авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 7 |

«'е Н И Н Г Р А Д С К И Й О Р Д Е Н А Л Е Н И Н А ГО С У Д А РСТВ ЕН Н Ы Й У Н И В Е РС И Т Е Т им ени А. А. Ж Д А Н О В А А. А НСБЕРГ, В. П. Б О Р О В И ...»

-- [ Страница 4 ] --

4. Д ля получения точных результатов титрования необхо­ димо, чтобы объем затрачиваемого рабочего реактива не пре-.

вышал емкости бюретки (чтобы ее не приходилось наполнять „дважды). Слишком маленькие объемы также снижают точ­ ность определения, так как увеличивается процент погрешности 'Отсчета измеряемой величины. Обычно^ в объемном анализе ста­ раются брать такой объем исследуемой воды, чтобы на титро­ вание ее шло около 10 м л рабочего реактива. Отсчет по бюрет­ ке производится по нижнему мениску, причем иа этом уровне л у ж н о поместить глаз при отсчете, иначе будет большая погреш '.ность при измерении объема.

5. Определение одного и того ж е компонента в исследуемой воде следует вести в двух параллельных пробах, причем разни­ ца между, отсчетами в них не должна превышать 0,1 мл.

Колориметрический анализ. Ряд химических реакций идет образованием окрашенных вешеств. Интенсивность окраски с зависит от концентрации вещества и увеличивается с возраста "пием последней. При колориметрических определениях о коли 'честве искомого компонента судят по интенсивности окраски раствора, вызванной присутствием в нем какого-либо окрашен­ ного соединения этого компонента. Если окраска двух раство­ ров, находящихся в аналогичных условиях, одинакова, то равны и концентрации содержащ ихся в них соответствующих компонентов. Если ж е окраски неодинаковы, то их всегда м ож ­ но уравнять путем разбавления того раствора, который окра лиен более ярко. При колориметрировании употребляют так называемые стандартные растворы, в них искомый компонент ^находится в точно известном количестве. Со стандартным срав­ нивают исследуемый раствор. Зная, во сколько раз для уравни­ вания о'красок приходится разбавлять один из растворов, по известной концентрации стандартного вычисляют искомую концентрацию компонента. Окраска раствора может быть при чсуща либо самому компоненту, либо чаще всего ее приходится 'вызывать, добавляя в стандартный и исследуемый растворы соответствующий реактив.

В колориметрии используют реакции комплексообразования,.окисления-восстановления, органического синтеза и пр. Колори..метрические методы обладаю т высокой чувствительностью. Они шригодны для определения весьма малых количеств компонен­ тов. Физической основой колориметрии является измерение ;

|^оличества света, поглощенного или рассеянного частицам!!

-растворенного вещества. Различают визуальную колориметрию я фотоколориметрию. При визуальной колориметрии сравнение окрасок исследуемого и стандартного растворов производят на глаз. Результат определения при этом в значительной степени !2 ависит от субъективных качеств аналитика, вследствие чего тносителъная погрешность визуального колориметрирования равнительно велика. Однако при малых количествах искомого :омпонента этой погрешностью вполне Л н 0 пренебречь. При 10ж )отоколориметрии сравнение окрасок производят при помощи ютоэлемента, т. е. прибора, дающ его под влиянием освещения ок, сила которого зависит от интенсивности падающего на при iop света. Это более точный метод, но и он имеет свои ошибки.

Рис. 54. К омпаратор.

Сравнение окрасок: а — сбоку;

ff - сверху.

Д ля колориметрирования оба раствора — стандартный и ис :ледуемый — должны находиться в совершенно одинаковых /словиях. Поэтяму к ним обоим прибавляют одни и те ж е реак ивы, в той ж е последовательности и в равном количестве.

Реакцию с обоими растворами производят одновременно. Срав №ние окрасок осуществляют в одинаковых сосудах, сделанных 13 одного и того ж е стекла.

Колориметрирование можно выполнять различными метода пи. В полевых условиях обычно пользуются методом стандарт­ ных серий. Заготовляется ряд стандартных растворов с раз тичным, постепенно возрастающим содержанием определяемых компонентов. Сравнивая окраску исследуемого раствора с имею димися стандартными, находят, какой концентрации соответ­ ствует эта окраска. Окрашенные растворы для колориметриро зания помещают в пробирки, и сравнение окрасок производят три одинаковой толщине слоя жидкости в пробирках, наблюдая •дх сбоку или сверху вниз на белом фоне. Стандартные окра ленные образцы изготовляются не только в виде растворов, но d в виде специальных цветных стекол (цветные шкалы). С ними у'добно сравнение осуществлять в специальных компараторах яа белом фоне. И сследуемую воду для этой цели помещают в две пробирки до определенной метки. Затем в одну пробирю добавляют необходимое количество реактивов, вызывающи окраску (вторая служит компенсатором). Обе пробирки поме щают в компаратор и прикладывают к нему цветную шкал^ сбоку (рис. 54, а) или снизу (рис. 54, б) так, чтобы ее окрашен пая сторона находилась против гнезда с пробиркой-компенса­ тором. Затем передвигают шкалу до тех пор, пока цвет иссле дуемой воды совпадет с одним из эталонов шкалы (окрасю наблюдают сверху).

§ 2. К А Ч ЕС ТВ ЕН Н Ы Й И О РИ Е Н Т И Р О В О Ч Н Ы Й К О Л И Ч Е С Т В Е Н Н Ы Й А Н А Л И ЗЫ О пределение хл ор а (С1“). Основано на реакции меж дз ионом хлора и азотнокислым серебром. В присутствии хлорг образуется белая муть или белый творожистый осадок'хлори стого серебра. Реакция идет по схем е C r + A g+-^ AgCl.

Х о д а н а л и з а. В пробирку с 10 м л исследуемой воды при­ бавить 2— 3 капли 5% -ного раствора азотнокислого серебра подкисленного HNOg (последняя необходима для устранения возможности выпадения других солей серебра). Помутнение воды наблюдать, рассматривая пробирку сбоку на черном фоне, и по ее интенсивности судить о примерном ’ содержании хлора в воде (т а б л.29).

Таблица П рим ерное содерж ан и е хлора С одерж ание С1, Степень помутнения MzjA М ути н е т........................................................

5 -1 О палесценция, слабая м у т ь......................

1(1- Заметная м у т ь...............................................

5 0 -1 0 () 1 0 0 -3 0 Хлопья оседаю т не с р а з у..........................

Белый объемистый о с а д о к......................

Определение сульфатного иона (S O 4” ). Производится с по­ мощью хлористого бария, в присутствии сульфатных ионов из раствора выпадает белый кристаллический осадок. Реакция идет по схеме 50Г-ЬВ а2+-В а304.

Х о д а н а л и з а. В пробирку с 10 жл исследуемой водыпри 5авить 3— 4 капли хлористого бария, слегка подкисленного :оляной кислотой (последняя предупреждает выпадение других :олей бария). Помутнение воды в пробирке наблюдать сбоку на герном фоне. По скорости выпадения осадка и его интенсивно ;

ти судить о ' примерном количественном содержании 8 0 4 ’^ i 1спользуя табл. 30 или колориметрическую шкалу.

Т а б л и ц а П рим ерное со д ер ж ан и е су л ьф атн о го иона С одерж ание SO^ С тепень помутнения м г(л Мути нет...............

С лабая муть через 5 —10 м и н................. 6 -1 С лабая муть появляется сразу.... 1 0 -1 0 С ильная м у т ь.................................................... 1 0 0 -5 0 Бы стро оседаю щий объемисты й осадок 5 0 При употреблении шкалы после прибавления в воду хлори того бария пробирку хорошо взболтать и, рассматривая содер кимое ее сверху, сравнить степень помутнения воды со шкалой, юдбирая на ней эталон, соответствующий образовавшейся дути.

Определение общей жесткости (Са^"^ + Mg'"^) Можно произво­ дить реактивом на жесткость и индикатором хром сине-черным.

Реактив на жесткость состоит из аммонийного раствора 1вузамещ енного фосфата натрия. Реакции идут по схемам Са2+ + НР0Г^СаНР04, \ белы й Mg^++ Н Р 0 4 ~ + N H 4 O H M g N H i P O i + НаО.

;

белый Х о д а н а л и з а. В пробирку с 10 мл исследуемой воды при­ бавить 3— 4 капли реактива на жесткость, и смесь осторожно [еремешать. Если в результате образования мути дно пробирки (ри наблюдении сверху вниз на черном фоне неразличимо и не шдны отраженные кольца, то жесткость воды очень большая, ;

ыше 10 жг • э/св/л.

Индикатор хром сине-черный имеет в щелочной среде голу­ бую окраску с зеленоватым оттенком, а в присутствии Са^+ I Mg2+ окрашивается в винно-красный цвет.

Х о д а н а л и з а. В пробирку с 10 м л исследуемой воды при­ бавить по 0,25 г щелочной смеси и хлористого аммония, тща ельно перемешать до полного раство-рения реактивов. Затем 125 добавить полную лопатку индикатора хром сине^-черного. Появ ление винно-красного окрашивания укажет на наличие жесткс сти в воде.

Определение кальция (Са^+). Производится индикатором му рексидом, который в щелочной среде окрашивает воду, содержа щую кальций, в малиново-красный цвет.

Х о д а н а л и з а. В пробирку с 10 мл исследуемой вод добавить полную стеклянную ' лопаточку щелочной смес!

столько ж е мурексида и тщательно перемешать содержимо пробирки до полного растворения всех реактивов. Появлени малиновой окраски укаж ет на наличие кальция в растворс Определение закисного ж ел еза (Fe^+). Закисная форма же лева неустойчива. П од влиянием кислорода воздуха Fe2+ быстр переходит в Fe^+, поэтому опробование ж елеза необходимо прс изводить на месте у водопункта или из специально коясервирс ванной пробы. Определение Ре^-ь основано на том, что'в слабоки( лой среде (обычно прибавляют K H S O 4 для подкисления) он образует с красной кровяной солью КзРе(СГ\[),б турнбулев синь, окрашивающую раствор в зависимости от концентраци в зеленый, сине-зеленый или синий цвет.

Реакция идет по схеме 3Fe^+ + 2 F e ( C N ) r ^ Р е Л Р е (CN)^]^..

турнбулева синь Х о д а н а л и з а. В пробирку с 10 жл исследуемой воды npi бавить полную стеклянную лопаточку KH SO 4 и несколько крл пинок красной кровяной соли.* Смесь тщательно перемешат] а затем наблюдать полученную окраску, рассматривая проби}:

ку сверху на белом фоне. Ориентировочное содерж ание закисш го ж елеза определить при помощи табл. 31 или сравнить полл Т а б Л В Ц а ’ П р и м ер ное с о д е р ж а н и е зак и сн ого ж е л е з а Содерж ание Fe2+ Ц вет раствора м г[л 0, Ж е л т о в а т о -з е л е н о в а т ы й.....................

0,1— 1, С ветло-зелены й..........

1,0— 6, С ветл о -си н е-зел ен ы й..............................

6,0 - 10:, С и н е - з е л е н ы й...........................................

Синий............................................................ 10,0— 15, Т ем н о -си н и й............................................ 1 5,0 -3 0, * К расная кровяная соль окраш ивает воду в ж елтовато-зеленоваты й цв даж е при отсутствии закисного ж елеза. П оэтому рекомендуется сравни'!

окраску исследуемой и дистиллированной воды, прибавив и в ту и в другу равные количества K H S O 4 и красной кровяной соли.

- ! ченную окраску со специальной колориметрической шкалой, по- местив пробирку в компаратор.

Определение окисного ж ел еза (Fe^+). Окисное ж елезо устой­ чиво лишь в кислых водах. Опробование его основано на реак­ ции м еж ду Fe^+ и роданистым аммонием (или калием)'. Реак- ^ ция идет по схеме Fe3+ + 3 C N S -- F e (C N S )g.

F e (C N S )3 окрашено в красный цвет. Интенсивность окраски за-^ висит от количества окисного ж ел еза в воде.

Х о д а н а л и з а. В пробирку с 10 м л исследуемой воды при­ бавить полную стеклянную лопаточку K H S O 4 и несколько кру­ пинок роданистого аммония или 0,5 м л 1 0 %-ного его раствора.

Смесь тщательно перемешать. Наблюдать полученную окраску,, рассматривая воду в пробирке сверху на белом фоне. Ориенти­ ровочное содерж ание окисного ж ел еза определить, пользуясь габл. 32 или сравнивая окраску со специальной колориметриче­ ской шкалой.

Таблица П ри м ерное с о д ер ж а н и е окисн ого ж е л е з а С одерж ание Рез+, Ц вет раствора м г/л Едва заметный ж елтоваю -розоваты й 0,05— 0, С лабо ж елтовато-розоваты й... 0,1 — 0, Ж е л т о в а т о -р о з о в ы й.............................. 0,5 — 1, Ж е л т о в а т о -к р а с н ы й.............................. 1,0 - 3, Я р к о -к р а с н ы й........................................ 3,0 — Определение нитритов (NO2). Производится реактивом Грисса. Последний представляет органическое соедине- ше, образую щ ее в присутствии азотистой кислоты и ее солей органический краситель, окрашенный в розовый цвет.

Х о д а н а л и з а ' В пробирку с 10 исследуемой воды при Завить стеклянную лопаточку (около 0,1 г) реактива Грисса л взболтать до растворения реактива. Оставить стоять на 15— Ю м и н или слегка подогреть на спиртовке. Полученную окраску • наблюдать, рассматривая воду в пробирке сверху. По интенсив юсти окрашивания судить о примерном содержании N 0?',.

пользуясь табл. 33 или колориметрической шкалой.

Определение нитратов (N O r). Производится только при )трицательной реакции на N O r. Д ля определения исполь уется реактив Грисса. Предварительно ион N O 3 восстанав швают водородом до N 0 ^. В одород получают в результате Таблица П рим ерное с о д е р ж а н и е нитритного иона С одерж ание N O 2, Ц вет раствора мг!л 0, Н е т..........................

Слабо розоватый 0,002- 0, С ветло-розоваты й 0,01 - 0, 0 Р о з о в ы й................. 0,05 —0, С ильно розовы й '. 0,1 1, Ярко-красны й.. 1,0 2, взаимодействия м еж ду кислым сернокислым калием и грану­ лированным цинком. Реакция идет по схем е Zn + 2 KHSO4 ZnS0 4 + K2SO4 + 2Н t.

В одород в момент выделения восстанавливает NOF д о N 0 по схем е N03~ + 2Ц t - N02“ + Н2О.

Образовавшийся ион N O 2 определяется затем реактивом Грисса.

Х о д а н а л и з а. В пробирку с 10 м л исследуемой воды прибавить примерно половину стеклянной лопаточки кислого сернокислого калия и 1—2 зернышка цинка. Спустя 15 м и н внести в пробирку на лопатке реактив Грисса и взбалтывать д о его полного растворения. Появление розового окрашива­ ния укаж ет на присутствие в воде НОГ. П римерное со д ер ж а ­ ние определить по табл. 33 или колориметрической шкале.

~ О пределение иона аммония (N H ^). М ож но производить реактивом Несслера и с помощью щелочи. Реактив Несслера представляет собой щелочной раствор йодомеркуриата калия— K2(H gJ4). В присутствии N H I реакция идет по схем е + 4 0 Н - ^ NHa H g2J0 - f Т У + SHjO.

NH4^ + 2Hg Вода окрашивается в зависимости от количества в ней NH-f от слабо ж елтого д о бурого цвета. При большом со д ер ж а ­ нии NH 4 выпадает бурый осадок. В составе реактива Несслера ^ имеется КОН, поэтому если в исследуемой воде много кальция и магния, возможно их выпадение в виде карбонатов. Во и зб е­ жание такой реакции сл едует прибавить в воду несколько коупинок сегнетовой соли (K NaH4C4 0 e), которая образует с Са^+ и хорош о растворимые комплексы.

Х о д а н а л и з а. В пробирку с 10 м л исследуемой воды опустить несколько крупинок сегнетовой соли и прилить 128, 3—4 капли бесцветного реактива Н есслера. Окраску в про эирке наблюдать св ер ху. О примерном количестве NH ^ в во а,е судить, пользуясь табл. 34 или соответствующ ей колори­ метрической шкалой.

Таблица П рим ерн ое со д ер ж ан и е иона ам м ония С одерж ание N H ^, Ц вет раствора м г/л 0, Н е т..........................

Слабо ж елтоваты й 0,0 5 - 0, С ветло-ж елты й. 0,3 — 1, Ж е л т ы й.................. 1,0 2, — 2.0 — 7, Б уро-ж елты й..

7.0 - 1 5, Б уро-ж елтая муть В лаборатории, где работают с аммиаком, реактив Н ес ;

лера очень быстро ж елтеет и становится непригодным для качественного анализа. В таком случае N H 4' можно опреде шть, вытесняя его щелочью. Реакция идет по схем е N H 4C I - f NaOH ^ N H 4OH + NaCl.

Образующийся гидрат окиси аммония неустойчив и разлагается то схеме N H 4 0 H - ^ N H 3 + H.20.

Выделяющийся аммиак легко обнаруживается с помощью лак ^усовой и фенолфталеиновой бумажек: первая синеет, вторая фаснеет.

Х о д а н а л и з а. На часовое стекло прикрепить красную такмусовую и фенолфталеиновую бумажки, смоченные водой, ria другое часовое стекло поместить 5— 6 капель исследуемой юды, прибавить несколько капель 6 н. раствора NaO H и пере лешать жидкости тонкой стеклянной палочкой. Накрыть второе :т;

екло первым и выждать несколько минут. Если цвет индика 'орных бумаж ек не изменится даж е после слабого нагревания lacoBbix стекол на водяной бане, N H 4+ в воде отсутствует.

Определение сероводорода (H 2S ). Производится двумя спо юбами:, 1) по свойственному ! сероводороду специфическому запаху [тухлых яиц), 2 ) основываясь на взаимодействии м еж ду H 2S и раствором 'ксуснокислого свинца, которым пропитывают фильтровальную уумагу. Реакция идет по схеме H 2 S - I- Р Ь ( С Н з С О О ) 2 P b S + 2 С Н 3 С О О Н.

* 129.

I Зак. Образующийся сернйсгый свинец окрашивает фильтровальную бумагу в черный цвет.

Х о д а н а л и з а. В пробирку с 10 м л исследуемой воды опу­ стить полоску Свинцовой бумаги, смоченной дистиллированной водой так, чтобы бумага не доставала жидкости. Пробирку слегка подогреть на спиртовке. Почернение бумаги укажет на присутствие H2S.

Определение концентрации водородных ионов (p H ). П роиз­ водится при помощи универсального индикатора, состоящего из смеси бромтимолового синего и метилового красного.

Х о д а н а л и з а. В пробирку с \Q м л исследуемой воды при­ бавить 0,1 м л (2— 3 капли) универсального индикатора, тща­ тельно перемешать жидкость и сразу ж е рассматривать окра­ шенную воду сверху, сравнивая ее с' колориметрической шка­ лой. Если раствор в пробирке ярче крайнего зеленого эталона шкалы — рп больше 8,2, если ярче крайнего красного этало­ н а — pH менее 4,0. Во всех других случаях pH исследуемой БО Д Ы равна pH соответствующего эталона, с которым совпадает окраска, или среднему значению м еж ду двумя эталонами.

§ 3. К О Л И Ч Е С Т В Е Н Н Ы Й А Н А Л И З Определение хлора (С!""). Н аиболее часто применяется аргентометрический способ, основанный на реакции меж ду ионом хлора и какой-либо солью серебра (обычно употреб­ ляется азотнокислое серебро). В результате образуется нерас­ творимый осадок хлористого серебра. Реакция идет по схеме C l--b A g + — A g a.

•- белый I В качестве индикатора используется 10%-ный раствор К 2СГО4, реагирующий с AgNOg с образованием осадка AgaCrO^ по схем е C r O r - f 2 A g + - ^ Ag2CrO,.

i бурый Известно, что растворимость A g2Cr0 4 в чистой воде почти в 10 раз выше, чем растворимость AgCl. Поэтому пока в рас­ творе есть ионы хлора, реакция будет идти в сторону их полного связывания азотнокислым серебром с образованием белого осадка AgCl. Первая капля избытка AgNOg (после связывания хлора) будет реагировать с индикатором К2СГО4, вследствие чего раствор окрасится в светло-бурый цвет, указывающий на конец титрования.

Х о д а н а л и з а. 1. Определенный объем исследуемой воды (объем рассчитывается таким образом, чтобы на титрование з а ­ трачивалось не более 5— 10 м л 0,05 н. раствора AgNOs) поме­ стить в коническую колбу.

2. Прибавить к пробе 4— 5 капель 10%-ного раствораКгСгО^ и титровать при постоянном помешивании 0,05 н. раствором AgNO s до неисчезающей светло-бурой окраски жидкости.

Расчет производится По формуле ^ Vj ’ где — нормальность хлора в исследуем ой воде, т. е. со д ер ­ жание его в г - ж е на 1 л ;

N 2 — нормальность AgNOg;

V^ — объем A gNO s, израсходованный на титрование;

Vi — объем исследуемой воды.

С одерж ан ие С Г равно N ^ - 1000 м г - э к в / л или A/i-lOOO 35,46 мг1л.

Определение карбонатного и гидрокарбонатного ионо^ (С О з~ и НСОз )• Угольная кислота относится к числу слабых.

Ее соли, карбонатные и гидрокарбонатные, подвергаются гид­ ролизу и имеют щ елочную реакцию. О пределение карбонат­ ного и гидрокарбонатного ионов производится по методу нейтрализации титрованием соляной кислотой, поскольку соли угольной кислоты ведут себя в водных растворах, как щелочи., Реакция титрования идет в дв е фазы:

СО|" + Н + - Н С О Г, H C O F -f Н + Н 2О + СОз.

Как видно из уравнений, С О з~ превращается сначала в Н С О з". Если д о начала титрования прибавить к раствору, в котором есть С О з”, фенолфталеин, то последний ш расится в ярко-красный цвет. В процессе титрования Н С ! при п ер е­ х о д е чер ез эквивалентную точку, отвечающ ую образованию Н С О Г, фенолфталеин обесцветится (pH — 8,3 — 8,4).

И з приведенных реакций следует, что обесцвечивание фенол­ фталеина отвечает моменту, когда оттитрована ровно половина карбонатов, т. е. затрачен 1 м о л ь НС1 вместо 2 моль, которые необходимы для того, чтобы оттитровать все карбонаты пол­ ностью. Однако если продолжать определение дальше, не за ­ фиксировав момент обесцвечивания фенолфталеина, то с соля­ ной кислотой будет реагировать одновременно ион НСОз, обра­ зовавшийся в результате разложения СОз^“, и ион НСО3, имев­ шийся первоначально в данной исследуемой воде. Это не даст -возможности получить раздельно количество карбонатного и гидрокарбонатного ионов. Д л я их раздельного нахождения фик­ сируют по фенолфталеину момент эквивалентности первой фазы реакции, и, зная, что при этом оттитровывается половина карбо­ натов, при расчете их содерж ания удваивают количество милли­ литров НС1, израсходованной на титрование.

•Момент эквивалентности второй фазы реакции, т. е. реакции титрования НСОз^, устанавливается по метилоранжу. Если к обесцветившемуся раствору исследуемой воды после титрова­ ния ее по фенолфталеину прибавить метилоранж, то последний окрасится в желтый цвет.

При дальнейшем взаимодействии с соляной кислотой рас­ твор будет оставаться все время желтым до того момента, когда весь,Н С О з“ превратится в свободную СО2, что совпадает с ин­ тервалом перехода окраски метилоранжа. Следовательно, в мо­ мент, эквивалентности второй фазы реакции, т. е. в конце ее, произойдет изменение цвета раствора из желтого в розоватый.

При ^расчете содерж ания НСОз”, первоначально им евш е­ гося в исследуем ой воде, нуж но вычесть из общ его количе­ ства миллилитров НС1, затраченных на титрование по метил­ оранж у, количество миллилитров НС1, пошедших, на титрова­ ние раствора по фенолфталеину.

Определение. Х о д а н а л и з а. 25 — 50 м л иссле­ дуем ой воды поместить в коническую колбу, добавить туда 1 — 2 капли 1% -ного раствора фенолфталеина. Если жидкость окрасится в розовый цвет (отсутствие розовой окраски ука­ ж ет на то, что карбонатного иона нет в исследуемой воде), титровать ее 0,1 н. НС1 по каплям д о обесцвечивания. Расчет производится по формуле _ 27V ^ ’ где iVi — нормальность С О з ~, т. е. содерж ание его в грамм эквивалентах на 1 л ;

V, — объем НС1, израсходованный на титрование;

Л/^ — нормальность НС1;

l/i — объем исследуемой воды.

С рдерж ание СОз" равно A^i-lOOO м г - э к в / л или /V i-ЮОО.

•30 MZjA.

О п р е д е л е н и е НСОз". Х о д а н а л и з а. В той ж е порции пробы,! где ^производилось оп ределени е СОз~' продолж ать тит­ ровать НСОГ. С этой целью добавить к обесцветивш емуся раствору 2 — 3 капли метилоранжа и-титровать, окрасившуюся в желтый цвет жидкость 0,1 н. раствором НС1 до перехода окраски в персиковый (розоватый) цвет. = Расчет производится по формулам ’ V,^ a -b, ' где а — количество миллилитров. НС1, израсходованны х на титрование раствора по метилоранжу;

Ь — количество милли­ литров НС1, израсходованны х на титрование раствора.по ф е­ нолфталеину;

iV i—^нормальность НСОГ, т- е. содерж ан ие его ! в г - ж е на 1 л \ 1/2 — объем HCI, израсходованный на титро­ вание НСОГ;

Л/з — нормальность НС1;

l/j — объем и ссл едуе­ мой воды.

С одерж ание НСО3 равно Wi-iOOO м г - ж в / л или Л^гЮОО •61 м г /л.

О п р едел ен и е ж естк ости (С а*+-}-Mg^+). Суммарное бпреде ние кальция и магния (жесткость воды) производится трилб кометрическим способом, который основан на использовании грилона Б — кислой натриевой соли этилендиаминотетрауксус ной кислоты;

N a O O C -C H ^ v /C H a - C O O N a N -C H 2-C H 2-N НООС— C H g / \ C H a - СООН или сокращенно МэгНгТ.

В щелочной среде трилон Б образует с ионами Са и M g плохо.диссоциированные комплексы. Реакции идут по схеме NaJ-IijT + Ca^+ ^ NaaCaT + 2Н+, Na.HaT Mg^+ Na^Mg? + 2Н+.

В качестве индикатора применяется хром сине-черный, даю ­ щий окрашенное соединение с ионом M g. Реакция идет по схеме * Mg-’+ + Н Ind'- M g I n d - - f Н+.

голубой фиолетово­ красный Кальций также образует с хром сине-черным комплекс, однако последний бесцветен.

Комплексы кальция и. магния с трилоном являются более стойкими, чем комплекс магния с хром сине-черным. Если к ис­ следуемой пробе прибавить хром сине-черный, то в присутствии магния проба окрасится в фиолетово-красный цвет (образуется M glnd~). При титровании полученной смеси раствором трилона Б последний сначала свяжет свободные (не связанные с инди­ катором) ионы кальция и магния, а затем у точки конца титро­ вания произойдет разрушение комплекса M g ln d ~ трилоном, так как реакция сдвигается в сторону образования наиболее стой­ ких комплексов. В конце титрования (в щелочной среде) реак­ ция пойдет по схеме Mg Ind- + К агН Д Na^MgT - f Н Ind^“ - f Н+.

фиолетово- голубой красный Согласно этой схеме в момент эквивалентности произойдет резкое изменение окраски раствора: фиолетово-красный цвет его сменится на ярко-голубой вследствие выделения в свободном виде индикатора хром сине-черного, окрашенного в щелочной среде в голубой цвет.

* Ind — условное обозначение индикатора.

хром сине-черный обладает свойством менять свою окраску не только в присутствии магния, но и при изменении величины pH раствора. Так, при нарастании кислотности воды голубая окраска индикатора сменяется оранжево-красной. Д ля того что­ бы предотвратить эту побочную реакцию, в исследуемый рас­ твор добавляют буфер — смесь N H 4 C I и N H 4 O H. Буфер нейтра­ лизует действие выделяющихся по реакции меж ду трилоном и щелочными землями и он ов. водорода и поддерживает pH рас­ твора постоянным (примерно около 10).

Определение жесткости трилометрическим способом должно производиться при соблюдении следующих условий:

1. Суммарное содерж ание ионов кальция и магния во взя­ том для анализа объеме не долж но превышать 0,5— 1 м г - э к в.

Это значит, что на титрование жесткости не следует затрачи­ вать больше 2,5— 5 мл 0,1 н. раствора трилона Б. П. А. Крюков и Н. П. Ц иба (1955) рекомендуют пользоваться данными табл. при выборе небходимого количества воды для анализа.* Таблица Р ек ом ен дуем ы е о бъ ем ы пробы в за в и си м ости от ж ест­ кости воды Н орм альность р ас­ Ж есткость воды, О бъ ем пробы, твора трилона Б мл м г -э к в ! л 0, 0. 5 - 5, 0, 5,0 -1 0, 0, 10,0- 20,0 10 0, 2 0,0 -5 0, 2. Определению жесткости мешает высокое содерж ание кар­ бонатных и гидрокарбонатных солей кальция и магния в иссле­ дуемой пробе. При подщелачивании раствора (при добавлении буфера) они могут выпадать в осадок, вследствие чего реакция титрования трилоном пойдет очень медленно. Д ля устранения влияния этих солей их разрушают соляной кислотой, удаляя за ­ тем образовавш уюся СО2 кипячением или продуванием резино­ вой грушей.

3. Определению жесткости мешают многие катионы метал­ лов: Fe, Al, Мп, Си и пр. Присутствуют они в водах обычно в малых количествах. Д ля устранения их влияния наиболее про­ стым является способ разбавления исследуемой пробы дистил­ лированной водой с целью уменьшения их концентрации. Если ж е содерж ание ж ел еза и меди в пробе сравнительно велико, их следует предварительно осадить ЫазЗ и удалить фильтрованием.

Влияние марганца удается уменьшить также добавлением гидро * Н а практических зан яти ях в Л Г У использую тся более крепкие растворы (0,1—Q.05 н.Ч.

iS ксиламина — N H 2OH. Последний относится к числу сильных врсстановителей. Он препятствует окислению Мп^+ до Мп'*+ и выпадению бурого' осадка МпОг, мешающего трилонометриче скому титрованию жесткости.

Х о д а н а л и з а. 1. Поместить определенный объем иссле­ ду ем о й воды в коническую колбу (объем рассчитывается та­ ким образом, чтобы в нем содерж алось не более 0,5 — 1 м г - э к в Добавить в колбу д о 50 м л дистиллированной Са^"^+ воды и прилить из бюретки 0,1 н. раствор НС1 в количестве, затраченном на титрование НСОГ и С 0 |“. Кипятить пробу в течение 2 м и н или продувать 3 м и н резиновой груш ей.

2. После охлаждения пробы (если для удаления СО2 она нагревалась) добавить в колбу 5 м л буферного раствора, 10 ка­ пель хром сине-черного и титровать полученную смесь, окрасив­ шуюся в фиолетово-красный цвет, трилоном Б до ярко-голубой окраски (переход окраски будет постепенный: от фиолетово­ красной через лиловую и фиолетово-синюю до голубой). Сле­ дует иметь в виду, что прибавление избытка трилона не вызы­ вает дальнейшего изменения окраски, поэтому в качестве эта­ лона для сравнения может служить заведомо перетитрованная проба. Расчет производится по формуле дг где Л^ — нормальность суммы Ca^’ ^-f-Mg^^ в исследуемой пробе, т. е. содерж ание их в г • экв на 1 л;

N 2 —^нормальность трилона;

V 2 — объем трилона, израсходованный на титрование;

V i — объем исследуемой воды.

Умножив N i на 1000, найдем величину жесткости в милли­ грамм-эквивалентах на 1 л.

Определение кальция (Са2+). Можно производить трилоно метрическим способом, употребляя в качестве рабочего реакти­ ва трилон Б и используя специфический для ионов кальция ин­ дикатор мурексид. М урексид — это аммонийная соль однооснов­ ной пурпуровой кислоты. Его формула!

/О Н / NH— -. С - К Нч 0 =С ^ C -N = C / \с = 0.

\ n h - c/ \ c- nh/. II о М урексид окрашивает раствор в кислой и нейтральной сре­ дах в красный цвет и имеет лиловую окраску в щелочной среде (при pH более 12). С ионом кальция мурексид образует ком­ плекс, окрашенный в красный цвет. Реакция идет по схеме In d--f-C a"+ -^ C aln d+.

красный Комплекс Caind''' менее стоек, чем комплекс Са с трилоном ЫнгСаТ. Поэтому если к исследуемой воде добавить мурексид, 70 раствор сначала примет красную окраску из-за образования Calnd'^. Затем при титровании трилоном последний в первую очередь будет реагировать со свободными ионами Са. В точке эквивалентности начнется реакция разрушения трилоном му рексида кальция по схеме Na2CaT + 2H +4 - Ind Са Ind^ + Na^HaT лиловы й красный Следовательно, произойдет изменение красной окраски рас­ твора в лиловую, что и укаж ет на конец титрования (Mg^+ всту­ пает во взаимодействие с трилоном только после полного связы­ вания Са2+).

Лиловое окрашивание мурексида наступает лишь в присут­ ствии свободных ионов щелочи в растворе, т. е. в щелочной среде. П оэтому реакцию титрования кальция трилоном Б про­ водят в присутствии NaO H, добавляя его в таком количестве, которое обеспечивает величину pH около 12.

Определение кальция трилонометрическим способом должно гфоизводиться при соблюдении следую т,их условий;

1. Содержание ионов Са во взятом для анализа объеме не долж но превышать 0,5— 1 м г - э к в. Это значит, что на титрова­ ние кальция не должно затрачиваться больше 2,5— 5 м л 0,1 н.

раствора трилона Б. Н. Г. Фесенков (1955) рекомендует поль­ зоваться данными табл. 36 при выборе необходимого количества воды для анализа.* Таблица Р ек о м ен д у ем ы е объ ем ы пробы в зависим ости от с о д е р ­ ж ан и я кальция в вод е К онцентрация ионов О бъ ем пробы, Н ормальность р ас­ Са, м г - э к в ! л мг твора трилона Б 100 0, 0, 5 - 2, 0, 2, 5 - 5,0 0, 5,0— 10,0 10,0 - 20,0 0, 2 0,0 -4 0,0 25 0, 2. Определению С а^"^ мешают НСОГ и СОз” (а такж е ионы фосфорной и кремниевой кислот). Указанные ионы в щ елоч­ ной ср еде при добавлении NaOH образую т карбонаты кальция, фосфаты и силикаты кальция, которые, выпадая в осадок, * Н а практических занятиях в Л ГУ используются более крепкие растворы (0,1 -0,0 5 н.).

весьма медленно титруются трилоном. Д ля устранения вредного влияния карбонатов и гидрокарбонатов их разрушают соляной кислотой, удаляя затем образовавш уюся СОг кипячением или продуванием резиновой грушей.

3.' Определению Ca^^ мешают Mg^+, Na+ и при их боль­ шом содержании в исследуемой пробе. мешает потому, что он образует в щелочной среде хлопьевидный осадок гидрата окиси магния, который частично адсорбирует своей поверх­ ностью мурексид. Na+ и при их очень высокой концентрации оказывают влияние на четкость перехода окраски раствора из красной в лиловую. Вредное воздействие всех этих ионов устра­ няется соответствующим разбавлением исследуемой пробы ди­ стиллированной водой.

4. Определению Са2+ мешают ионы Fe, А1, Си и Мп. При ма­ лом содержании влияние их можно ослабить разбавлением про­ бы дистиллированной водой.

Х о д а н а л и з а. 1. Поместить определенный объем иссле­ дуем ой воды в коническую колбу (объем берется такой ж е, как для титрования общ ей жесткости). Добавить д о 50 м л дистиллированной воды и прилить из бюретки- 0,1 н. раст­ вор НС1 в количестве, затраченном на титрование НСОГ и СОз~. Кипятить пробу в течение 2 м а н или продувать 3 м и н резиновой груш ей.

2. После охлаждения раствора (если для удаления СОг он нагревался) добавить в колбу 2 жл 2 н. NaO H (из бюретки),.

10— 15 м г сухой смеси мурексида с NaCl (или с K zSO ^ ) и ти­ тровать трилоном окрасившуюся в красный цвет жидкость до перехода красной окраски в лиловую.

Расчет производится по формуле где Л^]— нормальность кальция в исследуем ой пробе, т. е.

содерж ание его в г - э к в на 1 л ;

A-'g— нормальность трилона;

:, Vg — объем трилона, израсходованный на титрование;

V^ — объем исследуемой воды.

а^"^ равно A/'j-lOOG м г - э к в / л или A^i-lOOO С одерж ание С •20 м г /л.

О пределени е магния (Mg^+). Н аиболее часто при трилоно метрическом титровании щ елочноземельных металлов магний!

находят расчетным путем по разности, зная сумму эквивален­ тов Ca^'^^Mg^’' (общ ая ж есткость) и количество эквивален­ * тов Са^’^. Умножив количество миллиграмм-эквивалентов на 12,15 (эквивалентный вес магния), вычисляют содержание его в миллиграммах ш \ л.

О пределение сул ь ф атн ого иона (SO 4' ). М ожно также про­ изводить трилоном. в основе метода леж ат реакции связыва 13Г 'н и я ^ 304~ избытком раствора ВаСЬ известной концентрации и последую щ его оттитровывания оставшегося свободным BaClj -трилоном Б. Реакции идут по схем е Ba^+ + S 0 ^ - ^ B a S 0 i белый Ва2++ Ы а д а ^ NaaBaT + 2Н+.

Одновременно со связыванием В " трилон б удет реагиро­ а^ *" вать с и Са'^’* образуя с ними плохо диссоциированные ', комплексы Na.jMgT и МзаСаТ. П оэтому при определении SOl"" трилонометрическим способом в отдельной пробе сл едует предварительно оттитровать общ ую жесткость, величина кото­ рой затем долж на быть учтена при расчете количества S 0 4 ~ Индикатором при трилонометрическом титровании S0 4 ~ сл у ­ жит хром сине-черный, который образует в щелочной ср еде с ионом магния комплекс, окрашенный в фиолетово-красный цвет. При титровании раствора, содерж ащ его ионы Ва, Са и Mg трилоном Б в щелочной среде сначала образуются комплексы трилона с Са'^'^, со свободными ионами Mg и Ва.

Затем Mg^’ извлекается трилоном из комплекса с хром сине ^ черным, в результате чего в точке эквивалентности меняется цвет раствора от фиолетово-красного до ярко-голубого. Так как переходы окраски обусловлены присутствием Mg^'^ в: раство­ ре, а содерж ание его в некоторых водах монет оказаться весьма низким, необходим о при трилонометрическом о п р ед е­ лении сульфатов добавлять к исследуемой пробе точно отм е­ ренный объем MgCla известной концентрации. Количество введенного MgClg учитывается затем при расчете S 0 4 ~.

2— О пределение SO 4 трилонометрическим способом долж но производиться при соблюдении следую щ их условий:

1. С одерж ание SO^'^ во взятом -объеме воды не долж но быть менее 0,025 м г - э к в и не бол ее 0,5 м г - э к в. При выборе необходим ого объема исследуемой воды количества M g C U и BaClj для анализа П. А. Крюков и Л. И. Номикос (1955) рекомендую т пользоваться табл. 37.

2. Определению сульфатов мешают те ж е ионы, которые были перечислены при описании трилонометрического титро­ вания жесткости. Устранение их влияния производится спо­ собами, указанными выше (стр. 134).

Х о д а н а л и з а. 1.'Определенный объем исследуемой воды поместить в коническую колбу, добавить дистиллированной воды до 50 мл, бросить в пробу кусочек бумажки конго и пО' каплям приливать НС1 (1 : 1) до перехода окраски конго в сиреневый цвет.

J Т а б л и ц а Реком ендуем ы е объ ем ы пробы х л ор и стого натрия и х л ор и стого магния в зависим ости от с о д ер ж а н и я сул ьф атн ы х ионов К онцентра­ Н орм аль­ О бъем О бъем Н о р м ал ь­ О бъем ция ность раствора ность раствора пробы, MgCla, so^, BaCl2, раствора раствора мл MgCla мл BaCk мг-экв! л 0, 1 0,02 2, 25 2, 2 5 0, 0, 0,02 12, 0, 25 12, 0, 10 25 5 0, 0,1 0, 25 • од.10 50 0. 0,1 10 0, iOO 2. К подкисленной пробе прибавить смесь растворов ВаСЬ а M gC b в количествах, указанных в табл. 37. Оставить стоять яа 10— 15 мин.

3. По истечении указанного срока добавить в пробу по кап­ лям буферный раствор до перехода окраски бумаги конго из :инего в красный цвет и сверх того еще 5 мл. Прибавить 10 ка :тель хром сине-черного и титровать окрасившуюся в фиолетово­ красный цвет жидкость трилоном Б до перехода окраски в ярко голубую.

4. Оттитровать трилоном Б смесь растворов ВаСЬ и M gC b, взятых в тех ж е объемах, которые были прибавлены к исследуе­ мой пробе. Д ля этого влить в коническую колбу эти растворы, цобавить до 50 м л дистиллированной воды, 5 м л буферного рас­ твора, 10 капель хром сине-черного и титровать трилоном до перехода фиолетово-красной окраски в голубую.

•Расчет производится по формуле ’д е N i — нормальность S O l” в исследуемой воде, т. е. со д ер ­ жание его в г - ж е на 1 л ;

а —^количество миллилитров три­ тона, израсходованного на титрование смеси BaClg и MgCl.^;

'? — количество миллилитров трилона, израсходованного на титрование общей жесткости;

Ь — количество миллилитров филона, израсходованного на титрование пробы после осаж ­ дения в ней BaS0 4 ;

iVj — нормальность трилона;

V i — объем исследуемой воды.

Содерж ание S 0 4 ~ равно N^-IOQO м г - э к в / л или yVi-1000 48 MzjA.

Определение суммы сульфатного и хлоридного ионов ( S 0 4 ~-j- Cl"). Производится с применением особых веществ, на­ ! зываемых ионитами. Иониты принадлежат к числу смол, яв­ ляются механически очен ь, прочными, химически устойчивыми и обладаю т ионнообменными свойствами. Они разделяются на две группы: катиониты и аниониты. Первые имеют кислотный характер и способны обменивать ионы водорода (или другие положительно заряженные ионы) на катионы по схеме RH + N a C ! ^ R N a + HCl или 2RNa + CaClg ^ RaCa + 2NaCl.

Аниониты отличаются основными свойствами и обменивают гидроксильные (или другие отрицательные ионы) на анионы по схеме ROH + H C l ^ R C l + HaO или 2R C 1-f H2SO4 R a S O i-f 2НС1.

В обеих схемах R — высокомолекулярный радикал ионита.

Д ля определения. суммы сульфатного и хлоридного и о но е применяется катионитная смола. Сущность метода основана н е том, что катионит при прохождении через него исследуемогс раствора поглощает катионы, выделяя при этом эквивалентное количество ионов Н. Последние, взаимодействуя с карбонатамк и гидрокарбонатами, находящимися в воде, образуют угольнук кислоту;

ее удаляют кипячением. Количество оставшихся ионо!

водорода находят путем титрования их щелочью. Это количестве соответствует содержанию сульфатного и хлоридного ионов поскольку присутствие других нелетучих кислот в природные водах обычно весьма незначительно. Зная концентрацию хлорг в анализируемой пробе, по разности находят сульфатный ион М етод применим для разбавленных растворов при содержание S 0 4 ~ 4-С1“ не более 1 м г - э к в. С целью сохранения такого усло ВИЯ рекомендуется для анализа брать различные объемы водь Б зависимости от содержания катионов в исследуемом растворе (табл. 38).

Таблица Р ек о м ен д у ем ы е о б ъ ем ы пробы в за в и си м ости от с о д е р ­ ж ан и я катионов Н еобходимый объем С одерж ание катионов, исследуемой воды, м л м г -э к в : л 5 100 200 0, 0, Д ля проведения анализа с помощью катионита последний помещают в рабочую колонку — стеклянную трубку типа бюрет­ ки диаметром 18— 20 мм и длиной в 45 мм, оттянутую внизу и имеющую в верхней части расширение (рис. 55). На оттяну­ тый конец надевается резиновая трубка с винтовым зажимом и стеклянным носиком на конце. На дно колонки кладется там­ пон стеклянной ваты, з а ­ тем слой катионита и еще эдин ватный тампон. Ко­ лонку и конец резиновой трубки закрепляют заж и ­ мами на штативах: под­ нимая и опуская труб­ ку, регулируют скорость рильтрации исследуемой воды через катионит.

Х о д а н а л и з а. 1. В зя­ тый для анализа объем исследуемой воды посте­ пенно перевести в колон­ ку и фильтровать через катионит со скоростью 0,4 мл в 1 мин.

2. Промыть колонку Рис. 55. Катионная установка.

дистиллированной водой до отрицательной реакции на Н-пон по метилоранжу (до пер­ сикового цвета) промывной воды.

3. Фильтрат и промывные воды собрать в коническую колбу, кипятить 2— 3 мин, а затем титровать 0,05 н. раствором NaOH по метилоранжу до персикового цвета.

Расчет производится по формуле 'д е N i — суммарная концентрация 8 0 4 ~ + СГ в г - ж е на \ л \ М-2 — нормальность NaOH;

l/j — объем NaOH, израсходованный за титрование;

V i — объем пробы исследуем ой воды.

Концентрация S 0 4 ~(N^) равна N i минус концентрация С1"(Нз), найденного в отдельной пробе. Содерж ание 8 0 4 “ рав ао Л/^-ЮОО м г - ж в / л или /V4- 1000-48 м г /л.

П о д г о т о в к а к а т и о н и т а к а н а л и з у. Катионит марки CDC, СБОР или КУ-1 размельчают в ступке и отсеивают фрак­ цию 0,25— 0,5 мм от мелочи и пыли. Затем навеску в 15—20 г по­ мещают в стакан, заливают 5%-ным раствором НС1 и оставляют стоять на 12^—20 ч для выделения ж ел еза и набухания (с целью предупреждения возможности закупорки или д а ж е разрыва ко­ лонки). Спустя указанное время катионит, обрабатывают (де­ кантацией) 3—4 раза соляной кислотой и загруж аю т его в ко­ лонку. Д ля этого поднимают резиновую трубку, закрывают е заж имом, наполняют колонку на 7з водой и переносят катиони' ложечкой небольшими порциями, следя за тем, чтобы межд^ зернами катионита не было пузырьков воздуха. Загруженньп 1 колонку катионит отмывают 5 %-ной HCI со скоростью 2 м л /с в до отрицательной реакции на Fe®^ (проба с 10%-ным N H 4CNS) а затем продолжают пропускать НС1 до тех пор, пока концен трация вытекающей из колонки кислоты не перестанет изме няться, по сравнению с исходной. Затем избыток свободной кис лоты в катионите отмывают дистиллированной водой до ней тральной реакции промывных вод по метилоранжу. Катиони' хранят в колонке, заполненной дистиллированной водой, чт( исключает возможность попадания пузырьков воздуха. Пере, использованием катионит необходимо проверить на Н-ион, по скольку при стоянии даж е в течение одной ночи вследствие диф фузии ионов Н из зерен катионита реакция его м ож ет быть кис лой. В таком случае его следует промыть дистиллированной во дой до нейтральной реакции промывной воды по метилоранжу Р е г е н е р а ц и я к а т и о н и т а. Большим достоинством ион нообменных смол является их способность к регенерации, даю!

щая возможность использовать один и тот ж е ионит в течени' нескольких лет. Регенерация катионита производится в той ж колонке при помощи 10%-ной НС1, которую пропускают,со ско ростью 5 м л /с е к до тех пор, пока не перестанет изменяться кон центрация кислоты. После регенерации избыток НС1 отмываете:

дистиллированной водой до. нейтральной реакции по метил оранжу.

Определение сероводорода (HjS). Производится прй по мощи йодометрического титрования-. Основано на том, чт( у 2_ 2_\ свободный H2S (а также HS", S2O3 и 80з^ / связывается йо дом по схем е H2S + J 2 ^ S + 2HJ..

Так как сероводород летуч, анализ следует выполнять ил из специально отобранной пробы, или на месте, у исследуемогс водопункта. И з-за летучести H2S и йода приходится произво дить два определения: ориентировочное и окончательное: Пер -вое позволяет установить приблизительное количество йода идущего на титрование. При окончательнол4 определении в ис следуемую пробу добавляют сразу некоторый избыток йода, ко торый затем оттитровывают тиосульфатом- в присутствии крах мала в качестве индикатора. Реакция идет по схеме 2 S,0 3 ' + J i - ^ 2 J - - f З ^ О Г.

Свободный йод в воде не растворим, но хорошо растворяете!

в йодистом калии. П оэтому в качестве рабочего раствора при меняют раствор J2 в KJ и в исследуемую, воду добавляют не сколько кристаллов KJ- Свободный йод реагирует со щелочами:

по схеме Js + 2 0 H - - J 0 - + J - + Н 2О.

Образующийся J 0 “ является окислителем, причем более сильным, чем йод. И з-за этой побочной реакции точное вычисле­ ние результатов анализа становится невозможным. С л ед о в а - тельно, определение H2S нельзя производить в щелочной среде.

Н еобходимо исследуемую воду подкислить. Обычно для подкис- ления применяют H 2SO 4.

Предварительное определение,.

Х од анализа.

1. В коническую колбу поместить 1— 2 г KJ и растворить его а небольшом количестве дистиллированной воды. Налить в колбу 50— 100 мл исследуемой воды, отбирая ее при помощи сифона и пипетки. Последнюю наполнять снизу, подключив к ней си ф он,, дать стечь некоторому объему жидкости через верхний конец, пипетки, затем довести уровень в ней до черты и вылить воду в колбу для титрования. При выливании кончик пипетки дол ­ жен все время находиться ниже уровня воды в колбе.

2. Добавить в пробу 5 мл H 2SO4 ( 1 : 3 ), 1 м л 1%-ного рас­ твора крахмала и титровать 0,01 н. раствором J2 в KJ д о появ­ ления синей окраски раствора, не исчезающей при энергичном встряхивании.

О к о н ч а т е л ь н о е о п р е д е л ё н и е. 1. В коническую колбу поместить 1— 2 г KJ, прилить из бюретки раствор йода Bi количестве, на 0,5^ 1 м л большем, чем пошло на ориентировоч­ — ное титрование, добавить 50— 100 м л исследуемой воды (спосо­ бом, описанным выше), 5 жл H 2SO4 ( 1 : 3 ) и 1 жл 1:%-ного рас­ твора крахмала.

2. Титровать окрасившийся в синий цвет раствор 0,01 н.

N 328203 до обесцвечивания, все время энергично встряхивая жидкость.

Расчет производится по формулам (данные окончательного, определения) V, = a - b ' 1 Vl ’ где а — объем йода, введенного в избытке при окончатель­ ном определении HgS;

Ь — объем йода, оттитрованный тио­ сульфатом;

V 2 — объем йода, израсходованный на связыва­ ние H2S;

N 3 — нормальность тиосульфата;

V3 — объем т и о -, сульфата, израсходованный на титрование йода;

Л — нормаль­ ^г ность йода;

1^1 — объем исследуем ой воды;

TVi — нормальность.

HgS, т. е. количество его в г - ж е на 1 л.

С одерж ание HgS равно A^i-lOOO м г - э к в : ! л или A i - 1 7 •1000 м г /л.

на О пределение св ободн ой углекислоты (СО2). Производится, различными способами: объемным, весовым, газометрическим,| расчетным*. Н аиболее быстрым и простым в смысле выполне- ния является объемный способ, основанный на том, что COj титруется раствором NaOH или NagCOs в присутствии фенол-| фталеина. Реакция идет по схем е 0 Н - + С 0 2 -^ Н С 0 з “.

Титрование заканчивается при pH ~ 8,4, что устанавливается по появлению слабо-розовой окраски фенолфталеина. Погреш­ ность этого метода заключается в том, что щелочи, помимо СО2, титруют и другие имеющиеся в водах свободные кислоты (на­ пример, органические) и, кроме того, реагируют со щелочнозе- мельными металлами, образуя слаборастворимые в воде гид­ раты окисей и карбонаты. Д ля предупреждения образования их!

в исследуемую воду прибавляют сегнетову соль NaKC4H4 0 e.

Вследствие летучести СО2 опробование ее производят из спе­ циально отобранной пробы или на месте у водопункта, причем;

так ж е, как и для H2S, выполняют два определения — ориенти-| ровочное и окончательное.

Х од анализа. О р и е н т и р о в о ч н о е о п р е д е л е н и е.

1. В коническую колбу поместить 50— 100 мл исследуемой воды.:

Вливать воду в колбу при помощи сифона и пипетки так же,;

как при определении сероводорода.

Добавить к пробе 1 мл 30% -ного раствора сегнетовой соли, 2.

8— 10 капель 0,1%-ного раствора фенолфталеина и титровать 0,05 н. NaO H до проявления устойчивой слабо-розовой окраски, не исчезающей при энергичном встряхивании жидкости.

О к о н ч а т е л ь н о е о п р е д е л е н и е. 1. В коническую колбу!

отмерить 0,05 н. NaO H в количестве, израсходованном на пред­ варительное определение.

Прилить 1 мл 1%-ного раствора сегнетовой соли, 8— Ю 2. !

капель фенолфталеина, 50— 100 мл исследуемой воды (тем ж е способом, что и раньше) и дотитровать, энергично встряхивая жидкость, 0,05 н. NaO H до слабо-розовой окраски.

Расчет производится по формуле (по данным окончатель­ ного определения) N 2 V N,= где Л/i — нормальность СО2, т. е. содерж ание ее в г - э т на 1 л исследуемой воды;

/Vj — нормальность NaOH;

— объем NaOH;

израсходованный на титрование;

Vx — объем и с с л е д у ­ ем о й воды.

* См. А. А. Резников и др., 1963.

м г -эк в /л С одерж ание СО^ равно ЛАх-ЮОО или Л^1-4 4 1000 м г. л :

О пределение агрессивной углекислоты (СО2).* Произ одится из пробы со специальной мраморной добавкой. Спо эб основан на том, что при взаимодействии с мрамором грессивная СО2 переходит в НСОз“ по схем е СаСОз + СО2 + Н2О - Са (Н СО з),.

Количество иона НСО3 находят обычным методом — титро анием НС1 по метилоранж у. Зная, сколько НСОГ имелось в сследуем ой воде б ез мраморной добавки и суммарное коли ество НСОГ после обработки воды мрамором, легко опре елить содерж ание агрессивной COj.


Х о д а н а л и з а. 1. П робу воды с мраморной добавкой оста ить стоять на несколько дней, взбалтывая ее по 2— 3 раза в ень.

2. По прошествии указанного срока отфильтровать часть во ы через сухой фильтр, отобрать 50— 100 м л фильтрата и поме­ тить его в коническую колбу.

3. Добавить в колбу 2— 3 капли метилоранжа и титровать шдкость 0,1 н. раствором НС1 до перехода желтой окраски в озовую.

4. В другой конической колбе оттитровать 0,1 н. НС1 по етилоранж у 5 0 — 100 м л исследуем ой воды б ез мраморной обавки (для определения количества Н СО Г, содерж ащ егося в о д е ). ' Расчет производится по формулам V, = a - b, Vl ' о,е а — объем НС1, израсходованный на титрование пробы мраморной добавкой;

Ь — объем НС1, израсходованный на итрование пробы без мраморной добавки;

jV, — нормальность Ю2, т. е. содерж ан ие ее в г - э к в на 1 л-, l/g — объем НС1, зрасходованный на титрование НСОГ, образовавшийся за счет грессивной СО2;

/ / j — нормальность НС1;

l/i — объем иссле уемой воды.

С одерж ание СО2 агрессивной равно Nj-lOOO м г - э к в / л или /j - 2 2 -1 0 0 0 м г /л.

Определение органического вещества (окисляемости). Сум [арное количество органического вещества в воде называется «исляемостью. Д ля нахождения этой величины пользуются войством органического вещества окисляться под влиянием тех * Известен расчетный метод определения агрессивной СО2 (см. Резни вв, 1963).

О Зак. 658 или иных неорганических реагентов. Степень окисления органр ческих веществ весьма различна и зависит от их природы, пс этому величина окнсляемости не вполне пропорциональна, of щему их содержанию. Д ля получения сравнимых результате при анализе вод необходимо выполнять анализ в строго одиш ковых условиях, используя один и тот ж е окислитель. В кач( стве такового широко применяется перманганат кал;

ия КМпО имеющий высокий окислительный потенциал.

Помимо органических веществ KMnOi взаимодействуе с присутствующими в воде неорганическими восстановителям HgS, N O r и др.). Однако последние легко окисляютс на х ол оду тогда как органические соединения требую т высоко температуры (100° С).

Пользуясь этим свойством, неорганические вещества быстр оттитровывают на холоду перманганатом и затем уж е тольк приступают к определению окнсляемости. Реакцию можно прс водить в кислой или в щелочной средах. В кислой среде она иде по схеме МпО^ + 8Н ++ 5е ^ Мп2++ 4НгО, в щелочной — по схем е МпОГ + 2Н2О + Зе ^ МпОг + 4 0 Н -.

Выбор среды зависит от количества ионов хлора в исследу( мой пробе. При большой концентрации они влияют на точност определения в кислой среде, так как перманганат окисляет С по схеме 2МпОГ + 16Н+ + 1 0С1- ^ 2Мп"+ + 8 Н2О + 5 CI2.

Рекомендуется поэтому определять органические веществ в кислой среде только при содержании в воде С Г до 300 м г /.

Если количество хлора составляет от 300 до 1000 м г /л, окисл« ние производят в щелочной среде, и, наконец, при содержани хлора свыше 1000 м г / л реакцию ведут в щелочной среде с йоде метрическим концом. При титровании в кислой среде и щелочно без йодометрического конца вводят в исследуемую воду точн отмеренный заведомый избыток перманганата и кипятят проб строго определенное время для окисления органических вещ есп Избыток введенного КМПО4 затем восстанавливают точно отме ренным объемом.щавелевой кислоты (щавелевокислым натрие в присутствии серной кислоты). Реакция идет по схеме 2МпОГ + 5 С 20Г + 16Н+ 2Мп"+ + ЮСО2 + BH^O.

Избыток щавелевой кислоты оттитровывают перманганато:

до отчетливой розовой окраски раствора. Величину окислж мости выражают количеством миллилитров кислорода, saTpj ченным на титрование органических соединений. Д ля удобств, расчета растворы КМПО4 и ЫагС204 приготовляют таким обра­ зом, что каждый миллилитр их отвечает 0,1 м г кислорода.

Величина окисляемости в исследуемой пробе рассчитывается в соответствии со схемой кмпП органические вещества viiU4_^ Na^CaOi ^ KMnO*.

И з этой схемы видно, что из общего количества КМПО4 сле­ дует вычесть количество N 3 2 0 2 6 4;

разность даст величину окис­ ляемости, выраженную в миллилитрах КМПО4. Зная, что 1 мл КМПО4 отвечает 0,1 м г О2, умножив полученную разность на 0, 1, найдем окисляемость в миллиграммах кислорода.

При определении окисляемости с йодометрическим концом (по Скопинцеву) реакцию ведут в щелочной среде, добавляют к исследуемой пробе точно отмеренный (избыточный) объем КМПО4, кипятят необходимое время для окисления органиче­ ских веществ, а затем вводят в раствор серную кислоту и KJ, восстанавливающий избыток перманганата. Реакция идет по схеме 2MnOi" + 1 6 H + -f 1 0 J -^ 2 M n 2 + + 8 H2 0 + 5 J2.

Выделившийся йод титруют тиосульфатом в присутствии крахмала до перехода синей окраски раствора в бесцветную.

Реакция идет по схеме 2S20i " ^ S4 0 | “ + 2J -.

J2 -f Д ля вычисления окисляемости в холостой пробе устанавли­ вают, какое количество миллилитров N 328203 расходуется на титрование выделившегося йода от прибавления определенного объема перманганата (равного прибавленному в исследуемую пробу для окисления органики). Очевидно, величина окисляе­ мости, выраженная в миллиграммах О2, будет равна разности между количеством N 328203, израсходованным на титрование холостой пробы, и количеством, пошедшем из титрование иссле­ дуемой воды (титр N 328263 и КМПО4 долж ен быть выражен в миллиграммах О2).

О п р е д е л е н и е о к и с л я е м о с т и в к и с л о й среде. Ход, I н а л и з а. Х. Ъ ^ м л исследуем ой воды поместить в коническую колбу. Положить туда несколько стеклянных капилляров, для гого чтобы кипение воды в колбе было равномерным. Добавить 5 мл Н 2 8 О 4 ( 1 : 3 ) и титровать на холоду рзстворрм К М П О 4 до появления слзбо-розовой окраски.

Прибавить в колбу точно 10 м л КМПО4 (из бюретки), за 2.

spbiTb часовым стеклом и кипятить смесь ровно \ 0 ми н с мо­ мента началз кипения. Если рзствор при кипячении обесцве­ тится или побуреет, следует определение повторить, взяв мень лий объем пробы и добавив дистиллированной воды ;

до объема 50 мл.

О* ' 3. Снять колбу с плитки и добавить точно 10 мл МагСаО^ (из бюретки) й сразу ж е титровать- обесцветившийся горячий рас­ твор перманганатом до слабо-розовой окраски.

Расчет производится по форм уле о,1. 1000, гд е Х г ~ окисляемость в миллиграммах кислорода на 1.д воды объем KM nOi, добавленный для окисления органиче­ ских соединений;

— объем КМПО4, израсходованный нг обратное титрование;

/С— число, п о к а з ы в а ю щ е е, во скольм раз титр КМПО4 по кислороду отличается от титра NaaCjO по кислороду. Величина К находится.THTpoBaHne.vi. 1U m j NaaCaO*:(в присутствии 5 м л H,SO. (1 :3 i при нагревании перманганато.м д о слабо-розовой окраски. Количество милли ЛитрОй КМпО^, деленное на 10 (количество миллилитро) NagCaOi), дает величину Я ";

V& — объем NaaC.0 4, прилиты!

к пробе;

V i — объем исследуем ой воды.

О пределение о ш с л я е м о с т и в щ ел о ч н о й среде. X oj а н а л и з а. 1. 50 м л исследуемой воды по лести гь в коническук 'колбу, положить туда несколько стеклянных.капилляров, при бйвить 0,5 л./г концентрированного раствора NaOH (приготов ленного из расчета 50 г NaOH на 100 л л дистиллированно!

б о д ы ).

2. Прилить в колбу точно отмеренный объем КМПО4 (и;

ёйре'тКк), закрыть колбу часовым стеклом: и кипятить см ео 'ровно 10 жин от момента начала кипения.

' 'З. Добавить в горячий раствор 5 лл H 2 S O 4 ( 1 : 3 ) и точн( 10 жл раствора На2Сг0 4. Обесцветившийся раствор титровать;

горячем состоянии перманганатом до слабо-розовой окраски Расчет производится по такой ж е формуле, как и при титрова НИИ окнсляемости в кислой среде.

У О п редел ен ие о к и сл я е м о ст и в щ е л о ч н о й среде с йодо м е т р и ч е с к и м к о н ц о м. Х о д а н а л и з а. 1. 50 м л иссле дуемой воды поместить в коническую колбу, положить туда не сколько стеклянных капилляров, добавить 0,5 м л 33% -ног раствора. NaO H и 10 м л КМ.ПО4 (из бюретки). На горлышк колбы надеть обратный холодильник и кипятить с ним жидкост В колбе точно 10 м и н с момента начала кипения.

2. Охладить колбу, поставив ее в холодную воду минут н 30, затем, прибавить 0,5 г KJ, 5 H2SO4 '(1 ;

3), перемешат раствор и титровать выделившийся йод до обесцвечивания тие сульфатом ' в присутствии 1 мл 0,5% -ного раствора крахмалг 3. В, холостой пробе установить соотношение м еж ду НааЗгО KJ и К М пР4- С этой целью поместить в коническую колбу 1 0 0 ^^ дистиллированной воды, добавить туда 0,5 г KJ, 2 м л H 2SC (1 : 3 ), 10 м л КМ.ПО4 и титровать выделившийся йод в прИСутст '} ВИИ 1 мл 0,5% -ного раствора крахмала тиосульфатом до. обес­ цвечивания, жидкости..

Р асч ет производится по ф ор м ул е :

( K g - У^бУО.ЫООО —окисляемость в миллиграммах Ог на 1 л врды;

^ Уд — ко-^ где л:- личество миллилитров ЫааЗгОз (титр 0,1 м г/л Ог), израсходр канное на титрование йода, выделившегося от прибавления 10 жл КМ.ПО4 (титр 0,1 м г /л О2) к 100 м л ди сти лл и р ов ан н ой в оды (холостая проба);

Уь — количество миллилитров. ЫагЗгОз, из­ расходованное на титрование. йода, выделившегося от прибав­ ления 10 м л КМПО4 к, исследуемой воде;

У 1— объемлкследуе-^ мой воды.,.,, :

Определение кремнекислоты (H zSiO s). Можно производить колориметрическим способом. Этот способ основан на действии молибденовой кислоты, образующ ей с Нг510з кремнемолибде новую кислоту, водные-растворы которой окрашены в желтый цвет. Полученная окраска сравнивается со стандартным раство­ ром хромата калия, цвет которого соответствует цвету раствора кремнемолибденовой -. кислоты. Колориметрирование производят методом стандартных серий., ' Х о д а н а л и з а. В стандартную пробирку налить. 10 жл ис­ следуемой воды, прибавить 0,5 м л 5%-ного раствора мОлибдат^ аммония и три к а п л и серной кислоты (1 : 3). Содержимое про­ бирки перемещать и через 10 м и н сравнить окраску, с серией эталонных растворов, налитых в аналогичные стандартные про­ бирки, рассматривая их сверху. Полученный результат для пере­ вода в Нг510з умножают на коэффициент 1,3.


Д ля приготовления эталонных растворов в ряд пробирок, имеющих метку 10 жл, внести по 5 м л 1%-ного раствора буры, соответственно 0,0—0,2— 0,4— 0,6—0,8— 1,0— 1,2— 1,4 —1,6 —1,8 — — 2,0 м л стандартного раствора хромата калия (что соответст­ вует концентрациям SiOz от О до' 20 м г /л ), довести дистиллиро­ ванной водой до метки и.закрыть пробками. Ш кала устойчива в течение одного месяца.

§ 4. ФОРМЫ ВЫРАЖЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ АНАЛИЗА Ионная форма. Основной формой существования большин­ ства компонентов в растворах природных вод являются ионы.

С одержание их выражают в пресных и солоноватых водах в миллиграммах (или граммах) на 1 л воды, в соляных водах и рассолах — в миллиграммах (или граммах) на 1 кг вод!^. Кол­ лоидные и недиссоциированные компоненты приводят обычно в окисной форме, например РедОз, АЬОз, ЗЮг Ионная форма выражения анализа соответствует действи­ тельному состоянию вещества в водных растворах (за исключе­ нием крепких рассолов). Кроме того, ионная форма отвечает реальной возможности аналитически определять именно ионы, а не соли или окислы и ангидриды. П осле открытия электроли­ тической диссоциации электролитов в водных растворах и теоре­ тического обоснования, данного этому'открытию в 1887 г. С. А р­ рениусом, ионная форма выражения результатов химического анализа прочно вошла в практику гидрохимических исследова­ ний.

Однако только перечень содерж ащ ихся в воде ионов и их весовые количества еще не даю т ясного представления о взаимо­ связи отдельных ионов м еж ду собой. Известно, что ионы реаги­ руют друг с другом в эквивалентных количествах. Поэтому для установления соотношения м еж ду ними анализы пересчитывают в эквивалентную форму. Пересчет весовой ионной формы в эквивалентную производится делением весового содержания;

иона на его эквивалентный вес. М ожно такж е вычислить коли­ чество иона в эквивалентах, умножив вес его, найденный анали­ зом, на соответствующий пересчетный коэффициент, который равен частному от деления валентности (основности) иона на его атомный (молекулярный) вес.

Эквивалентная форма выражения данных анализа дает воз­ можность подсчитывать примерный состав солей, которые будут выпадать при выпаривании данной воды, судить о правильности произведенного анализа, рассчитывать количество некоторых ионов без предварительного аналитического их определения, комбинировать отдельные ионы с целью химической классифи­ кации воды.

Особенно важное значение имеет пересчет в эквивалентную форму с точки зрения контроля анализа. Известно, что во вся­ ком водном растворе количество эквивалентов катионов рав­ няется количеству эквивалентов анионов, так как электролиты диссоциируют в водных растворах на эквивалентное число тех и других. Если в выполненном анализе воды равенство не на­ блюдается, то, очевидно, при исследовании пропущен какой либо ион или произошла ошибка в количественном их опреде­ лении.

Пользуясь данными анализа, выраженными в эквивалентной форме, можно расчетным путем находить такие весьма трудо­ емкие для определения компоненты, как Na+ и К "^- Например, исследуемая вода имеет следующий состав;

2,0 м г - э к в Н С О ^......................2,Ъ м г -э к в.......

N[g^+.

S 0 |~.................. 0,5....................0, С Г. :.................. 0,1 Na+ -f К+..... X Е анионов = 3,1 м г - э к в 2 катионов = 2,8 х мг-эк$ В таком случае х = 3,1— 2,8 = 0,3 м г - э к в {N a++K +) ISO С л едует учесть, что вычисление Ыа/’ Ч-К'*' по разности дел ает евозм ож ны м контроль анализа, так как вся ош ибка ан ализа покрывается разностью. О днако гр убую ош ибку все ж е уловить ю ж н о, поскольку при неверно проведенном ан ализе разность 'е ж д у сум мой м иллиграмм -эквивалентов кислот и миллиграмм квивалентов щ елочнозем ельны х ионов (C a2+ +M g2+ ) м ож ет (Казаться отрицательной.

Д ля суждения о химическом составе воды, помимо перечня [онов и выражения их в эквивалентной форме, необходимо по сучить представление о доле участия каж дого из них в общем юличестве растворенных в воде веществ. С этой целью анализы (ересчитываются в эквивалент-процентную форму. Эквивалент фсцентное содерж ание иона находится следующим образом:

1. Сумма эквивалентов анионов принимается за 50% (или а 100% ). Количество каж дого аниона { х ж е %) находится из [ропорции S анионов — 50% а — х, ткуда а -5 де 2 анионов ^ сумма эквивален тов анионов;

с — количество — |Квивалентов искомого аниона, найденное анализом.

2. Сумма эквивалентов катионов такж е принимается за 50% или за 100% ). Количество искомого катиона [ х ж е % ) нахо­ дится из пропорции S катионов — 50% Ь-х, ткуда Ь- X— S катионов ’ д е 2 катионов — сумма эквивалентов катионов;

6 — количество жвивалентов искомого катиона, найденное анализом.

Солевая и окисло-ангидридная формы. Д о конца XIX столе­ тия химические анализы выражались почти исключительно в юлевой форме, причем первоначально группировка отдельных сомпонентов производилась без определенной системы, по /смотрению аналитика. Так как из одного и того ж е числа ком юнентов можно составить различные солевые комбинации, есте­ ственно, что при таком произвольном пересчете анализов одна { та ж е проба воды выглядела по-разному.

В 1871 г. В. Бунзен предложил «группировать в соли основа гая и кислоты в том порядке, в каком соли выкристаллизовы )аются из раствора при свободном испарении и при одной уста ювленной для всех опытов температуре сообразно степени рас ’воримости находящихся в воде солей». Примерно в это ж е время P. Фрезениус выдвинул принцип реактивной силы кислс и оснований и предположил, что более сильные кислоты соед!

няются.в первую очередь с более сильными основаниями, посд чего реагируют менее сильные и т. д. Оба предположения, ка Бунзена, так и Фрезениуса, не могут считаться теоретическ хорошо-обоснованными. Кроме того, выражение анализа в с( левой форме не отвечает действительному состоянию веществ в растворе. Известно, что соли даж е в твердом виде состоят к ьонов, а при растворении ионы становятся подвижными и ка бы автономно существуют в растворе. Лишь в высокоминерал зованных водах часть ионов связана в молекулы или комплекс!

Поэтому изображение данных анализа в виде солей имеет некс торый смысл только для рассолов. Применение солевой форм;

в настоящее время ограничивается рассолами. Комбинировани ионов в соли производится по принципу Бунзена, т. е. в соотве:

ствии с растворимостью солей. В первую очередь связываютс малорастворимые соединения, затем все более и более раств римые. Общая схема при этом следующ ая: Са^” связывается после ^ довательно с СОз^, НСОГ, S0 4 ~, С1~ в зависимости от ег содерж ания, — с СОз”, НСОГ, 8 0 4 ^, СГ, если эти ион не были полностью затрачены на С "^. Остатки СО з”, НСОз а® S 0 4 ~ и СГ от связывания с Са’’' и M * g^'*' комбинируются с Na' Нередко старые анализы подземных вод из солевой форм:

приходится пересчитывать в ионную. Д ля пересчета решаютс пропорции типа а—Ь с — JC, где а — молекулярный вес соли;

6 — молекулярный (атомный вес искомого иона;

с — количество соли в г на 1 л ;

х — количе ство искомого иона в г на 1 тг. Пересчитав каждую соль на of разующ ие ее ионы, одноименные ионы суммируют.

Окисло-ангидридная форма выражения данных химическот анализа воды в настоящее время не употребляется. Этот спосо' был. введен в, практику гидрохимических расчетов еще до. от крытия электролитической диссоциации в водных раствора;

Компоненты, содержащ иеся в воде, изображались: м еталлы в окисной форме (N a20, К2О, СаО, M gO ), металлоиды — ангидридной ( S O 3, СО2, N 2 O 5, N 2 O 3 ), а галлоиды — в вид (С1, Вг, J) и т. д. Окисло-ангидридная форма, подобно солевог не отвечает действительному состоянию вещества в растворе i кроме того, не дает правильного представления о сумме расгво ренных в воде веществ. Вес веществ преувеличивается из-з присоединения кислорода (NaaO вместо Na, СаО вместо С и т. д.). При использовании старых анализов, выраженных, акисло-ангидридной форме, их следует пересчитывать в ионную.

Д ля пересчета решаются пропорции типа а—Ь с-х, где а — молекулярный вес окисла;

Ь — молекулярный (атомный) вес искомого иона;

с — количество окисла (ангидрида) в г на 1 л;

X — количество искомого иона в г на Л л.

§ 5. К О Н Т Р О Л Ь РЕ ЗУ Л ЬТА Т О В А Н А Л И ЗА Различают частичный и общий контроль результатов анали­ за. Частичный контроль заключается в сопоставлении отдель­ ных определений друг с другом и в повторном нахождении ком­ понентов. При сопоставлении необходимо учитывать, что 1) вкусовые качества воды ' начинают заметно проявляться при содержании анионов сильных кислот не менее 10— I S м г-эк в /л, 2 ) сероводородный 'запах ощутим д а ж е при содержании де~ сятых долей миллиграмма на 1 л НгЗ, 3) если в воде аналитически найден карбонатный ион, рН воды не может быть менее 8,3— 8^4,, 4) устранимая жесткость долж на быть всегда меньше кар­ бонатной.

При повторном определении компонентов допускаются рас­ хождения результатов анализа (см. табл. 39).

Таблица 39 Д оп усти м ы е р а сх о ж д ен и я м е ж д у повторны м и опр едел ениям и (по А А. Р езникову, 1963) Компоненты Д опустим ы е расхождения 3 мг/л, если его содерж ание не превы ш ает 100 мг/л, при* Са*+ более вы соких концентрациях — 3% 1,5 мг/л, если его не более 50 мг/л, в остальны х случаях — M g2+ 3% 4 мг/л при содерж ании не более 200 мг/л, в остальны х слу­ С1 1 чаях — '2% { 10 мг/л нсог 3 —5 и 5 — 10 мг/л при содерж ании соответственно до 25 и.

s q 2 25—300 мг/л, в остальны х случаях — 3% Общий контроль результатов анализа производится двумя:

способами:

1. Если щелочные металлы (Na+H-K"^) определены аналити­ чески, а не по разности, контроль заключается в сопоставлении суммы эквивалентов анионов и катионов, которые должны быть, равны. Погрешность или ошибка анализа вычисляется по фор­ муле 153.

^ = ^ q r |- 1 0 0 o / o, 5-где A и К — соответственно суммы миллиграмм-эквивалентов -анионов и катионов.

По данным А. А. Резникова и др. (1963), допускаемое рас­ хождение не долж но превышать;

М инерализация воды, О ш ибка анализа, % м г кв /л -а н и о н о в э 5— 15 2 - 5 -1 3 - не установлена, 2. Если щелочные металлы экспериментально не определя -лись, контроль анализа производят путем сравнения суммы ми йеральных составных частей, найденных анализом, с сухим остатком, определенным выпариванием воды. При подсчете суммы минеральных веществ необходимо брать только полови­ ну обнаруженного количества НСОз^, так как при высушивании сухого остатка идет реакция 2НСОз“ ^ С О Г + СОз! + H,O f.

По данным А. А. Резникова, доп ускаем ое р асхож ден ие ^между сухим остатком и суммой веществ (с учетом поло­ в и н ы НСОГ) не дол ж н о превышать:

Вычисленный сухой Д опустим ое превы ш ение остаток, м г / л эксперим ентального сухого остатка над вычисленным До 100 30 м г1 л 1 0 0 -5 0 0 50 м г / л 500—5000 10% 5000— 10 000 1 0 -5 % 10 ^ СИСТЕМАТИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ АНАЛИЗА ГЛАВА 3.

И ХИМ ИЧЕСКИЕ КЛАССИФИКАЦИИ ВОДЫ § 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Данные химического анализа вод подвергаются определен­ ной обработке, в результате которой воды классифицируются по химическому составу. Целью химической классификации являет­ ся оценка воды с точки зрения возможности ее практического использования и выяснения условий формирования входящих в ее состав компонентов. Д ля того чтобы химическая классифика­ ция давала возможность судить о формировании, она должна удовлетворять двум основным требованиям: 1) учиты­ вать все составные части природного водного раствора, который по современным представлениям рассматривается как подвиж­ ная система взаимосвязанных сложных компонентов порода— вода— газ— живое вещество, 2) каж дая из классификационных единиц долж на увязываться с определенной природной обста­ новкой существования воды.

В настоящее время нет такой универсальной химической классификации, которая отвечала бы этим требованиям.

Причина заключается в том, что природная вода принадлежит к числу исключительно сложных, многокомпонентных растворов.

Отдельные компоненты, ее еще недостаточно полно изучены, и большей частью не выяснены процессы, ведущие к их накопле­ нию или, наоборот, к рассеянию в водных растворах. Трудность создания универсальной классификации заключается еще и в том, что при большом числе компонентов и разнообразии их при­ роды (фазового состояния, степени дисперсности и пр.) выделе­ ние классификационных единиц должно производиться с учетом многих и самых различных признаков.

Поскольку нет единой универсальной классификаций, сущ е­ ствует множество схем, которые с тем или иным успехом исполь­ зуются применительно к отдельным группам природных вод и аают возможность удовлетворять запросам практики и подхо­ дить к проблеме формирования химического состава воды.

Все известные в настоящее время химические классификации можно разделить на: схемы, основанные на выделении классификационных единиц по принципу абсолютного преобла­ дания того или иного компонента в водном растворе, и схемы, учитывающие специфические компоненты, солевого состава воды.

Первые схемы более или менее удовлетворительно отвечают интересам практики, поскольку они дают представление о фак­ тическом содержании отдельных ионов, коллоидов, газов в воде.

Однако они лишены или почти лишены генетической основы, так как абсолютное преобладание компонента зависит преж де всего от растворимости его соединений и, следовательно, определяется в первую очередь величиной минерализации воды. Так, напри­ мер, все.соляные воды и рассолы в подавляющем числе случаев являются хлоридными по преобладающ ему аниону вне зависи­ мости от того, в какой природной обстановке такие воды форми­ руются. Точно так ж е пресные воды в любых условиях оказы­ ваются почти всегда гидрокарбонатными и т. д.

Вторые схемы базируются на выделении специфических ком­ понентов и используют наиболее растворимые комбинации глав­ ных ионов. Эти комбинации далеко не всегда являются преобла­ дающими в солевом составе воды, однако, обладая высокой рас­ творимостью, каж дая из таких комбинаций сохраняется при все) значениях минерализации воды в определенной обстановке е существования, сменяясь другой лишь при изменении условие формирования. Таким образом, специфические компоненты отра­ ж аю т генезис химического состава воды;

и, следовательно, клаС;

сификации, на них основывающиеся, могут быть названы с неко:, торым допущением генетическими. Допущ ение заключается преж де всего в том, что, поскольку специфические компоненть;

выделяются только с учетом главных ионов., такие классифика, ц и и в значительной степени упрощают представление о природ;

ном водном растворе, рассматривая его как шестикомпонентнук систему (вместо многокомпонентной, каким этот раствор являет| ся в действительности). В результате, базируясь на специфиче;

ских компонентах, можно только различать воды, генетическ!-;

очень резко друг от друга отличающиеся, принадлежащие i, крупным геоструктурньш элементам (воды глубоких частей зем:

ной коры, воды коры выветривания, воды моря и т. д.). Все мн0 | гообразие генетических типов вод в пределах этих крупны::

элементов не находит своего отражения, так как рассматривае| мые классификации не учитывают всех составных частей природ;

ного водного раствора. П оэтому правильнее их называть «химп ческими схемами с элементами генетической основы», в отличи от классификаций первой группы, базирующихся на aбcoлютнo^ преобладании компонентов и названных нами «чисто химическИ;

ми схемами».

В подавляющем числе химических классификаций обеи^ групп используются главные ионы солевого состава воды, в nei которых привлекаются отдельные микрокомпоненты и газы и только в одной-двух схемах делаются попытки учесть все илг почти все составные части воды, причем по принципу абсолют ного преобладания.

156 !

Практически во всех классификациях, как чисто химических, так и с элементами генетической основы, при выделении таксоно­ метрических единиц используются данные химического анализа воды, выраженные в эквивалентной форме. Отдельные авторы, однако, считают такой подход неправильным, поскольку не все компоненты п р и пересчете анализа воды даются в эквивалентной форме и, следовательно, могут быть учтены при классификации.

В связи с этим при составлении схем они применяют анализы, выраженные в весовой форме.

Среди химических схем с генетической основой есть класси­ фикации, базирующиеся целиком на специфических компонен­ тах. В ряде классификаций используется смешанный принцип — учитываются специфические компоненты и абсолютное преобла­ дание ионов или некоторые характерные коэффициенты.

Известные в настоящее время классификации наших оте­ чественных авторов с разделением их на группы показаны на схеме.

С истематизация схем химической классификации природных вод Ч и ст о х и м и ч еск и е С элем ентам и ген ети ческой основы Принцип Курнакова О снованы на Принцип П альм е­ Основаны на ра: с. П альмер В аляш ко: Н. С. Кур эквивалентной весовой форме наков (1917), Б. П. Кро­ форме вы раж е­ выраж ения (1911), С. Родж ерс тов (1930), с. А. Ш у ния анализа анализа (1916), Е. Б артау карев (1930), М. Г. Ва- (1925), А. с. Ук ляш ко (1935, 1952, лонский (1925), Р.

1958), В. В. Эпштейн •Ш тумпер (1935), (1939), Н. С. Спиро С учетом гл ав­ Н. И. Тол стихии (1953), А. Г. Бергман ных и некото­ (1937) с учетом всех (1954), с. д. Ч етвери ­ рых других компонентов: ков (1951) компонентов:

М. С. Гуревич Ф. Кларк (1924), и Н. И. Тол г. А. М аксимо­ стихин (1981) вич (1944) ^ Смешанный принцип С учетом только с учетом всех главных компонен­ компонентов;

тов: М. г. К урлов В. И. Вернад­ (1928), с. А. Щ у- ский (1933) П о специфическим По специфическим карев (1934), Т. П. и преобладаю щ им компонентам и не­ А фанасьев (1947), которым коэф ф и ­ компонентам К. В.Филатов(191), циентам: В. М. Л ев­ В. А. П риклонский ченко (1947), Н. В.

(1949). А. А. Брод­ Тагеева (1958, 1962) С учетом гл ав­ ский (1953), М. Е. ных и некото­ Альтовский (1955), рых других С учетом толь­ г. А. Вострокнутов компонентов: ко главны хком (1959), о. А. Бозо- В. А. А лексан­ понентов: В. А.

ян (1959). О. О. дров (1932) Сулин (1943), с учетом главных Д ж икия (1933) О. А. Алекин и некоторы х других (1946), Г. И. компонентов: А. М, Каменский Овчинников (1955) (1958) Из приведенного перечня видно, что среди чисто химических классификаций наибольшим количеством схем представлено на­ правление, идущ ее от формулы Курлова, основанной на эквива­ лентной форме выражения анализа и по существу учитывающей только главные компоненты солевого состава воды. Из класси­ фикаций второй группы плодотворным оказалось направление, созданное физико-химической школой Курнакова, также бази­ рующееся на главных компонентах, пересчитанных в эквива­ лентную или весовую формы.

Н иже рассмотрены некоторые классификации обеих групп, имеющие наиболее важное практическое и теоретическое значе­ ние. В качестве примера для иллюстрации отдельных схем ис­ пользованы данные анализа воды и газа, приведенные в табл. 40.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 7 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.