3.6.3. Растворенный кислород (метод Винклера)

Содержащийся в воде растворенный кислород поступает из атмосферного воздуха, а также образуется в результате фотосинтеза водорослями органических веществ (углеводов) из неорганических (Н₂СО₃, H₂O). Содержание кислорода в воде уменьшается вследствие протекания процессов окисления органических веществ и потребления его живыми организмами при дыхании.

Определение растворенного в воде кислорода проводят йодометрическим титрованием в присутствии крахмала (метод Винклера). Метод Винклера применим для определения кислорода в природной воде при содержании в воде не более 0,1 мг/л азота нитратов, не более 10 мг/л окисного железа, не более 0,3 мг/л активного хлора и при окисляемости не более 15 мгO₂/л.

Сущность метода

Метод Винклера представляет собой йодометрическое титрование, когда о концентрации О₂ судят по количеству выделившегося йода.

В склянку с пробой вводят раствор сульфата или хлорида Мn (II) и щелочной раствор КI. Мn (II) реагирует с КОН, образуя гидроокись марганца (II) Mn(ОН)₂.

2 KOH + MnСl2  Мn(ОН)2  + 2KCl (21)

Это осадок белого цвета, неустойчивое соединение, которое легко окисляется растворенным в воде кислородом до гидроокиси марганца (III) бурого цвета

4 Мn(ОН)₂  + О₂ + 2 H₂O  4 Мn(ОН)₃ (22)

Осадок H₂МnО₃ растворяют в соляной или серной кислоте. При этом Мn (III) восстанавливается до Мn (II) и выделяется свободный йод, в количестве, эквивалентном количеству растворенного кислорода:

2 Мn(ОН)₃ + 3 H₂SO₄  Mn₂(SO₄)₃ + 3H₂O (23)

Mn₂(SO₄)₃ + 2 КI  2 MnSO₄ + K₂SO₄ + I₂ (24)

Суммарное уравнение (22) и (23):

2 Мn(ОН)₃ + 2 H₂SO₄ + 2 КI  2 MnSO₄ + K₂SO₄ + I₂ + 3H₂O (25)

Выделившийся йод оттитровывают раствором тиосульфата натрия в присутствии крахмала:

I₂ + 2 Na₂S₂O₃  2 NaI + Na₂S₄O₆ (26)

Реактивы и оборудование

• 42,5% раствор МnСl₂ 4H₂O;

• HCl или H₂SO₄, концентрированная;

• Na₂S₂O₃, 0,01 н (фиксанал);

• крахмал, 1% раствор;

• щелочная смесь (70 г КОН и 15 г КI растворяют в дистиллированной воде и доводят общий объем раствора до 1000 мл).

Подготовка к проведению анализа

Калибровка склянок. Склянки взвешивают на технохимических весах сначала пустые, затем заполненные дистиллированной водой. Разность двух взвешиваний равна весу воды в склянке.

Заполнение склянки. Перед заполнением каждая склянка ополаскивается исследуемой пробой. Склянки заполняют доверху, переливая часть пробы. Заполнять осторожно, чтобы исключить попадание пузырьков воздуха. Попавшие в склянку пузырьки удаляют, оставив склянку открытой в течение 1 мин и постукивая по стенкам склянки. При заполнении склянки следует избегать попадания прямых солнечных лучей.

Консервирование пробы. Содержание растворенного кислорода в пробе фиксируют, добавляя в склянки поочередно: 1 мл MnCl₂ и 1 мл щелочного раствора KI. Пипетки при этом держат под самой поверхностью воды. Потерянные 2 мл пробы учитывают при последующем расчете. После фиксации склянку закрывают и переворачивают несколько раз.

После этого пробы помещают в темное место для отстаивания осадка. Законсервированная проба может храниться в течение суток.

Проведение анализа

Количество растворенного кислорода определяют в откалиброванных склянках емкостью 150…200 мл.

После добавления осадителей (MnCl₂ и KI) осадок отстаивают (см. консервирование пробы). После отстаивания пробы осадок растворяют, добавляя 1...3 мл концентрированной серной кислоты (кончик пипетки  под поверхностью раствора). Закрывают склянку пробкой и перемешивают пробу до полного растворения осадка. Затем отбирают аликвоту 25...100 мл в коническую колбу и титруют раствором тиосульфата натрия до соломенно-желтой окраски.

После этого добавляют 1...2 мл крахмала (появляется синяя окраска) и продолжают титровать тиосульфатом до полного обесцвечивания. Результат записывают. Повторяют определение 2...3 раза.

Концентрацию растворенного кислорода рассчитывают по формуле:

O₂ = , мг/л (27)

где n  количество тиосульфата, пошедшего на титрование; N  нормальность тиосульфата; K  поправка на нормальность тиосульфата; 8  эквивалентная масса кислорода; 1000  пересчет на 1л пробы;

V₁  объем титрованной пробы; V₂  количество утерянной пробы, равное объему реактивов (раствор KI и МnSO₄), взятых для осаждения (при титровании всего объема склянки).