2.1.3.7.2. Фотометрический метод определения сульфат-ионов

Фотометрический метод определения сульфат-ионов косвенный. В основе метода лежит реакция осаждения SO₄^2- в виде сульфата бария. В качестве осадителя используют не BaCl₂, а солянокислый раствор дихромата бария. Хромат бария трудно растворим в воде, но в кислой среде он переходит в растворимый в воде дихромат – BaCr₂O₇.

При проведении анализа к аликвоте анализируемого раствора добавляют строго отмеренный объем раствора – осадителя. Часть ионов Ва²⁺ реагирует с ионами SO₄^2- с образованием BaSO₄. Затем в систему добавляют аммиак, при этом дихромат-ион переходит в хромат:

Cr₂O₇^2- + OH^- = 2CrO₄^2- + H⁺

и происходит образование труднорастворимого BaCrO₄.

В растворе остаются ионы CrO₄^2-, окрашивающие его в лимонно-желтый цвет, количество их эквивалентно количеству сульфат-ионов и может быть определено фотометрическим методом. Таким образом, концентрацию сульфат-ионов в анализируемом растворе определяют по концентрации хромат-ионов.

Ход анализа. Аликвоту водной вытяжки (3-20 мл) помещают в мерную колбу объемом 50 мл, приливают 2,5 мл 0,05 М солянокислого раствора дихромата бария служащего осадителем сульфат-ионов, перемешивают, и ставят колбу на 30 мин на горячую водяную баню. Затем в колбу по каплям при постоянном перемешивании прибавляют 25%-ный раствор NH₄OH до выпадения лимонно-желтого осадка и перехода оранжевой окраски раствора в лимонно-желтую. После этого объем жидкости в колбе доводят до метки дистиллированной водой, содержимое колбы тщательно перемешивают и фильтруют через плотный фильтр в коническую сухую колбу. Измеряют оптическую плотность раствора при длине волны 373 нм.

Для построения калибровочного графика в мерные колбы объемом 50 мл приливают 0,5, 1, 2, 4, 6, 8 мл стандартного 0,02 н. раствора Na₂SO₄. Затем примерно до половины заполняют колбы дистиллированной водой и выполняют все операции, предусмотренные анализом, начиная с добавления в колбы 2,5 мл 0,05 М солянокислого раствора дихромата бария.

Содержание сульфат-ионов находят по уравнениям:

где SO₄^2- – содержание сульфат-ионов, мг-экв/100 г почвы; а – концентрация сульфат-ионов, найденная по калибровочному графику, мг-экв/50 мл; V₀ – общий объем водной вытяжки, мл; 100 – коэффициент пересчета на 100 г почвы; Kн₂о – коэффициент пересчета на сухую почву; V_aл – объем водной вытяжки взятый для определения сульфат-ионов, мл; m – навеска почвы, г.

SO₄^2-% = SO₄^2- мг-экв ∙ 0,048,

где SO₄^2-% – содержание сульфат-ионов в %; SO₄^2- мг-экв – содержание сульфат-ионов в мг-экв/100 г почвы; 0,048 – молярная масса мг-экв сульфат-иона.

Пример расчета. Для определения содержания SO₄^2- взято 5 мл водной вытяжки в колбу объемом 50 мл. Концентрация сульфат-ионов найденная по калибровочному графику составила 0,05 мг-экв/50 мл. Навеска воздушно-сухой почвы, взятая для приготовления водной вытяжки равна 100 г, общий объем вытяжки – 500 мл, Kн₂о = 1,07. Содержание SO₄^2- равно:

В процентах это составит: SO₄^2- = 1,0 ∙ 0,048 = 0,048%.

Реактивы.

1. Солянокислый 0,05 М раствор BaCr₂O₇. 12,7 г BaCrO₄ растворяют в 1 л 1,5 М раствора HCl.

2. 1,5 М раствор HCl. В мерную колбу емкостью 1 л содержащую примерно 500 мл дистиллированной воды приливают 123 мл конц. HCl (пл. 1,19), перемешивают, доводят до метки дистиллированной водой и перемешивают.

3. 25%-ный раствор NH₄OH.

4. 0,02 н. раствор Na₂SO₄. 1,4200 г Na₂SO₄ «х.ч.», предварительно просушенного при 105 °С в течение 2-х часов, растворяют в мерной колбе емкостью 1 л.