книги из ГПНТБ / Шишкина, Л. А. Гидрохимия учебное пособие

Анализ выполнил: Павперова обработал: Павперова проверил: Гарькуша

В тщательно очищенную коническую колбу отмеривают пипет­ кой 100 мл пробы и 10 мл 0,02 н. раствора КМп04, закрывают горло колбы насадкой-холодильником и ставят на нагреватель­ ный прибор. Отмечают время закипания жидкости. Началом заки­ пания следует считать появление первых пузырьков пара, отор­ вавшихся от дна. Кипячение пробы продолжается ровно 10 мин. Кипение должно быть ровным, без толчков и разбрызгивания, в противном случае необходимо уменьшить нагрев или подложить асбестовую сетку. По окончании кипячения колбу снимают с на­ гревательного прибора и переносят в кювету для охлаждения, ко­ торое длится 30 мин. После охлаждения в колбу вносят 0,5 г йодистого калия навеской (или 5 мл 10%-ного раствора) и 5 мл раствора серной кислоты (1 :3). Содержимое колбы хорошо пе­ ремешивают и сразу титруют выделившийся иод раствором тио­ сульфата до слабо-желтого цвета. Затем прибавляют 1 мл крах­ мала и продолжают титровать посиневшую жидкость до обес­ цвечивания от одной капли. Через 30 с берут отсчет по бюретке с точностью до 0,01 мл.

Во время кипячения и охлаждения проба должна сохранять фиолетово-синий цвет (цвет избытка перманганата). Если цвет пробы изменился на бурый (отсутствие избытка перманганата), то это указывает на повышенное содержание органических веществ, при котором весь добавленный КМп04 расходуется на окисление. В этом случае жидкость из колбы надо вылить, колбу хорошо промыть и вновь повторить определение, взяв меньшее количество пробы (50, 25, 10 или 5 мл) и разбавив ее дистиллированной во­ дой до 1.00 мл.

После титрования каждая колба должна быть тщательно вы­ мыта дистиллированной водой для продолжения обработки сле­ дующей пробы. Удобно работать серией из нескольких проб.

После окончания работы всю посуду тщательно моют и сушат, пипетки заполняют дистиллированной водой, а бюретку — раство­ ром тиосульфата. Убирают рабочие места, отключают все нагре­ вательные приборы, хорошо проветривают помещение.

Вычисление результатов. Окисляемость в миллиграммах кисло­ рода на литр вычисляют по формуле

окисл. мг 0 / л = 8 ( а - б ) ЫК - Ю00

V

где 8 — эквивалентное число кислорода; а — объем раствора тио­

сульфата натрия (исправленный инструментальной поправкой), затраченного на титрование всего иода при определении соотно­ шения растворов перманганата и тиосульфата; б — расход ра­

створа тиосульфата (исправленный поправкой), затраченного на титрование оставшегося в пробе иода после кипячения; К — по­

правочный коэффициент нормальности раствора тиосульфата;

N — нормальность раствора тиосульфата; V — объем взятой

пробы.

172

Так как некоторые величины в формуле постоянные, то она может быть упрощена:

8N • 1000=8 • 0,02 • 1000=160,

тогда

Если для анализа берется 100 мл пробы, можно рассчитать постоянный коэффициент и вычисление сведется к

160 _ 160 V ~ 100

окисл. мг О/л = 1,6 (а — б) К,

а в общем виде

160

М V ’

окисл. мг 0 1 л = М (а —б)К.

Окисляемость вычисляют с точностью до 0,01 мл.

Б. ПЕРМАНГАНАТНАЯ ОКИСЛЯЕМОСТЬ В ЩЕЛОЧНОЙ СРЕДЕ

Как показали исследования, степень окисления вещества пер­ манганатом калия зависит от условий метода. Более высокую степень окисления можно получить, пользуясь методом определе­ ния перманганатной окисляемости в щелочной среде, предложен­ ным в новом варианте Б. А. Скопинцевым.

§ 1. Необходимые реактивы и растворы

0,01 и. раствор перманганата калия. Для его приготовления отвешивают 0,32 г химически чистого препарата и растворяют бидистиллированной водой до 1 л.

33%-ный раствор едкого натра (NaOH). Для его приготовле­ ния 50 г химически чистой щелочи растворяют в 100 мл бидистил­ лированной воды. Очистку щелочи перед приготовлением рас­ твора производят прокаливанием ее в никелевой или серебряной чашке при температуре 600—700°С.

Серную кислоту (1:3) готовят из концентрированной серной кислоты, предварительно прокипяченной в вытяжном шкафу в те­ чение часа.

0,01 н. раствор тиосульфата натрия. Готовят для хранения ос­ новной 0,1 н. раствор, из которого разбавлением дистиллирован­ ной водой получают необходимую для анализа (0,01 н.) концент­ рацию. Для лучшего сохранения к раствору прибавляют 1 мл

173

хлороформа. Поправочный коэффициент раствора тиосульфата устанавливают по 0,01 н. раствору бихромата калия или по иодноватокислому калию, как это описано ранее (стр. 154).

Йодистый калий кристалический в навесках по 0,5 г.

Раствор крахмала (1%-ный) приготавливают, как описано ра­ нее. Для консервации прибавляют 0,125 г. салициловой кислоты.

Если при работе пользуются установкой для определения кислорода, то кон­ центрация растворов перманганата калия, тиосульфата натрия и точных, пове­ ряющих тиосульфат растворов должна быть 0,02 н.

§ 2. Приборы и посуда

При определении окисляемости перманганатным методом в ще­ лочной среде можно пользоваться теми же приборами и посудой, что и для нейтральной среды, т. е. рабочим местом для опреде­ ления кислорода. Если это невозможно из-за различной концент­ рации раствора тиосульфата, тогда необходимо оборудовать са­ мостоятельное рабочее место.

§ 3. Ход определения окисляемости, вычисление результатов

После того как подготовлено рабочее место и определены по­ правочный коэффициент нормальности раствора тиосульфата и соотношение перманганата и тиосульфата, приступают к опреде­

ного), 10 мл 0,01 н. раствора перманганата калия и закрывают горло колбы насадкой-холодильником или воронкой. Колбу ста­ вят на нагревательный прибор, поддерживая равномерное кипе­ ние в течение 10 мин. По окончании кипения колбу охлаждают в течение 30 мин до комнатной температуры. После этого в колбу осторожно вносят микропипеткой 3,6 мл разбавленной серной кислоты (1:3) и после перемешивания 0,5 г кристаллического йодистого калия и еще 3 мл серной кислоты. Выделившийся иод оттитровывают 0,01 н. раствором тиосульфата в присутствии крах­ мала, прибавленного в конце титрования (1 мл), до обесцвечива­ ния. Окисляемость рассчитывают по формуле

174

4. Расход тиосульфата (исправленный инструментальной поправкой) на тит­ рование оставшегося после кипячения перманганата 6 = 7 , 79.

5.Объем пробы V= 100 мл.

6.Окисляемость исследуемой воды в мг О/л.

Если вычислен постоянный коэффициент, тогда

окисл. мг О/л = 1,6 ( а - б ) К = 1,6 (11,12 - 7,79) • 0,924 = 4,92.

Перечень лабораторных работ

1.Приготовление растворов, подготовка оборудования для анализа.

2.Определение окисляемости морской воды.

Метод определения щелочности морской воды основан на пря­

ный ион.

Выделяющийся при этой реакции углекислый газ должен уда­ ляться из пробы. Поэтому при титровании необходимо через тит­ руемую пробу пропускать струю воздуха, лишенного СОг. Конец реакции определяется по изменению окраски смешанного индика­ тора.

Щелочность морской воды принято выражать количеством миллилитров 1,0 н. раствора соляной кислоты, израсходованной на связывание оснований в 1 л воды, что соответствует выраже­ нию результатов в миллиграмм-эквивалентах (мг-экв/л).

Такой метод определения называется ацидиметрическим.

§ 2. Необходимые реактивы и растворы

Основной 0,1 н. раствор соляной кислоты. Для приготовления отмеривают 8,3 мл химически чистой концентрированной кислотыч (плотность 1,19). В мерную колбу емкостью 1 л наливают примерно 500 мл свежеперегнанной дистиллированной воды, по­ том приливают отмеренное (8,3 мл) количество кислоты, переме­ шивают и доливают дистиллированной водой до метки.

175

Следует помнить, что отбор концентрированной соляной кис­ лоты следует производить или микромензурками с делением 0,1 мл, или градуированными пипетками с резиновой грушей, но ни в коем случае не насасыванием ртом.

Для приготовления основного 0,1 н. раствора соляной кислоты можно пользоваться имеющимися в продаже ампулами фиксанала. Каждая ампула рассчитана на приготовление 1 л 0,1 н. раствора соляной кислоты.

Хранить основной раствор следует в хорошо выщелоченной склянке из темного стекла или в полиэтиленовом сосуде. Для предохранения стекла от выщелачивания склянку внутри покры­ вают тонким слоем парафина.

Рабочий 0,02 н. раствор соляной кислоты. Этот раствор при­ меняют для непосредственного титрования пробы. Готовят его разбавлением дистиллированной водой основного 0,1 н. раствора соляной кислоты в 5 раз. Для этого 100 мл 0,1 н. раствора соля­ ной кислоты, отмеренных пипеткой, помещают в мерную колбу емкостью 500 мл и доводят объем дистиллированной водой до метки. Рабочий 0,02 н. раствор переливают в склянку, покрытую внутри парафином. Склянка должна иметь широкое горло, в ко­ торое вставляют пробку с двумя отверстиями: через одно пропу­ щена стеклянная трубка-сифон, соединяющая склянку с бюрет­

Для приготовления точного раствора буры отвешивают на ана­ литических весах точно 0,9536 г перекристаллизованной и высу­ шенной буры. Навеску без потерь переносят в мерную колбу (калиброванную) объемом 250 мл. Сначала навеску растворяют в половинной норме бидистиллированной воды и после полного растворения доливают бидистиллированной водой до метки. При приготовлении раствора измеряют температуру воды и вычис­

Поправочный коэффициент записывают на этикетке раствора буры с точностью до 0,0001.

Пример. Вычислить поправочный коэффициент к раствору буры.

1.Емкость колбы (по фабричной марке) Г=250 мл.

2.Истинный объем колбы (по калибровке) И =250,94 мл.

176

Натронная известь. Для очистки воздуха от СОг применяют гранулированный препарат натронной извести. При длительной работе натронная известь теряет способность поглощать С 02, поэтому качество препарата необходимо периодически проверять. Для этого применяют аскарит — волокнистый асбест, пропитан­ ный раствором едкого натра. Аскарит хорошо поглощает углекис­ лый газ, меняя при этом свой коричневый цвет на белый. Поэтому если к трубке с натронной известью присоединить трубку с аскаритом, то получится не только хороший поглотитель С 02, но и хороший показатель надежности очистки воздуха натронной из­ вестью.

Если нет аскарита, для проверки необходимо периодически пропускать воздух, прошедший через натронную известь, в бари­ товую воду в течение 5— 10 мин. Помутнение баритовой воды ука­ зывает на то, что натронная известь непригодна к работе.

Баритовую воду — насыщенный раствор едкого бария (Ва(ОН)г — можно

приготовить растворением 4 г едкого бария в 100 мл дистиллированной воды, лишенной С 02. Для его удаления дистилированную воду кипятят полтора часа на небольшом огне и охлаждают в колбе, закрытой пробкой, в которую встав­ лена трубка с натронной известью. Приготовленный раствор баритовой воды отстаивают до полного просветления, после чего сливают сифоном в склянку для хранения.

Натронную известь также используют в хлоркальциевых трубках для предохранения растворов от С 02.

§ 3. Приборы и посуда

Микробюретка с шаром. Объем бюретки 10 мл, шара 5 мл, цена делений 0,01 мл, что позволяет делать отсчеты с точностью до 0,001 мл. На бюретке имеется два нуля — верхний (выше шара) и нижний. Градуировка бюретки начинается от нижнего нуля. Бюретка обязательно должна быть калиброванной. Нако­ нечник бюретки оттягивается очень тонко, а вместо пружинных зажимов и краников лучше пользоваться зажимом-бусинкой, вставляемой в резиновую трубку перед наконечником (см. рис. 29). Все это способствует получению при титровании очень маленькой капли, что важно при данном анализе.

Пипетки. Для анализа необходим набор пипеток.

Пипетка автоматическая или пипетка Мора на 20 мл для от­

Сосуд для титрования и одновременного продувания пробы объемом около 30 мл имеет особую форму (рис. 55). Сосуд с по­ мощью резиновой трубки подключают к воздуходувке. При от­ сутствии специального сосуда, который серийно не выпускается,

178

1 м. Вместо трубок можно воспользоваться склянками Тищенко

(рис. 55).

Все соединения трубок с аккумулятором и компрессором дол­ жны быть герметичными.

Склянки для отбора проб. Количество их определяется объ­ емом работы и условиями лаборатории. Для отбора проб приме­ няют склянки из темно-зеленого стекла, бывшие длительное время в употреблении, т. е. хорошо выщелоченные. Склянки можно по­ крывать внутри парафином, но такие склянки надо беречь от прямых солнечных лучей и высокой температуры. В последнее время получили распространение полиэтиленовые сосуды.

Хлоркальциевые трубки различной формы — 2 шт.

Песочные часы-пятиминутки для определения времени проду­ вания пробы.

Необходимо и другое оборудование общего назначения.

§ 4. Отбор и хранение проб

Пробы воды для определения щелочности берут из батометра после взятия проб на окисляемость.

До употребления склянки необходимо хранить наполненными морской водой. Перед отбором проб воду из склянок выливают, склянки споласкивают исследуемой водой и заполняют полностью, но так, чтобы под пробкой оставалось некоторое количество воз­ духа. Закрывают склянки резиновыми пробками.

Щелочность следует определять сразу после отбора пробы, но если это невозможно, то допускается хранение проб при усло­ вии их хорошей герметичности и отсутствия выщелачивания.

§ 5. Ход определения щелочности, вычисление результатов

Оборудование рабочего места (рис. 56). Прежде всего необ­ ходимо смонтировать воздуходувку и-укрепить на рабочем месте так, чтобы было удобно работать. Если компрессором служит насос, его следует крепить сбоку стола или под крышкой, если стол без тумб. Для микрокомпрессора надо сделать подушку для звукоизоляции, на которую он и устанавливается. Для регули­ рования подачи воздуха в пробу необходимо на соединительных трубках воздуходувки поставить винтовые зажимы или стеклян­ ные краны.

Сосуд для титрования крепят в держателе под бюреткой и со­ единяют с воздуходувкой. Остальное оборудование размещают, как и в других титровальных установках.

Перед работой тщательно проверяют чистоту всей посуды, ис­ правность оборудования, работу воздуходувки, качество натрон­ ной извести, цвет индикатора. Все замеченные недостатки устра­ няют. После этого производят разбор проб и устанавливают их

180