Оборудование и реактивы

Иономер.

Индикаторный электрод - ионоселективный электрод на F^–-ион. Перед работой выдерживают электрод в 0,001 М NaF в течение суток. Перед измерением промывают и оставляют на 10 - 20 минут в дистиллированной воде, затем осушают фильтровальной бумагой.

Электрод сравнения - хлоридсеребряный.

Стаканы полиэтиленовые емкостью от 50 мл.

Колбы мерные на 100 мл, 6 шт.; на 1000 мл, 1 шт.

Цилиндры на 50, 100, 1000 мл.

Пипетки мерные на 10 и 25 мл.

Стандартный раствор фторида натрия 0,1 М (навеску 4,200 г растворяют в мерной колбе емкостью 1000 мл).

Фоновый раствор - сульфат натрия 1 М (навеску 142 г Na₂SO₄ или 322 г Na₂SO₄10H₂O (технические весы) растворяют в мерной колбе емкостью 1000 мл).

Азотная кислота, 0,01 М раствор (готовят разбавлением 0,7 мл концентрированной HNO₃ до объема 1000 мл).

Аммиак, 0,01 М водный раствор (готовят разбавлением 0,75 мл концентрированного NH₃ до объема 1000 мл).

Бидистиллированная вода.

Описание определения

Необходимо изучить инструкцию по работе на иономере.

Для калибровки индикаторного фторселективного электрода (ИЭ) надо построить график зависимости φ_и.э. от концентрации фторид-иона C_F-. При построении графика в стандартные и анализируемые растворы вводят одинаковый избыток фонового электролита. В этом случае можно полагать, что во всех растворах ионная сила постоянна и одинакова и поэтому φ_и.э = const + 0,059lg C_F-.

Из основного стандартного раствора с концентрацией фторид-иона 10^–1 М приготовьте последовательным разбавлением его раствором 1 М Na₂SO₄ шесть растворов с концентрацией NaF (M): 10^–1, 10^–2, 10^–3, 10^–4, 10^–5, 10^–6. Для этого отберите пипеткой 10 мл 10^–1 М раствора NaF в мерную колбу на 100 мл и доведите фоновым раствором (1 М Na₂SO₄) объем до метки. Из полученного раствора 10^–2 M Na₂SO₄ последовательным разбавлением фоновым раствором приготовьте остальные растворы.

При определении концентрации фторид-иона в анализируемом растворе необходимо приготовить раствор с той же ионной силой. Для этого 5 мл исследуемого раствора разведите 1 М Na₂SO₄ в колбе на 50 мл. Индикаторной бумагой проверьте рН и доведите его 0,01 М HNO₃ или NН₄OH до значения 5,0 - 5,5.

Измерьте потенциал фторселективного электрода в этом растворе.

По градуировочному графику определите значение pX = –lgC_F– в любом анализируемом растворе.

В иономере с ионоселективным электродом градуировочный график строится микропроцессором автоматически на основе измеренных значений ЭДС электродной системы стандартных растворов NaF. Также автоматически выдается значение pX = –lgC_F– в анализируемом растворе, исходя из ранее построенного градуировочного графика.

Определите содержание фторид-иона в контрольных задачах, проверьте результат у преподавателя и вычислите относительную погрешность измерений.

В. Определение примесей железа

Содержание железа в поверхностных водах суши составляет десятые доли миллиграмма в одном литре, вблизи болот - единицы миллиграммов в одном литре. Повышенное содержание железа наблюдается в болотных водах, в которых железо находится в виде комплексов с солями гуминовых кислот - гуматами. Наибольшие концентрации железа (до нескольких десятков и сотен миллиграммов в одном литре) наблюдаются в подземных водах с низкими значениями рН.

Являясь биологически активным элементом, железо в определенной степени влияет на интенсивность развития фитопланктона и качественный состав микрофлоры в водоемах.

Концентрация железа подвержена заметным сезонным колебаниям. Обычно в водоемах с высокой биологической продуктивностью в период летней и зимней стагнации заметно увеличение концентрации железа в придонных слоях воды. Осенне-весеннее перемешивание водных масс (гомотермия) сопровождается окислением Fe (II) в Fе (III) и выпадением последнего в виде Fe(OH)₃.

Поскольку соединения железа в воде могут существовать в различных формах как в растворе, так и во взвешенных частицах, более точные результаты могут быть получены только при определении суммарного железа во всех его формах, так называемого общего железа.

Перевод железа в растворимую форму, пригодную для анализа, проводят, добавляя к пробе определенное количество до рН 1 - 2 сильной кислоты (HNO₃, HCl, H₂SO₄).

В кислой среде (рН < 5) ионы железа (III) образуют с комплексоном ЭДТА прочный комплекс (рК_нест = 25,1):

Fe³⁺ + H₂Y^2‾  FeY ‾ + 2H⁺.

При титровании с ионоселективным и хлоридсеребряным электродами скачок потенциала в точке эквивалентности связан с практическим исчезновением окисленной формы окислительно-восстановительной системы Fe³⁺/Fe²⁺.

Для получения устойчивых значений потенциалов титруемый раствор должен содержать сопряженную форму окислительно-восстановительной пары: Fe²⁺-ионы, образующие прочный комплекс с H₂Y^2–.