, магнію та кальцію надходять до поверхневих вод сумі в основному внаслідок розчинення у воді різних гірських порід, мінералів, солей.

Хлориди є неодмінною складовою більшості природних вод. Значні надходження хлоридів геологічного походження поверхневі води – це рідкісне явище, тому збільшення її концентрації є показником забруднення води побутовими та промисловими стічними водами. До шкідливих речовин, які можуть знаходитися в оводі відносяться хлориди: алюмінію AlCl2, амонію MnCl, кадмію CaCl2, кобальту CoCl2, стронцію SrCl2, нікелю NiCl2, титану TiCl2. ці хлориди можуть надходити у воду з промисловими стоками, побутовими відходами.

Останнім часом у водоймах [8] збільшується кількість хлоридів органічного походження.

Теоретична частина

І. Титрометричний аналіз

1. Характеристика аналізу

Титрометричний аналіз являється методом кількісного аналізу, в якому вимірюють кількість реактиву, який пішов на реакцію.

Титрометричні методи дають великий виграш в часі, тому їх широко застосовуються в хімічних лабораторіях.

В титрометричному аналізі реагують два розчини і як можна точніше визначити моменти завершення реакції між речовинами [9]. Знаючи концентрацію одного, можна визначити і точку концентрацію іншого.

2. Реакції, які використовуються в титрометричному аналізі.

В титрометричному аналізі використовують реакції кислотно-основної взаємодії, окисно-відновної реакції, реакції комплексноутворення і осадження.

Реакції повинні відповідати таким вимогам:

реакція повинна проходити швидко;

реакція повинна бути необоротною;

дня будь-якої реакції повинні бути методи, які дозволяють встановити момент завершення реакції;

концентрація одного із використаних речовин повинна бути відома з достатньою точністю;

бажано, щоб реакція протікала [10] при звичайних умовах.

3. Класифікація методів титрометрії.

Методи титрометричного аналізу класифікують по ряду ознак:

І. В залежності від природи розчинника:

методи, засновані на використанні водних розчинів;

методи засновані на використанні неводних розчинів;

методи засновані на використанні змішаних розчинників;[11]

ІІ. В залежності від типу хімічних реакцій виділяють:

методи кислотно-основного титрування;

методи окисно-відновні, основані на взаємодії між окисником і відновником;

методи комплексоутворення, основані на утворенні малодисоційованих комплексних іонів чи молекул;

методи осадження, засновані на реакціях утворення малорозчинних сполук;

методи основані на використанні реакцій з використанням іонітів.

ІІІ. В залежності від способу визначення кінця титрування:

індикаторне титрування;

потенціометричне титрування;

амперметричне титрування;

кондуктометричне титрування;

високо частотне титрування;

оптичні методи. [12].

IV. В залежності від прийомів виділення:

пряме титрування;

зворотне титрування;

метод заміщення.

4. Розрахунки в титрометричному аналізі.

В титрометричному аналізі використовується особливий спосіб вираження концентрації – через титр.

Титр по робочому розчині чи просто титр показує число грамів речовини в 1 мл розчину [13].

У виробничих лабораторіях переважно використовують титр по речовині, яка визначається.

5. Стандартні речовини. Фіксанали??????.

Розчини, які використовуються в аналізі з точною концентрацією називаються робочими чи стандартними розчинами.

Точку концентрацію таких розчинів встановлюють кількома способами [14].

Якщо речовину можна одержати в хімічно чистому вигляді, стійка при зберіганні, добре розчиняється і його склад відповідає формулі, то точну концентрацію визначають по точній наважці.

В більшості випадків в якості стандартних розчинів використовують такі розчини, титр яких не може бути визначений по точній наважці.

Тому розчини цих речовин контролюють по приблизній концентрації. З подальшими визначенням їх точної концентрації за допомогою іншої речовини [9].

В практиці сучасного аналізу широке використання мають титровані розчини, які готуються з ????????. Фікса?????? представляє собою запасну трубку з кількістю речовини, яка необхідна для приготування 1 л розчину.

6. Схема титрометричного визначення.

Для проведення титрометричного визначення необхідні стандартні чи роботі розчини [15].

Приготування розчинів включає три етапи:

Розрахунок наважки;

В???? наважки;

Розчинення наважки.

Один із розчинів відбирають піпеткою і переносять строго визначену кількість в конічну колбу для титрування. Після чого додають індикатор і добавляють невеликими порціями другий розчин із в?????. Сам процес додавання одного розчину до іншого називається титруванням [13].

При проведенні титрування не обмежується одним чи двома визначеннями, а проводиться титрування не менше, чим до трьох подібних результатів.

Важливим моментом в титрометричного визначенні є встановлення точки еквівалентності.

7. Визначення точки еквівалентності.

Точність титрометричного визначення в значній мірі залежить від правильності установки точки еквівалентності [16].

Всі способи визначення точки еквівалентності можна розділити на три групи:

самоіндикація;

використання спеціальних індикаторів;

фізико-хімічні способи.

В аристометричному методі до розчину з Cl- добавляють стандартний розчин нітрату срібла. При???????? закінчується тоді, коли наступна капля розчину нітрату срібла не визве утворення нових кількостей осаду хлориду срібла. Титрований (титрований) розчин повністю просвітлюється над осадом. Такий прийом називається методом просвітлення [9].

В методиці рівного помутніння титрування закінчується тоді, коли дві проби, одну приймають за стандарт, дають однакове помутніння.

До індикаторів відноситься велике коло органічних і неорганічних речовин, які дозволяють встановити точку еквівалентності по зміні кольору [11].

На даний час все більше використовують фізико-хімічні методи ідентифікації.

ІІ. Теоретичні основи методу осадження

1. Основи методів осадження

методи осадження засновані на використанні реакцій, які супроводжуються утворенням осадів.

Точка еквівалентності в цих методах збігається з моментом, коли осадок перестає утворюватися. В більшості випадків точка еквівалентності визначається з допомогою індикатора або фізико-хімічним методом.

Для титрометричного осадження використовується незначне число реакцій осадження. Перш за все це реакції між Ag+ іонами та Cl-, Br-, J-, SCN- іонами, а також між Zn+ іонами та K4[Fe(CN)6]та меркурометрично [17].

Широкому використанню в титрометрії реакцій осадження заважає оборотність процесу осадження, незначна швидкість багатьох реакцій осадження, побічні явища при осадженню і трудність з визначенням точки еквівалентності.

2. Характеристика методів осадження.

До найбільш відомих методів осадження відносять аристометрію, меркурометрію та родонометрію.

Аристометрія основана на реакції утворення малорозчинних солей срібла з глогенідами. В якості титранта застосовують нітрат срібла:

доданометрія основана на утворенні малорозчинної са??? срібла AgSCN. В якості титранта використовують KSCN чи NH4SCN:

[12].

3. Способи ???кації точки еквівалентності.

в методі осадження для встановлення точки еквівалентності використовують такі способи.

Безіндикаторне титрування основана на реакції між Agr- іонами та галогенід – іонами. Стандартний розчин утворення нових кількостей осаду.

Цей спосіб мав значення до розроблення індикаторних методів.

Метод Мара, оснований на використанні в якості індикатора ????О4. спосіб використовується для визначення хлоридів і бромідів аритометричним методом в нейтральному середовищі, так як хромат срібла розчиняється в кислотах.

Хромат іони утворюють з іонами срібла червоний осад Ag2CrO4 більше розчинний ніж AgCl. Тому після випадання білого осаду AgCl в момент точки еквівалентності надлишок титранта AgNO3 утворює з CrO42- осад AgCrO4, який і зафарбовує розчин в червоний відтінок. [9]

Спосіб Фологерта оснований на використанні в якості індикатора залізо-амонійних гомунів. Цей спосіб бає можливість визначити хлориди, броміди і йодиди в кислому середовищі. До аналізованого розчину добавляють надлишок родоніту в присутності залізоамонійних гомунів – NH4Fe(SO4)2·12H2O утворюється з SCN- – іонами розчинний у воді яскраво-червоний родонид заліза:

родонометричне виділення хлоридів протікає по рівнянні:

Як тільки малорозчинна сіль AgSCN випадає в осад, добавлений надлишок AgNO3 буде відтитрований, надлишок розчину NH4SCN викличе яскраво червоне забарвлення характерне для родоніту заліза. [14]

Спосіб Фаянса оснований на використанні абсорбційного індикатора, які адсорбується осадом, змінюючи при цьому свій колір. Адсорбційні індикатори являються (як ДИВО являються – просто є) органічними сполуками: данооресцин і еозин.

Зміни кольору відбуваються на в розчині, а на поверхні осаду.

Еозин (являє собою) це слабка органічна кислота. Її позначають через . Аніони еозину Е надають рожевий колір розчину для титрування, наприклад NaCl [17]. Утворені при титруванні частинки осаду AgJ адсорбують частинки J-, які знаходяться в розчині. Утворюються негативно заряджені частинки, які перешкоджають адсорбції ними аніонів барвника Е-. В точці еквівалентності заряд частинки змінюється на протилежний, так як відбувається адсорбція частинок осаду AgJ починають адсорбувати аніони Е-. В результаті чого поверхня осаду одразу зафарбовується в червоно-фіолетовий колір і титрування вважають закінченим.