4.3 Определение сульфатов в воде

4.3.1 Теоретическая часть

Сульфаты встречаются во всех природных водах, чаще всего в виде кальциевых, магниевых и натриевых солей (CaS, MgS, NS). Содержание сульфатов в природных водах колеблется в широких пределах от единиц до десятков тысяч мг/л.

Существует несколько методов определения сульфатов в воде: весовой, комплексонометрический (трилонометрический), колориметрический.

Комплексонометрический метод дает наиболее надежные результаты. Сущность этого метода состоит в том, в исследуемую воду вводят ионы (раствор BaC), которые связывают ионы S- в трудно растворимые соединения, выпадающие в осадок:

+=BaS↓

Количество сульфат-ионов оценивают по разности расхода трилона Б на взаимодействие с ионами до осаждения ионовS- и после их осаждения.

4.3.2 Практическая часть

В коническую колбу на 250 мл внести 25 мл исследуемой воды. Добавить 2 капли индикатора метилового красного и подкислить среду децинормальным раствором соляной кислоты. Затем полученный раствор кипятить в течении 3-5 минут для удаления углекислоты. К кипящему раствору прибавить 1 мл раствора хлористого бария, содержащего ионы магния (10 г. BaC∙2O и 4г MgC∙6O в 1 л) и снова прокипятить в течении 10-15 секунд. Через 10-15 минут нейтрализовать децинормальным раствором едкого натра, прибавляя его по каплям до перехода красной окраски в желтую. Затем ввести 2,5 мл аммиачного буферного раствора, несколько крупинок индикатора эриохрома черного Т и титровать 0,1 н раствором трилона Б (V3). В отдельной пробе определить объем раствора трилона Б (V1), необходимый для титрования 1 мл раствора хлористого бария, содержащего ионыВ другой отдельной колбе определить объем раствора трилона Б (V2), необходимый для титрования ионов Си M.

Расчет проводим по формуле:

X =мг/л,

Где - объем исследуемой воды (25 мл)

N - нормальностьтрилона Б

Э - миллиграмм-эквивалент иона SO42 - (48)

= 2,3 мл

= 0,5 мл

= 1,1 мл

Результат: X = 326,4 мг/л.

Глава 5. Химические свойства воды

Вода – весьма активное в химическом отношении вещество.

1) Вода реагирует со многими металлами с выделением водорода:

2Na + 2H₂O = H₂ + 2NaOH (бурно)

2K + 2H₂O = H₂ + 2KOH (бурно)

3Fe + 4H₂O = 4H₂ + Fe₃O₄ (только при нагревании)

Не все, а только достаточно активные металлы могут участвовать в окислительно-восстановительных реакциях этого типа. Наиболее легко реагируют щелочные и щелочноземельные металлы I и II групп.

Из неметаллов с водой реагируют, например, углерод и его водородное соединение (метан). Эти вещества гораздо менее активны, чем металлы, но все же способны реагировать с водой при высокой температуре:

C + H₂O = H₂ + CO (при сильном нагревании)

CH₄ + 2H₂O = 4H₂ + CO₂ (при сильном нагревании)

2) Вода разлагается на водород и кислород при действии электрического тока. Это также окислительно-восстановительная реакция, где вода является одновременно и окислителем, и восстановителем:

3) Вода реагирует со многими оксидами неметаллов. В отличие от предыдущих, эти реакции не окислительно-восстановительные, а реакции соединения:

SO2	+	H2O	=	H2SO3
				сернистая кислота

SO3	+	H2O	=	H2SO4
				серная кислота

CO2	+	H2O	=	H2CO3
				угольная кислота

4) Некоторые оксиды металлов также могут вступать в реакции соединения с водой. Примеры таких реакций мы уже встречали:

CaO	+	H2O	=	Ca(OH)2
				гидроксид кальция (гашеная известь)

Не все оксиды металлов способны реагировать с водой. Часть из них практически не растворима в воде и поэтому с водой не реагирует. Мы уже встречались с такими оксидами. Это ZnO, TiO₂, Cr₂O₃, из которых приготовляют, например, стойкие к воде краски. Оксиды железа также не растворимы в воде и не реагируют с ней.

5) Вода образует многочисленные соединения, в которых ее молекула полностью сохраняется. Это так называемые гидраты. Если гидрат кристаллический, то он называется кристаллогидратом. Например:

CuSO4	+	5 H2O	=	CuSO4.5H2O
вещество белого цвета (безводный сульфат меди)				кристаллогидрат (медный купорос), синие кристаллы

Приведем другие примеры образования гидратов:

H₂SO₄ + H₂O = H₂SO₄^.H₂O (гидрат серной кислоты)

NaOH + H₂O = NaOH^.H₂O (гидрат едкого натра)

Соединения, связывающие воду в гидраты и кристаллогидраты, используют в качестве осушителей. С их помощью, например, удаляют водяные пары из влажного атмосферного воздуха.

6) Особая реакция воды – синтез растениями крахмала (C₆H₁₀O₅)_n и других подобных соединений (углеводов), происходящая с выделением кислорода:

6n CO₂ + 5n H₂O = (C₆H₁₀O₅)_n + 6n O₂ (при действии света)