Тема: Сучасні методи дослідження стану довкілля

Мета: Навчити вміло використовувати методи аналізу, які широко застовуються для визначення якості природного середовища.

Завдання:

1. Опанувати основні фізичні, хімічні, біохімічні та фізико-хімічні методи аналізу.

2. Обрати один із методів дослідження для визначення заданого компоненту залежно від потрібної точності аналізу, доступності методу для виконання, вмісту аналізованої речовини, хімічного складу досліджуваного об'єкту (заповнити таблицю 3).

Загальні положення.

Під час дослідження стану довкілля кількісному визначенню часто передує якісний аналіз на наявність того чи іншого хімічного елемента, йона, сполуки.

Реакції, які використовуються в якісному аналізі, мають супроводжуватися візуальним ефектом:

•появою чи зникненням осаду;

•появою, зникненням чи зміною кольору розчину;

•виділенням газів;

•утворенням кристалів характерного кольору і форми;

•появою забарвлених перлів;

•забарвленням полум'я;

•появою світіння;

•виникненням характерного забарвлення при розтиранні речовин.

Зокрема, наявність плюмбуму в грунті виявляють за допомогою йодиду, хромату або сульфату калію за появою характерного осаду:

Рb (N0₃)₂ + 2КІ = РbІ₂↓ (яскраво-жовтий) + 2KNO₃;

Рb (N0₃)₂ + К₂СrO₄ = Рb СrO₄↓ (жовтий) + 2КNO₃;

Рb (N0₃)₂ + К₂SО₄ = РbSО₄↓ (білий) + 2КNO₃;

Наявність нітрат- і нітрит-іонів у фруктах і овочах встановлюють дифеніламіном, який окиснюється за їх наявності до бензидинової сині. У XIX столітті патер Ф.Денца визначав озон в атмосферному повітрі впродовж 26 років, розвішуючи на подвір'ї папірці, змочені розчином йодиду калію; за ступенем їх побуріння внаслідок виділення йоду діставав інформацію про приблизний вміст озону.

Газовидільні реакції проводять у мікрогазових камерах або пробірках, вносячи туди краплину реагента чи реактивний папір (фільтрувальний папір, оброблений відповідним реагентом), зволожений водою. Газ, що виділяється, вступає в хімічні реакції, який супроводжуються появою сполуки характерного кольору сполуки.

Н₂S визначають за допомогою папірця, обробленого Рb(N0₃)₂:

Рb(N0₃)₂ + Н₂S = РbS↓ (чорний) + 2Н N0₃.

Сl₂ викликає почервоніння папірця, обробленого КВr і флюоресцеїном:

СІ₂ + 2Вr^- = 2Сl^- + Вr₂;

NH₃ — за появою бурої плями на папірці, обробленому реактивом Несслера:

При сплавлянні кристалічних солей з бурою Na₂В₄О₇ • 10Н₂О чи фосфатом натрію на платиновій петлі в полум'ї газового пальника утворюються прозорі забарвлені "перли" характерного кольору: купруму і хрому — зелені, кобальту — блакитні, феруму і нікелю -жовті, мангану — фіолетові, стибію (сурми) — безбарвні.

Попередній висновок про наявність певного хімічного елемента можна зробити і на підставі забарвлення ним полум'я пальника (пробу сухої речовини чи розчин наносять на ніхромовий дротик у формі кільця, зволожений попередньо розчином хлоридної кислоти і прожарений у полум'ї).

Літій, кальцій і стронцій забарвлюють полум'я в коричнево-червоний колір, натрій — у жовтий, калій — у фіолетовий, купрум, бісмут, бор, барій — в зелений, стибій — у блакитний.

При розтиранні аналізованої проби з сухим реагентом на фарфоровій пластинці чи папері (іноді в присутності гідросульфату калію КНSО₄) відбуваються характерні реакції, що супроводжуються зміною забарвлення. Ці реакції часто використовують при встановленні типу мінералу:

FеС1₃ + ЗNН₄SСN = Fе(SСN)₃ (червоний) + ЗNН₄С1;

СdSО₄ + Na₂S = СdS (жовтий) + Na₂SО₄;

Нg(NO₃)₂ + 2KJ = НgJ₂ (оранжевий) + 2КNО₃.

Для якісного виявлення використовують і люмінесцентні реакції (для збудження люмінесценції необхідна ртутна лампа чи лампа накaлювання). Це чутливий метод. Зокрема, при взаємодії з 8-оксихіноліном Li⁺ дає блакитну люмінесценцію, Аg⁺ і К⁺ — жовто-зелену, Аl₃⁺ — зелену, Мg²⁺ з люмомагнезоном — рожеву, Рb²⁺ з піридином і йодидом калію — жовто-коричневу, Сd²⁺ — блакитну.

Якісний аналіз дає змогу діагностувати засолення грунтів.

На практиці частіше користуються кількісними методами аналізу.

На основі вимірюваних параметрів методи кількісного аналізу поділяють на хімічні, фізико-хімічні, фізичні та біологічні.

Вибір методу дослідження для визначення того чи іншого компонента залежить від потрібної точності аналізу, доступності методу для виконання, вмісту аналізованої речовини, хімічного складу досліджуваного об'єкта тощо (табл. 1).

Нижче описані основні методи аналізу, що використовуються при вивченні стану довкілля, та їх можливості.