עריכת מבחנים בסביבה בית ספרית. שיטה לקביעת קשיות מים במעבדה בית ספרית שיטה לניתוח מים במעבדה בית ספרית

קשיות המים ודרכים לחסל אותם

הרכב מים קשים

סוג נוזל

פתרונות

הרכב

איך לחסל אותו

בערך 2+
Mg2+

פַּחמָה

זמני

1) חימום

2) תוסף ליים

3) מעבר דרך מחליף יונים

Cl -
N0 - 3

לא פחמתי

קָבוּעַ

1) תוסף סודה,

2) מעבר דרך מחליף יונים

Cl -
N0 - 3
SO 4 2-
NSO - 3

1) מעבר דרך מחליף יונים

בדרך כלל במעבדות הידרולוגיות לקביעת איכות המים, מתבצעת בדיקה סטנדרטית - קביעת דרישת חמצן ביוכימית (BOD). במקרה זה, קביעת תכולת החמצן המומס במים מתבצעת או בשיטה הכימית של וינקלר, או בשיטה הפיזיקוכימית, המבוססת על מחקר אמפרומטרי.

אם העבודה הזו לא מתאימה לכם, יש רשימה של עבודות דומות בתחתית העמוד. אתה יכול גם להשתמש בכפתור החיפוש

מבוא. . . . . . . . . . 2

1. סקירת ספרות. . . . . . . . ארבע

1.1. חמצן בסביבה. . . . . ארבע

1.1.1. חמצן כמרכיב באוויר. . . . ארבע

1.1.2. חמצן במים. . . . . . . . 5

1.1.2.1. תלות בתוכן

חמצן במים מגורמים שונים. . . . 5

1.1.2.2. חמצן מומס כמו

קריטריון להערכת זיהום מים. . . . . 7

1.2. קביעת חמצן מומס במים. . . 9

1.2.1. שיטה כימית של וינקלר. . . . . . 9

1.2.2. שיטה פיזית וכימית. . . . . . 21

2. חלק ניסיוני. . . . . . . 22

2.1. הכנת פתרונות. . . . . . . 22

2.2. פיתוח המתודולוגיה. . . . . . . . 23

2.3. דגימת מים והכנת דגימות. . . . . 26

2.4. ניתוח מים לתכולת החמצן המומס. . 26

3. דיון בתוצאות. . . . . . . 28

מסקנות. . . . . . . . . . שְׁלוֹשִׁים

רשימת ספרות משומשת. . . . . 31

יישום. . . . . . . . . 32

מבוא.

מהיסודות הכימיים המצויים על פני כדור הארץ בכמויות גדולות, מחציתם הם יסודות ביוגנים, שאחד מהם הוא חמצן. בסביבה, חמצן מולקולרי נמצא במצב גזי באוויר והוא מומס גם במים.

חמצן הוא חומר מחמצן חזק ומגיב עם חומרים מפחיתים רבים. לכן, נוכחותם של חומרים כאלה בסביבה מפחיתה את ריכוז החמצן הזמין לאורגניזמים חיים. תכונה זו של חמצן היא הבסיס להערכת זיהום מים על ידי חומרים מפחיתים, בעיקר חומרים אורגניים.

בדרך כלל במעבדות הידרולוגיות לקביעת איכות המים, מתבצעת בדיקה סטנדרטית - קביעת דרישת חמצן ביוכימית (BOD). במקרה זה, קביעת תכולת החמצן המומס במים מתבצעת או בשיטה הכימית של וינקלר, או בשיטה הפיזיקוכימית, המבוססת על מחקר אמפרומטרי.

לעתים קרובות, המחקר של אינדיקטורים הידרוכימיים של גופי מים מתבצע כחלק מסדנאות מעבדה מיוחדות באוניברסיטאות, כמו גם במהלך ניטור סביבתי בית ספרי. השיטה האמפרומטרית אינה שימושית בתנאים אלה. ביצוע מחקרים בשיטת וינקלר מצריך זמינות של שיטות פשוטות ומשתלמת לביצוע ניתוחים.

בהקשר זה, המטרה תפקידנו היה לבדוק את שיטת וינקלר בתנאי המעבדה שלנו ולהכין המלצות מפורטות לשימוש בה בניטור סביבתי בית ספרי ובסדנאות מעבדה מיוחדות באוניברסיטה שלנו.

משימות:

1. לערוך סקירת ספרות על שיטות לקביעת חמצן במים;
2. חשב את שיטת הקביעה;
3. הכן קווים מנחים לביצוע ניתוחים במסגרת בית ספרית.

1. סקירת ספרות

1.1. חמצן בסביבה.

1.1.1. חמצן כמרכיב באוויר.

חמצן הוא היסוד הנפוץ ביותר בקרום כדור הארץ. כ-23% ממנו נמצאים באטמוספרה, כ-89% במים, כ-65% בגוף האדם, 53% חמצן בחול, 56% בחימר וכו'. אם מחשבים את כמותו באוויר (אטמוספירה), מים (הידרוספרה) וחלק מקרום כדור הארץ המוצק הנגיש למחקר כימי ישיר (ליתוספירה), מסתבר שהחמצן מהווה כ-50% מהמסה הכוללת שלהם. חמצן חופשי כלול כמעט אך ורק באטמוספירה, וכמותו מוערכת ב-1.2-10 15 טון, למרות גודלו העצום של ערך זה, הוא אינו עולה על 0.0001 מכלל תכולת החמצן בקרום כדור הארץ.

חמצן חופשי מורכב ממולקולות דיאטומיות. בלחץ רגיל, הוא מתנזל ב-183 מעלות צלזיוס ומתמצק ב-219 מעלות צלזיוס. במצב הגזי, החמצן חסר צבע, אך בנוזל ומוצק יש לו צבע כחול בהיר.

תהליכי חיים רבים קשורים לחמצן מולקולרי. חומר זה תומך בנשימה של רוב היצורים החיים החיים על הפלנטה. בהקשר זה, משימה חיונית היא לשמור על איזון החמצן המולקולרי בסביבת המים והאוויר.

הקישור של חמצן מולקולרי מתרחש בעיקר עקב תגובות חמצון. במקרה זה, חמצן מולקולרי מועבר להרכב של גזים אטמוספריים אחרים, מינרלים, מים, חומר אורגני וכו'.

יחד עם הבטחת תהליכים חיוניים, חמצן מולקולרי ממלא תפקיד יוצא דופן בהגנה על אורגניזמים חיים מההשפעות המזיקות של קרינה אולטרה סגולה קצרה מהשמש.

אטומי חמצן יכולים לקיים אינטראקציה עם O 2 עם היווצרות אוזון:

O + O 2 \u003d O 3

האוזון הוא שינוי אלוטרופי של חמצן ובתנאים רגילים הוא חומר גזי. היווצרות האוזון מתרחשת באופן אינטנסיבי בשכבות הסטרטוספריות של האטמוספירה, שם מרוכזת שכבת האוזון כביכול. שכבת האוזון סופגת UV - קרינה בעלת אורך גל מעט ארוך יותר מחמצן מולקולרי - 220-320 ננומטר. במקרה זה, תהליך הפירוק של אוזון לחמצן מולקולרי ואטומי מתרחש:

O 3 \u003d O 2 + O

התוצרים של תגובה זו יכולים להגיב זה עם זה כדי להשיג את האוזון הראשוני. לפיכך, קיים שיווי משקל בין תהליכי היווצרות האוזון והרס שלו.

1.1.2. חמצן במים

1.1.2.1. תלות במסיסות חמצן

במים מגורמים מסוימים.

למרות העובדה שרוב החמצן המולקולרי כלול באוויר האטמוספרי, כמותו גדולה למדי גם במים. חמצן המומס במים תומך בפעילות החיונית של אורגניזמים מימיים ובמקרים רבים מהווה גורם מגביל להתפשטות של יצורים חיים.

מסיסותו של גז זה במים תלויה בגורמים רבים. אז בטמפרטורות גבוהות, מסיסות החמצן, כמו גזים אחרים, במים פוחתת. זה מבדיל גזים מרוב המוצקים, אשר גדלים במסיסות ככל שהטמפרטורה של הממס עולה. התנהגות חריגה זו של גזים היא טבעית למדי, שכן עלייה באנרגיה הקינטית של חלקיקים במהלך החימום מובילה לעובדה שמולקולות גז עוזבות את התמיסה ביתר קלות מאשר חוזרות אליה. לכן, עם רתיחה ממושכת, התמיסה יכולה להיות מנוזלת כמעט לחלוטין - ניתן להוציא ממנה את הגז המומס.

גם התלות של מסיסות החומרים בלחץ מתוארת. ללחץ יש השפעה מועטה על מסיסות המוצקים והנוזלים, אך משפיע באופן משמעותי על מסיסותו של גז. אם במהלך האידוי של נוזל, מולקולות בעלות אנרגיה קינטית מוגברת עוברות לאדים, אז ברור שמולקולות בעלות אנרגיה קינטית מופחתת חייבות לעבור מהגז לתמיסה נוזלית.

בטמפרטורה נתונה, מספר מולקולות כאלה הוא פרופורציונלי ללחץ הגז. לכן, כמות הגז המומס בנוזל חייבת להיות פרופורציונלית ללחץ שלו, שמתבטא בחוק הנרי: בטמפרטורה נתונה, ריכוז הגז המומס פרופורציונלי ללחץ החלקי שלו.

C i \u003d K i + R i,

שבו С i הוא ריכוז הגז בתמיסה,פאי הוא הלחץ החלקי שלו ו-Kі הוא הקבוע של הנרי, התלוי באופי הגז והממס. לі הוא קבוע שיווי המשקל של תהליך פירוק הגז.

מאז בטמפרטורה קבועה K i תמיד זהה, אז הביטוי הגיוני:

K \u003d C i1 / P i1 \u003d C i2 / P i2,

כאשר С і1 ו- С і2 - ריכוז של גז מומס בלחצים חלקיים, בהתאמה Р i1 ו-P i2.

הלחץ החלקי של חמצן באוויר יהיה:

P O 2 \u003d R atm. * 0.21,

כאשר 0.21 הוא מקדם המציין את כמות החמצן באוויר; רכַּספּוֹמָט. - לחץ אטמוספירה.

לאחר מכן, על מנת לגלות את ריכוז החמצן המומס במים בלחצים שונים ובטמפרטורות קבועות, מספיק לדעת את מסיסותו של חמצן במים בטמפרטורה זו, בלחץ של 760 מ"מ. rt. אומנות. והלחץ האטמוספרי שבו בוצעו הניסויים.

1.1.2. חמצן מומס במים

כקריטריון להערכת זיהום.

חמצן המומס במים הוא אחד האינדיקטורים הביו-הידרוכימיים החשובים ביותר למצב הסביבה. הוא מבטיח את קיומם של אורגניזמים מימיים וקובע את עוצמת תהליכי החמצון בים ובאוקיינוסים. למרות הצריכה הגבוהה, תכולתו בשכבת פני השטח כמעט תמיד קרובה ל-100% רוויה בטמפרטורה, מליחות ולחץ נתונים. זאת בשל העובדה שאובדן שלו מתחדש כל הזמן הן כתוצאה מהפעילות הפוטוסינתטית של אצות, בעיקר פיטופלנקטון, והן מהאטמוספירה. התהליך האחרון ממשיך כתוצאה מהנטייה של ריכוזי החמצן באטמוספרה ובשכבת פני המים לשיווי משקל דינמי, אשר מפר אותו חמצן נספג בשכבת פני השטח של האוקיינוס.

באזור הפוטוסינתזה האינטנסיבית (בשכבה הפוטית), נצפית לעתים קרובות רוויה על משמעותית של מי ים בחמצן (לעיתים עד 120-125% ויותר). עם הגדלת העומק, ריכוזו יורד עקב היחלשות הפוטוסינתזה והצריכה לחמצון חומרים אורגניים ונשימה של אורגניזמים מימיים, ובכמה עומקים בשכבה העליונה היווצרותו וצריכתו זהים בערך. לכן, מעמקים אלו נקראים שכבות פיצוי, הנעות אנכית בהתאם לתנאים פיזיקוכימיים, הידרוביולוגיים ותאורה תת-מימית; לדוגמה, בחורף הם שוכבים קרוב יותר לפני השטח. באופן כללי, מחסור בחמצן עולה עם העומק. חמצן מומס חודר לתוך השכבות העמוקות אך ורק בגלל זרימה אנכית וזרמים. במקרים מסוימים, למשל, תוך הפרה של מחזור אנכי או נוכחות של כמות גדולה של חומרים אורגניים שהתחמצנו בקלות, ריכוז החמצן המומס עשוי לרדת לאפס. בתנאים כאלה מתחילים להתרחש תהליכי הפחתה עם היווצרות מימן גופרתי, כמו, למשל, מתרחש בים השחור בעומקים מתחת ל-200 מ'.

במימי החוף, מחסור משמעותי בחמצן קשור פעמים רבות לזיהום שלהם בחומרים אורגניים (מוצרי שמן, חומרי ניקוי וכו'), שכן חומרים אלו הם חומרי מפחית. תגובת החמצון המתקבלת ממירה חמצן מצורתו המולקולרית לתרכובות אחרות, מה שהופך אותו לחסר תועלת לתמיכה בחיים.

בהתבסס על כך, מאמינים כי לקביעת ריכוז החמצן במים חשיבות רבה בחקר המשטרים ההידרולוגיים וההידרוכימיים של גופי מים.

בדרך כלל, החמצן המומס במים נקבע בשיטת הנפח של וינקלר. נעשה שימוש גם בשיטות פיזיקוכימיות: אלקטרוכימיות, גז כרומטוגרפיות, ספקטרומטריות מסות וגזומטריות. ידועה גם השיטה הפולארוגרפית, המאפשרת לקבוע כל ריכוז חמצן, מרוויה מלאה ועד 10-6 g/l. היא מאפשרת לרשום באופן רציף, אוטומטי וכמעט מיידי את השינויים הקלים ביותר בריכוז החמצן המומס. עם זאת, כמעט אף פעם לא נעשה שימוש בשיטות פיסיקוכימיות בניתוחי המונים בשל מורכבותן, והן משמשות בדרך כלל במחקר מדעי.

1.2. קביעת חמצן מומס במים.

מספר שיטות משמשות בדרך כלל לקביעת החמצן המומס במים. ניתן לחלק אותם לפיזיקו-כימיים וכימיים.

שיטות כימיות לקביעת חמצן מומס מבוססות על כוח החמצון הטוב של גז זה.

O 2 + 4H + → 2H 2 O

בדרך כלל משתמשים בשיטת וינקלר.

1.2.1. שיטה כימית של וינקלר.

בין השיטות לקביעת ריכוז החמצן המומס, הוותיקה ביותר, אך עדיין לא איבדה את הרלוונטיות שלה, נותרה השיטה הכימית של וינקלר. בשיטה זו, חמצן מומס מגיב באופן כמותי עם הידרוקסיד Mn(II) שירד טרי. כאשר חומצה, תרכובת מנגן בעלת ערכיות גבוהה יותר משחררת יוד מתמיסת היודיד בכמויות שוות חמצן. היוד המשוחרר נקבע עוד יותר על ידי טיטרציה עם נתרן תיוסולפט עם עמילן כאינדיקטור.

השיטה מוכרת מאז 1888. עד סוף המאה העשרים שופרה שיטת העבודה ללא הרף. ורק בשנת 1970 החלו להשתמש בשיטות ניתוח פיסיקליות-כימיות כדי לקבוע את תכולת החמצן המומס במים. הכרונולוגיה של התפתחות שיטת וינקלר מוצגת בטבלה 1[ 3 ] . כיום השיטה לא איבדה מהרלוונטיות שלה, וכעת הבעיה העיקרית לשיפור השיטה היא הגברת הדיוק והיכולת לקבוע ריכוזי חמצן נמוכים.

שולחן 1.

פיתוח כרונולוגי של שיטת וינקלר.

מהות השיטה

השיטה מבוססת על חמצון של מנגן דו ערכי עם חמצן להידרט חומה בלתי מסיס במים של מנגן ארבע ערכי, אשר, תוך אינטראקציה בסביבה חומצית עם יוני יוד, מחמצן אותם ליוד חופשי, שנקבע כמותית על ידי תמיסת טיטרציה של נתרן היפוסולפיט ( תיוסולפט):

Mn 2+ + 2OH - ® Mn (OH) 2,

2Mn (OH) 2 + O 2 ® 2MnO (OH) 2,

MnO (OH) 2 + 2I - + 4H 3 O + ® Mn 2+ + I 2 + 7H 2 O,

I 2 + 2 Na 2 S 2 O 3 ® Na 2 S 4 O 6 + 2 NaI.

ניתן לראות מהמשוואות שכמות היוד המשתחררת שווה ערך לכמות החמצן המולקולרי. ריכוז החמצן המינימלי שנקבע בשיטה זו הוא 0.06 מ"ל/ליטר.

שיטה זו מתאימה רק למים שאינם מכילים חומרי חמצון (לדוגמה, מלחי ברזל) וחומרים מפחיתים (לדוגמה, מימן גופרתי). הראשונים מעריכים יתר על המידה, בעוד שהאחרונים ממעיטים בכמות החמצן המומס בפועל.

בחירת דגימה

דגימת החמצן צריכה להיות הדגימה הראשונה שנלקחה מהבקבוק. לשם כך, לאחר שטיפת בקבוק החמצן במים מהבקבוק בעזרת צינור גומי, מוחדר צינור זכוכית באורך 10 ס"מ לקצה החופשי של האחרון ומוריד לתחתית בקבוק החמצן. המים נמזגים בקצב מתון כדי למנוע היווצרות בועות אוויר, ונפח אחד מהבקבוק נשפך במורד גרונו לאחר המילוי. מבלי לסגור את ברז הבקבוק, הסר בזהירות את הצינור מהבקבוק ורק לאחר מכן סגור את הברז. הבקבוק צריך להיות מלא עד אפס מקום ולא יהיו בועות אוויר על הקירות.

מיד לאחר המילוי מקבעים חמצן מומס, שעבורו מוסיפים לבקבוק ברצף 1 מ"ל מנגן כלוריד (או סולפט) ו-1 מ"ל של תמיסה בסיסית של אשלגן יודיד (או נתרן). יש להוריד פיפטות עם ריאגנטים שהוזרקו למחצית מגובה הבקבוק. לאחר הכנסת הריאגנטים, הבקבוק נסגר בזהירות בפקק, תוך הימנעות מחדירת בועות אוויר, והמשקעים שנוצרו עוברים בחישה נמרצת על ידי סיבוב הבקבוק 15-20 פעמים עד לפיזור אחיד במים. לאחר מכן מעבירים את הצלוחיות עם דגימות קבועות למקום חשוך להתיישבות. במצב זה, ניתן לאחסן אותם לכל היותר יום בשעהט< 10 מעלות צלזיוס, ובטמפרטורה גבוהה יותר לא יותר מ-4 שעות.

הכנה לניתוח

ריאגנטים הנדרשים לניתוח

א) תמיסה של מנגן כלוריד (או סולפט) מוכנה על ידי המסת 250 גרם מלח במים מזוקקים בבקבוק נפח של 0.5 ליטר.

ב) כדי להכין תמיסה בסיסית של אשלגן יודיד (או נתרן), יש לטהר יודידים תחילה מיוד חופשי, שעבורו הם נשטפים עם אלכוהול מתוקשר מקורר לכ-5 מעלות צלזיוס על משפך מסנן תוך ערבוב עם מוט זכוכית עד כמעט חסר צבע. מופיעה מנת אלכוהול כביסה. את המלח השטוף מייבשים בחושך בין יריעות נייר סינון למשך יממה ומאוחסנים בצנצנות זכוכית כהה (צלוחיות) סגורות היטב. ואז הם מכינים:

תמיסה מימית של יודיד אשלגן (או נתרן יודיד)המסה במים מזוקקים 350 גרם KI (או 392 גרם NaI 2H2 O) עד נפח תמיסה של 300 מ"ל;

תמיסה מימית של אשלגן הידרוקסיד (או נתרן הידרוקסיד)על ידי המסת 490 גרם של KOH (או 350 גרם של NaOH) ב-360 ו-340 מ"ל מים מזוקקים, בהתאמה. יש לשקול את האלקליס בכוס פורצלן (או ספל), שם יוצקים מים תוך ערבוב.

התמיסות המתקבלות של יודיד ואלקלי עם כל קטיון מעורבות ונפחן מותאם עם מים מזוקקים לליטר אחד בבקבוק נפח. הפתרון המתקבל מאוחסן בבקבוק עם פקק גומי.

ב) תמיסת חומצה גופרתית 1:4 מוכנה על ידי מזיגה של מנות קטנות של נפח אחד של חומצה גופרתית מרוכזת בצפיפות של 1.84 עד ארבעה נפחים של מים מזוקקים בכוס חרסינה תוך ערבוב.

ז) להכנת תמיסת עמילן 0.5% מנערים 0.5 גרם מתכשיר "עמילן מסיס" ב-15-20 מ"ל מים מזוקקים. התרחיף שנוצר נשפך בהדרגה לתוך 85-90 מ"ל מים רותחים ומרתיח במשך 1-3 דקות עד התמיסה נעשית שקופה, היא נשמרת על ידי הוספת 1-2 טיפות של כלורופורם.

ה) תמיסת נתרן תיוסולפט בנפח 0.02 מול/ליטר מוכנה על ידי המסת 5.0 גרם מלח ללא CO 2 מים מזוקקים (ללא CO 2 מים מזוקקים מוכנים על ידי הרתחת האחרון במשך שעה. לאחר מכן נותנים לו להתקרר באותה בקבוק (בהכרח עם פקק, "צינור סופג עם אשלגן או נתרן אלקלי) בבקבוקון נפח ליטר או גליל נפח, מביאים את התמיסה לסימון. יש לשמר אותו בהוספת 3 מ"ל של כלורופורם ומאוחסן בבקבוקי זכוכית כהה עם פקק מצויד בצינור ספיגה עם אשלגן מגורען או נתרן אלקלי.במקביל להכין 3-5 ליטר של תמיסה.

קביעת גורם התיקון למולריות של תמיסת נתרן היפוסולפיט

בשל חוסר היציבות של תמיסה של 0.02 מול/ליטר של נתרן היפוסולפיט, יש צורך לקבוע מעת לעת את גורם התיקון לתקינותו. יש לעשות זאת מדי יום לפני תחילת טיטרציה עם פעולה רציפה ולפני טיטרציה של כל סדרת דגימות עם הפסקות ארוכות.

גורם התיקון נמצא על ידי טיטרציה של יוני יוד בתמיסה חומצית:

IO 3 - + 5 I - + 6 H 3 O + ® 2 I 2 + 9 H 2 0,

6 S 2 O 3 2- + 2 I 2 ® 3 S 4 O 6 2- + 6 I - .

לכן, שומה אחת של יוד שווה ערך לשש מולים של תיוסולפט.

לאחר המסת 1 גרם של KI ב-40-50 מ"ל מים מזוקקים, הוסף 2 מ"ל חומצה גופרתית לבקבוק חרוטי. לאחר מכן יוצקים בעזרת פיפטה 15 מ"ל מתמיסת אשלגן יוד בריכוז 0.0033 מול/ליטר, סוגרים את הבקבוק, מערבבים בעדינות ולאחר שמירת התמיסה למשך דקה מתחילים טיטרציה.

עד להופעת צבע צהוב בהיר של התמיסה, מתבצע טיטרציה ללא מחוון, ולאחר מכן מוסיפים 1 מ"ל תמיסת עמילן ו-50 מ"ל מים מזוקקים וממשיכים בטיטרציה עד שהנוזל הטיטר משתנה לחלוטין. הניסוי חוזר על עצמו 2-3 פעמים, ואם הפער בקריאות של הבורטה אינו עולה על 0.01 מ"ל, הממוצע האריתמטי נלקח כתוצאה הסופית.

אפקט מפריע של זיהומים פעילים חיזור.

Fe(II, III)

תרכובות ברזל ברזל בשלב של קיבוע חמצן יכולות לפעול כמתחרות ביחס למנגן. לאחר תגובה עם חמצן, נוצר Fe(III) הידרוקסיד, שהקינטיקה של האינטראקציה שלו עם יודיד במדיום חומצי מואטת. כך, בריכוז ברזל של יותר מ-25 מ"ג/ליטר, השימוש בגרסה הקלאסית של שיטת וינקלר מוביל להערכת חסר של תוצאות הקביעות. הוצע לבטל את ההשפעה של ברזל(III) על ידי הוספת פלואוריד או שימוש בחומצה זרחתית בעת החמצת הדגימה. קומפלקס הפלואוריד או הפוספט המתקבל מונע מברזל לקיים אינטראקציה עם יוני יודיד. אבל שיטה זו אינה מאפשרת לבטל את ההשפעה של ברזל ברזל.

ניטריטים
בדרך כלל נוכחותם של ניטריטים במים נובעת מההמרה המיקרוביולוגית של אמוניום לחנקה. וידוע שניטריטים בסביבה חומצית מסוגלים לחמצן יוני יודיד, ובכך לגרום להערכת יתר של התוצאות בשיטת וינקלר. עם זאת, עד 0.05-0.1 מ"ג/ליטר במים, ניתן להשתמש בשיטת וינקלר הישירה. נכון לעכשיו, הדרך הנפוצה ביותר לנטרל את ההשפעה של ניטריט היא שימוש בתוספי נתרן אזיד. אין לשכוח כאן שעלייה מוגזמת בריכוז האזידים עלולה להוביל גם לטעות שלילית. זה נובע מהאפשרות של התגובה:

2 N 3- + 2 H + + J 2 = 2 HJ + 3 N 2

בנוסף לשימוש באזיד, ישנן דרכים נוספות לדכא או להסביר את השפעתם של ניטריטים: שימוש באוריאה או חומצה סולפאמית. כל הריאגנטים האלה הורסים ניטריט לחנקן מולקולרי.

חומרים אורגניים.

ברור כי השפעתם של חומרים אורגניים, כחומרים מפחיתים מובהקים, תתבטא בכל שלבי קביעת החמצן המומס לפי וינקלר. חמצן מולקולרי, צורות מחומצנות של מנגן, יוד מולקולרי הם כולם מחמצנים חזקים מספיק כדי לקיים אינטראקציה עם זיהומים אורגניים. אם המים עשירים בחומר אורגני (יכולת חמצון 15-30 מ"ג O 2 /l ועוד), אז מסתבר שיש צורך להציג תיקון לאינטראקציה שלהם. לדוגמה, המדריך מציע לבצע בדיקת יוד מקבילה, ובכך למצוא כמה יוד נצרך עבור יוד של זיהומים אורגניים. אך ישנן שיטות המבוססות על ביצוע שיטת וינקלר, בתנאים שונים מהקלאסיים (זמן ניתוח, ריכוזי ריאגנטים). לפיכך, ניתן לבחור את התנאים שבהם ניתן להזניח את ההשפעה המפריעה של הטומאה.

סולפידים ו-H 2 S.

נמצא כי תכולת הסולפידים במים המנותחים מביאה להערכת חסר של תוצאות שיטת וינקלר. נמצא שהאינטראקציה של סולפיד עם חומרי חמצון היא סטוכיומטרית: 1 מול חמצן ו-2 מול סולפיד. כתוצאה מהתגובה משתחררת גופרית יסודית. מאחר ובנוסף לחמצן, יוד ומנגן (III, IV) הם חומרי חמצון חזקים בשיטת וינקלר, יש דעות שונות בניסוח מנגנון האינטראקציה של גופרית עם חומר מחמצן. אז בעבודה זה נחשב שסולפיד יוצר אינטראקציה עם צורות מחומצנות של מנגן. בעבודה זו פותחה שיטה לקביעה בו-זמנית של סולפידים וחמצן בדגימת מים. המחברים, באמצעות מלחי Zn, מזרזים ZnS, אשר לאחר מכן מופרד ונקבע בספקטרופוטומטריה, ונקבע חמצן מומס במים שנותרו מעל המשקע. בעבודה קודמת, נעשה שימוש בתכנית דומה, אך במקום סולפט, נעשה שימוש ב-Zn אצטט. באינטראקציה של חמצן וגופרית, אפשרית גם היווצרות תיוסולפט, כתרכובת ביניים. המאמר מציע שיטה להתייחסות לתיוסולפט כזה באמצעות שיטת הדגימה הריקה.

לסיכום, יש לציין כי לצד שינויים ושיטות שפותחו במיוחד עבור זיהומים ספציפיים, ישנן שיטות כלליות יותר שמטרתן קביעת התכולה הכוללת של חומרים מצמצמים (שיטת רוס) וחומרי חמצון.

כדי לקבוע את נוכחותם של חומרים מפריעים במים, נעשה שימוש בשיטה הבאה.

חמישה מיליליטר מהדגימה מנוטרלים ל-pH=7 עם פנולפטלין ומוסיפים 0.5 מ"ל. חומצה גופרתית. לאחר מכן מוסיפים כמה גרגירים, כ-0.5 גרם, יודיד אשלגן ועמילן.

הצבע הכחול של התמיסה מעיד על נוכחותם של חומרי חמצון. אם התמיסה חסרת צבע, הוסף 0.2 מ"ל. תמיסת יוד. לנער, להשאיר למשך 30 שניות, אם צבע כחול לא מופיע, לכן, יש חומרי הפחתה.

שיטות להסרת חומרים מפריעים בניתוח.

1. בנוכחות חומרים מפחיתים ניתן לקבוע חמצן לפי רוס: ראשית מוסיפים 0.5 מ"ל לבקבוק חמצן. חומצה גופרתית (1:4), ולאחר מכן 0.5 מ"ל. מגיב מעורב - היפוכלוריט ונתרן גופרתי, שלאחריו סוגרים אותו בפקק, מנערים ומניחים במקום חשוך למשך 30 דקות. כדי לחסל עודף נתרן היפוכלוריט הוסף 1 מ"ל. אשלגן תיאוציאנט ומערבבים. תוך 10 דקות. המשך לקביעת החמצן.

2. עם תכולת ברזל ( III ) פחות מ-1 מ"ג/ליטר. אפשר להזניח את השפעתו. בריכוז של 1-50 מ"ג לליטר. כדי להמיס את המשקע, חומצה אורתופוספורית ρ=1.70 גרם/ס"מ 3 .

3. כאשר תכולת החנקן של חנקות היא יותר מ-0.05 מ"ג לליטר, קשה לקבוע חמצן מסיס בשיטת וינקלר הישירה, שכן ניטריטים בסביבה חומצית, הפועלים כזרז, תורמים לחמצון יודיד ליוד על ידי חמצן אטמוספרי. , מה שמוביל לצריכה מוגברת של thiosulfate ומונע את סיום הטיטרציה, שכן הצבע הכחול של המחוון משוחזר. כדי למנוע את ההשפעה המפריעה של ניטריטים, ניתן ליישם אחת מהשיטות הבאות:

לפני המסת המשקע בחומצה, יש להוסיף כמה טיפות של אזיד 5% נתרן לבקבוק;

במקום נתרן אזיד, ניתן להשתמש ב-40% אוריאה או חומצה סולפאמית. במקרה זה, סדר הוספת הריאגנטים משתנה: מנגן הידרוקסיד מושקע עם 70% אשלגן הידרוקסיד או 50% נתרן הידרוקסיד, המשקע מומס בחומצה, מוסיפים 0.15 מ"ל של חומצה סולפאמית 40% או אוריאה ולאחר מכן 15% אשלגן. יודיד. ההגדרה ממשיכה.

4. אם המים מכילים הרבה חומרים אורגניים או חומרים מפחיתים מינרלים, אז יש צורך לתקן את צריכת היוד שלהם. לשם כך, מי הבדיקה נלקחים לשתי צלוחיות באותו נפח, כל אחת עם 3-5 מ"ל של 0.02 מ' יוד בתמיסת נתרן כלורי רוויה. את הצלוחיות סוגרים בפקקים, מערבבים, ולאחר 5 דקות מוסיפים לשתי הצלוחיות 1 מ"ל של תמיסה אלקלית של יודיד אשלגן, ולאחר מכן מוסיפים 1 מ"ל מלח מנגן לבקבוק "א", 1 מ"ל מים מזוקקים. מתווסף לבקבוק "ב". סוגרים בפקקים ומערבבים. לאחר שקיעת המשקע, מוסיפים כמויות שוות של חומצה לשתי הצלוחיות ומטטרלים עם יוד תיוסולפט. תכולת החמצן המומס מחושבת על ידי הנוסחה:

X \u003d 8 * n (A-B) * 1000 / V 1 - V 2,

כאשר B הוא הנפח של 0.02 n. תמיסה של thiosulfate, שהלך לטיטר את הפתרון בבקבוק "b" ml; A - גם לבקבוק "א"; נ. היא הנורמליות של תמיסת thiosulfate, תוך התחשבות בתיקון; 8 היא המסה המקבילה של חמצן; V 1 הוא נפח בקבוק החמצן, מ"ל; V 2 - נפח כל הריאגנטים שנוספו למים לקביעת חמצן, מ"ל.

הדיוק של שיטת וינקלר הישירה והשגיאות האפשריות שלה.

במהלך המחצית הראשונה של המאה ה-20, במהלך עבודת מעבדה ושטח, נאסף בסיס ניסויים גדול על סמך תוצאות קביעת החמצן בשיטת וינקלר. נמצאו פערים בתוצאות של קביעות של חמצן מומס באותם מים לפי שיטות השונות רק בפרטים, למשל, שיטת הסטנדרטיזציה של תמיסת התיוסולפט, ריכוז הריאגנטים, שיטת הטיטרציה (התמיסה כולה או aliquot) וכו' במידה רבה יותר, בעיה זו היא הבעיה של סטנדרטיזציה של השיטה Winkler, מתבטאת במגוון טבלאות מסיסות חמצן. הבדלים בערכים הטבלאיים של מסיסות חמצן של עד 6% תרמו למחקר בנושאים הבסיסיים של הבסיס המתודולוגי ושגיאות מתודולוגיות של שיטת וינקלר. כתוצאה מעבודה כזו, גובשו מספר מקורות פוטנציאליים לטעויות יסודיות של השיטה במים טהורים:

1. חמצון של יודיד על ידי חמצן אטמוספרי
2. הנידוף של יוד מולקולרי
3. תכולת החמצן המומס בריאגנטים שנוספו בהליך קיבוע החמצן
4. תערובת של יוד מולקולרי ביוד
5. אי התאמה בין נקודת הסיום של הטיטרציה לנקודת השקילות
6. יציבות נמוכה של תמיסות נתרן תיוסולפט ובהתאם לכך הצורך בסטנדרטיזציה תכופה
7. שגיאות בסטנדרטיזציה של נתרן תיוסולפט
8. קושי בטיטרציה של כמויות קטנות של יוד
9. שימוש בעמילן כאינדיקטור: חוסר היציבות שלו וירידה ברגישות עם עליית הטמפרטורה.

בואו נסתכל מקרוב על הטעויות המשמעותיות ביותר. חמצון של יודיד על ידי חמצן מואץ עם הגברת החומציות. ניתן להפחית את ההשפעה של תהליך זה על ידי התאמת ה-pH של המדיום. הערך המומלץ לחומציות הוא pH=2-2.5. עלייה ב-pH מעל 2.7 מסוכנת, כי. תהליך היווצרות הידרט מנגן כבר אפשרי שם. במקביל לחמצון היוד מתאפשר גם תהליך הנידוף של יוד. היווצרות של חלקיק מורכב J 3 - בתנאים של עודף יוד (ראה סכימה של שיטת וינקלר) מאפשר לך לקשור כמעט את כל היוד המולקולרי בתמיסה. ברור שעל ידי החדרת תמיסה של מלח מנגן ומגיב אלקליני (אלקלי + יודיד), אנו מכניסים בכך כמות בלתי מוערכת של חמצן המומס בריאגנטים אלו. היות ובגרסאות שונות של שיטת וינקלר נעשה שימוש בריאגנטים בריכוזים שונים, אי אפשר היה להשתמש בתיקון אחד בחישובים. עבור כל שיטה, היה צורך להשתמש בערכים מחושבים או ניסויים משלה של החמצן שהוכנס עם הריאגנטים. בדרך כלל ערכים אלו היו בטווח של 0.005-0.0104 ppm.

עד אמצע שנות ה-60 היה צורך בנוהל מאוחד לקביעת חמצן מומס. הדבר נבע בין השאר מהמגוון הרב של שיטות כימיות, פיתוח שיטות אינסטרומנטליות והצורך בהשוואה הדדית ביניהן. בהתבסס על העבודה שפורסמה, גיבש קרפנטר את הנוהל לקביעת החמצן לפי וינקלר. בגרסה זו, כמעט כל השגיאות הפוטנציאליות שזוהו קודם לכן נלקחו בחשבון. בעבודה משותפת, קאריט וקרפנטר השלימו את הטכניקה הזו עם תיקון לחמצן המומס בריאגנטים (0.018 מ"ל/ליטר). הערך שנמדד בניסוי בעבודה היה שונה במקצת והסתכם ב-0.011 מ"ל/ליטר.

בעת קביעת מאפייני הדיוק של השיטה הכימית של וינקלר, החוקרים התמודדו עם הבעיה של הגדרה מדויקת של ריכוז החמצן המומס. לשם כך השתמשנו ברוויה של מים עם אוויר או חמצן בטמפרטורה נתונה, תוספת סטנדרטית של תמיסת חמצן למים חסרי חמצן, יצירת חמצן אלקטרוכימית ושימוש בשיטות אינסטרומנטליות חלופיות לקביעת חמצן. למרות ההיסטוריה הארוכה של בעיה זו ועבודות רבות, הפתרון הסופי טרם נמצא והשאלה עדיין נותרה פתוחה. הדרך הפופולרית ביותר לקבוע את ריכוז החמצן במים הייתה ועודנה - הליך הרוויה של מים בחמצן אטמוספרי בטמפרטורה קבועה. עם זאת, חוסר האחידות של ההליך (נפח תמיסה, תנאי ערבוב, שיטת וקצב ניפוח החמצן) מוביל לטעויות משמעותיות, עד 2%. במידה רבה יותר, זה בא לידי ביטוי כאשר עובדים באזור של פחות מ-5 mgO 2/ליטר.

בהסתמך על הכנה מדויקת ביותר של תמיסות חמצן על ידי הוספת תוספת סטנדרטית למים נטולי חמצן, קרפנטר הצליח להשיג 0.1% דיוק ו-0.02% שחזור ברמה של 5 mgO 2 /l עבור הגרסה של שיטת Winkler עם טיטרציה פוטומטרית. טבלה 2 מציגה את הדיוק של הגרסה הקלאסית של שיטת וינקלר ברמות שונות של ריכוז חמצן מומס.

שולחן 2.

הטעות של שיטת וינקלר במים טהורים.

פרמטר חשוב נוסף המאפיין את אפשרויות השיטה הוא הגבול התחתון של ההגדרה. שני ערכים של הגבול התחתון מובאים בספרות: ~0.05 ו~0.2 mgO2/L. ברור שניתן לקבוע את גבול הגילוי לפי הקריטריונים הבאים:

• הפרה של הסטוכיומטריה של התגובות העומדות בבסיס הבסיס הכימי של שיטת וינקלר
• רגישות של תגובת יוד עמילן
• ריכוז תמיסת התיוסולפט בשימוש והרזולוציה של הבורטה

1.2.2. שיטה פיזית וכימית.

השיטה מבוססת על מחקרים אמפרומטריים. ממיר ריכוז החמצן פועל על ידי הפחתה אלקטרוכימית של החמצן המסופק לקתודה שלו דרך קרום שידור סלקטיבי. הזרם החשמלי שנוצר במקרה זה הוא פרופורציונלי לריכוז החמצן במדיום המנותח.

חיישן טבול במים המנותחים, המורכב מתא מוקף בממברנה סלקטיבית, מכיל אלקטרוליט ושתי אלקטרודות מתכת. הממברנה אטומה למים ויונים מומסים, אך חדירה לחמצן. בשל הפרש הפוטנציאלים בין האלקטרודות, החמצן מופחת בקתודה, ויוני מתכת מתמיסה באנודה.

קצב התהליך עומד ביחס ישר לקצב החמצן העובר דרך הממברנה ושכבת האלקטרוליט. וכתוצאה מכך - ללחץ החלקי של חמצן בדגימה בטמפרטורה נתונה.

2. ניסיוני.

2.1. הכנת ריאגנטים.

הכנו את הפתרונות הבאים

1. מנגן גופרתי או כלוריד ( II ), פתרון. מומס 42.5 גרם. MnCl 2 *4 H 2 O במים מזוקקים ומדולל ל-100 מ"ל. מסונן דרך מסנן נייר. תמיסה מדוללת במדיום חומצי, כאשר מוסיפים יודיד אשלגן, לא אמורה לשחרר יוד חופשי.

2. תמיסה אלקלית של אשלגן יודיד.

65.4 גרם יודיד אשלגן הומס ב-43.6 מ"ל. מים מזוקקים. כאשר חומצה, התמיסה המדוללת לא אמורה לשחרר יוד.

מומס 305.2 גרם. KOH ב-218 מ"ל. מים מזוקקים. שתי התמיסות היו מעורבות והוכנסו ל-437 מ"ל.

3. נתרן תיוסולפט מוכן מ-fixanal, 0.01923 N. פתרון (סטנדרטי K 2 Cr 2 O 7 ).

4. אשלגן דיכרומט הוכן מדגימה ידועה במדויק.

eq (K 2 Cr 2 O 7 )=M(K 2 Cr 2 O 7 )/6,

כאשר 6 הוא מספר האלקטרונים בתגובת החיזור.

10 מ"ל. הפתרון צריך להכיל 0.0003 eq. אשלגן דיכרומט.

1 eq. - 49.03 גרם.

0.0003 שוויון - x g. x \u003d 0.0147 גרם.

לאחר מכן, אם 10 מ"ל. מכיל 0.0147 גרם, ולאחר מכן 1000 מ"ל. - 1.47 גרם, המתאים ל-0.03 שוויון. הדגימה נלקחה והשוותה ל-1.4807 גרם, ולכן הנורמליות של אשלגן דיכרומט = 0.0302 גרם.

5. חומצה גופרתית, תמיסה מדוללת 2:1.

2.2. פיתוח המתודולוגיה.

כדי לפתח את המתודולוגיה לקביעת החמצן במים, ערכנו סדרה של מחקרים.

מכיוון שאין פתרונות סטנדרטיים, ניסינו להשיג מים נטולי חמצן כמעט לחלוטין. לשם כך, הרתחנו מים מזוקקים במשך 3 שעות. התוצאות של קביעת חמצן במים כאלה מוצגות באיור 1.

אורז. אחד.

קביעת חמצן במים רתוחים

לאחר מכן, חימצנו את המים שנותרו. הרוויה בוצעה על ידי בעבוע אוויר דרך מים בגזומטר במשך שלוש שעות. תוצאות הניתוח של המים שהתקבלו במקרה זה מוצגות באיור 2.

אורז. 2.

קביעת תכולת החמצן במים רוויים בחמצן לאחר הרתיחה.

התוצאות המתקבלות על ידינו לניתוח מים עם תכולת חמצן גבוהה ניתנות לשחזור. הדבר מעיד שוב על הקשיים ביישום השיטה בתנאים של תכולת חמצן נמוכה במים.

2.3. דגימה והכנת דגימות

בדרך כלל, דגימות במקטע נלקחות בשלוש נקודות (בסמוך לשני הגדות וגם במסלול). מכיוון שלמאגר שעליו ערכנו את המחקר היה צורה מעוגלת, לקחנו דגימות לאורך גדותיו, במקום בו נשפך נהר דוברונקה ובמקום בו נשפך הנהר. הדגימה בוצעה מעומק של 10, 50 ו-100 ס"מ. מיד לאחר הדגימה בוצעה רישום תואם ביומן.

כדי לקחת דגימות מים, הרכבנו מד אמבט. מכשיר זה היה בקבוק ליטר עם פקק גומי מחובר למוט. מד הרחצה הורד למים לעומק הרצוי והפקק נשלף החוצה. הוצאנו את מד הרחצה מהמים, מדדנו את הטמפרטורה. בקבוק חמצן מכויל מראש נשטף במים מבקבוק ומילא בדגימה עד שנשפכו החוצה כ-200 מ"ל מים, כלומר עד שהמים שהיו במגע עם האוויר בבקבוק נסחטו החוצה. יש למלא את הבקבוק עד גדותיו בדגימה ולא צריך להיות בועות אוויר בפנים על הקירות.

לאחר מכן אנו מוסיפים 1 מ"ל של תמיסה של מנגן כלוריד ו -1 מ"ל של תמיסה אלקלית של יודיד אשלגן לבקבוק עם דגימת מים. במקרה זה, יש להשתמש בפיפטות נפרדות. לאחר מכן סגור במהירות את הבקבוק כדי שלא יישארו בו בועות אוויר, וערבבו היטב את תכולת הבקבוק. לאחר מכן הועברו הצלוחיות עם דגימות קבועות למעבדה במקום חשוך לצורך שקיעה.

2.4. ניתוח מים לתכולת החמצן המומס.

לפני הניתוח, כל בקבוקי החמצן כיוולו ל-0.01 מ"ל הקרובים ביותר.

המשקע שנוצר של מנגן הידרוקסיד הורשה לשקוע במשך 10 דקות לפחות. לאחר מכן נוספו 5 מ"ל של תמיסת חומצה גופרתית. עקירה של חלק מהנוזל השקוף מהבקבוק עם תמיסה של חומצה גופרתית אינה משנה לניתוח. סוגרים את הבקבוק ומערבבים היטב. משקע המנגן הידרוקסיד יתמוסס.

לאחר מכן, כל הדגימה הועברה כמותית לבקבוק חרוטי של 250 מ"ל וטיטרציה מהירה עם 0.01923 N. sodium thiosulfate תוך ערבוב מתמשך עד לצבע מעט צהוב, לאחר מכן הוסיפו 1 מ"ל של עמילן 0.5% וטופלו טיפה עד שהצבע הכחול נעלם. הצבע צריך להיעלם עם טיפה אחת של thiosulfate.

עיבוד תוצאות ניתוח

C 1 \u003d V 2 * C 2 * 8 * 1000 / V 1 - V 3,

V 1 הוא הנפח הכולל של בקבוק החמצן (מ"ל).

מ - 1 - ריכוז החמצן בדגימה (מ"ג/ליטר).

V 2 - נפח תמיסת נתרן תיוסולפט המשמשת לטיטרציה (מ"ל).

מ-2 - ריכוז תמיסת נתרן תיוסולפט (g-eq / l.).

8 היא המסה האטומית של חמצן.

1000 הוא מקדם ההמרה ליחידות מדידה (מ-g. למ"ג).

V 3 - נפח המים שנשפך החוצה במהלך הכנסת ריאגנטים לקיבוע חמצן (מ"ל).

הפסדים לא משמעותיים של חמצן מומס בצורה קשורה בעת ניקוז עודפי נוזל הוזנח.

3. דיון בתוצאות.

אורז. 3

תלות תכולת החמצן במים בטמפרטורה.

הנתונים שהשגנו מוצגים בטבלה 3.

שולחן 3

התוצאות של קביעת ריכוז החמצן,

מומס במי נהר דובראונקה.

למים בהם בוצעו המדידות הייתה טמפרטורה של 16.5על אודות ג.הנתונים מראים שהמים רווי חמצן. לדעתנו, זה נובע מהעובדה שבאתר הדגימה הנהר מתרחב ויוצר אגם קטן, בעוד ששטח המגע בין מים לאוויר גדל ובהתאם, רוויית המים בחמצן. בנוסף, יש לציין שביום הדגימה ירד גשם וכנראה שזה גם איפשר את רווי יתר של המים בחמצן.

בהתבסס על תוצאות עיבוד מתודולוגיית העבודה ותוצאות מחקרים על מים טבעיים, פיתחנו קווים מנחים לעבודת מעבדה על חקר תכולת החמצן במים. ההנחיות ניתנות בנספח 1.

מסקנות.

כתוצאה מהעבודה שלנו:

• פותחה שיטה לקביעת תכולת החמצן במים;
• המים של נהר דוברונקה נותחו באזור ההצטלבות שלו עם שדרת מירה;
• קובצו הנחיות לביצוע עבודת מעבדה בנושא זה.

לפיכך, אנו יכולים להסיק:

1. השיטה לקביעת תכולת החמצן במים נותנת תוצאות ניתנות לשחזור באזור של ריכוזי חמצן גבוהים.
   1. כדי לחדד את הטכניקה, ניתן לנתח מים מזוקקים הרוויים מראש בחמצן.
   2. השיטה לקביעת חמצן מומס במים יכולה לשמש בסדנה לכימיה אנליטית בנושא "טיטרציה יודומטרית", בסדנה לשיטות ניתוח עצמים סביבתיים, בסדנה לכימיה פיזיקלית בחקר שיווי המשקל של פירוק של גזים בנוזלים למומחיות הכימית של האוניברסיטה שלנו, וכן בסדנה על הידרולוגיה של התמחות גיאוגרפית.

רשימת ספרות משומשת

1. Nekrasov 1. כרך
2. אקולוגיה בשיעורי כימיה.
3. http://www.geocities.com/novedu/winkler.htm
4. http://www.oceanography.ru/library_archive/e_works/kaspy/methodhtml/oxygen/oxygen.htm

מבוא

מים "מהברז" משמשים אותנו בכל מקום. על פי המעבדה לאספקת מי שתייה של מכון המחקר לאקולוגיה אנושית והסביבה של האקדמיה הרוסית למדעי הרפואה, 90% מרשתות אספקת המים מספקות מים לבתים שאינם עומדים בתקנים סניטריים. הסיבה העיקרית להימצאותם של חנקות מזיקים, חומרי הדברה, מוצרי נפט ומלחי מתכות כבדות במי ברז היא המצב הקטסטרופלי של מערכות המים והביוב. השילוב של מי ביוב עם פליטות תעשייתיות נותן השפעה נוספת: לרכיבים הכימיים הנ"ל של מי השתייה מתווספים חיידקים - E. coli, מיקרואורגניזמים פתוגניים, כולרה ויבריו וכו'. לכן, הרלוונטיות של בעיה זו גבוהה מאוד.

מושא לימוד

מטרת המחקר היא מי ברז רגילים שנלקחו ממקור אספקת המים הריכוזי של הליציאום מס' 22, אשר לא עברו כל טיפול מקדים וסינון על מנת לקבל תמונה אובייקטיבית של מצב המים. בשימוש בחיי היומיום.

הַשׁעָרָה

אם המים כמעט שקופים, אין להם טעם וריח בולטים מספיק, ואם תכולת הכלור, ערך ה-pH וקשיות המים מספקים את ה-MPC, אז המים ממקור אספקת המים המרכזי מתאימים לשימוש.

מטרת המחקר

בהתאם להשערה, מטרת המחקר היא לבדוק האם מי ברז עומדים בחלק מהדרישות של GOST.

סקירה ספרותית

נערכה סקירת ספרות על השפעת איכות מי השתייה על הבריאות, תקני איכות מי השתייה והיווצרות מוטגנים כתוצאה מהכלרת מים.

שיטה "הרכב ואיכות המים"

החלפת המים היומית בגוף האדם היא 2.5 ליטר, כך שמצבו של האדם, בריאותו וביצועיו תלויים באיכותו. חומרים שונים הנמצאים במים נותנים להם ריח, הופכים אותו למתקתק או מלוח או אפילו מר. קיים סולם של 5 נקודות להערכת עוצמת הריח והטעם של מי השתייה. אם יש ספק לגבי איכות מי השתייה, יש להשתמש במסננים מיוחדים כדי לטהר אותם מזיהומים.

שיטת המחקר הפיזי של מיםכולל:

• מחקר שקיפות מים
• קביעת חלקיקים מרחפים במים
• רֵיחַ
• טַעַם.

אינדיקטורים אלה נקבעים על ידי שיטות מיוחדות המתוארות במקורות ספרות שונים (לדוגמה, S.V. Druzhinin "מחקר של מים ומאגרים בתנאי בית ספר", 2008).

שיטת ניתוח כימיכולל את ההגדרה:

• יונים במים באמצעות תגובות איכותיות
• pH, pH
• קשיות המים בשיטה טיטרימטרית.

הגדרת יון

רוב היסודות הידועים המרכיבים כמויות גדולות יחסית של מים קיימים בצורה של יונים. כדי להוכיח את נוכחותם של יונים אלה במים, נעשה שימוש בטכניקה של חצי מיקרואנליזה כימית איכותית. ניתוח איכותי של דגימות מים בוצע עבור נוכחות במים של: מגנזיום, ברזל(II,III), סידן, עופרת, קטיונים נחושת; אניונים של ברום, יוד, כלור, סולפט.

קשיות המים.

קשיות המים נגרמת כתוצאה מהימצאות מלחי סידן ומגנזיום בהם. זו קשיחות כללית. הוא מורכב מקרבונט (זמני, עקב נוכחות ביקרבונטים של סידן ומגנזיום) ולא קרבונט (קבוע, עקב נוכחותם של סידן כלורי, Mg 2+ ו- Fe 2+). המלחים שנותרו בתמיסה לאחר הרתיחה גורמים לקשיות מים קבועה. הקשיות הכוללת של המים נקבעת כדלקמן. הוסף 100 מ"ל של מי בדיקה לבקבוק חרוטי של 250 מ"ל, הוסף 5 מ"ל של תמיסת חיץ אמוניה (NH4OH + NH4Cl) כדי ליצור תגובה בסיסית, ולאחר מכן 7-8 טיפות של אינדיקטור (אריוכרום שחור). המדגם הופך לצבע אדום דובדבן עז. את התמיסה מערבבים ומטטרלים באיטיות עם תמיסה 0.05 רגילה של טרילון "B" עד שצבע הדגימה משתנה מדובדבן לכחול. זה נובע מהעובדה שטרילון "B" בסביבה בסיסית יוצר אינטראקציה עם יוני סידן ומגנזיום, יוצר תרכובת מורכבת ללא צבע ועקירת המחוון בצורה חופשית. חישוב הקשיחות הכוללת מתבצע על פי הנוסחה:

כאשר: V הוא נפח תמיסת Trilon "B" המשמשת לטיטרציה, ml.

N - תקינות של תמיסת Trilon "B", מ"ג שוויון/ליטר (0.05)

V 1 - נפח תמיסת הבדיקה שנלקחה לטיטרציה, מ"ל (100 מ"ל)

אינדקס מימן.

המים נבדקים עם אינדיקטורים שונים (לקמוס, נייר מחוון אוניברסלי, מתיל כתום) ומסקנות מתאימות מופקות מהשינוי בצבעם.

ראה את התוצאות בטבלה 1.

ניתוח השוואתי של נתונים שהתקבלו במהלך המחקר.

זה ניתן בטבלה "תאימות של אינדיקטורים פיזיים וכימיים של דגימות מים עם דרישות GOST".

מסקנות.

במהלך המחקר נמצא:

• מדד העכירות הוא אופטימלי
• לא נמצאו חלקיקים מרחפים במים
• לדגימת המים לא היה טעם או ריח
• ניתוח איכותי של דגימת מים נתן תוצאה שלילית לנוכחות במים של: מגנזיום, ברזל (II, III), עופרת, קטיונים נחושת; אניונים, ברום, יוד; סולפטים
• התגלו קטיוני סידן (משקעי גבס קלים) ואניונים כלוריים (משקעים קלים של כלוריד מכסף לבן).
• הסיבה לסביבה מעט חומצית היא ככל הנראה, כפי שנקבע לעיל, נוכחות של יוני כלוריד במים.
• קשיות המים התקבלה בטווח של 4-4.5 ממול/ליטר.

לפיכך, אנו יכולים להסיק כי דגימת המים שנלקחה ממקור אספקת המים המרכזי של Lyceum מס' 22 עומדת בדרישות GOST על פי הקריטריונים שלפיהם המחקר נערך, מה שאומר שההשערה שלנו אוששה.

• המשך מעקב אחר מחקרים על איכות מי השתייה ממקורות שונים;
• לבצע ניתוח השוואתי של התוצאות שהתקבלו;
• לבחון דגימות מים לפי שיטות ניתוח כמותיות;
• להמשיך במחקר בתנאי מעבדה המסופקים עם ציוד וריאגנטים מתאימים.

בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה.

1. בוגוליובוב א.ס. מערכת אקולוגית. - מ', 2001.
2. עיתון "ביולוגיה". הוצאה לאור "הראשון בספטמבר". №23, 2008
3. עיתון "Ivanovo-Press". מס' 41 מיום 11/10/2007
4. פופובה T.A. אקולוגיה בבית הספר. - מ', 2005. - 64 עמ'.
5. אתר אינטרנט: www-chemistry.univer.kharkov.ua. מדור: תיקים, הרצאה 5 בנושא אקולוגיה.
6. אתר אינטרנט: www.ijkh.ivanovo.ru מדור MUE "Vodokanal".
7. אתר אינטרנט: www.prechist-ecologia.narod.ru סעיף "משטח מים".
8. Fedoros E.I. Nechaeva G.A. אקולוגיה בניסויים. -M, 2006. - 384 עמ'.

איתור כלוריד - יונים.ל-5 מ"ל של דגימת מים נוספה טיפה אחת של חומצה חנקתית ו-0.5 מ"ל תמיסת חנקתי כסף. לא היה בלבול. זה אומר שאין כלור במים. ריכוז הכלוריד - יוני נקבע לפי הטבלה השווה ל-1 mg/l. נוֹרמָה.

איתור סולפט - יונים.טיפה אחת של חומצה הידרוכלורית נוספה ל-5 מ"ל של דגימת מים ונוספה 0.5 מ"ל תמיסת בריום כלורי. אובך קל נצפה. ריכוז יוני הכלוריד נקבע מהטבלה השווה לפחות מ-10 מ"ג/ליטר. ריכוז מותר.

איתור קטיוני עופרת. 5 מ"ל מים נשפכו למבחנה, 1 מ"ל של תמיסת מגיב, אשלגן ביכרומט, נוספה. לא נצפו שינויים בצבע. מסקנה: אין קטיוני עופרת במים.

קביעת תכולת הברזל הכוללת. 5 מ"ל ממי הבדיקה נשפכו למבחנה, נוספו טיפה אחת של HNO 3 מרוכז ו-1 מ"ל של תמיסה 20% אמוניום תיוציאנאט. נצפה צבע צהבהב-ורוד מעט, וריכוז הברזל המשוער נקבע בהתאם לטבלה, הוא שווה ל-0.25 מ"ג/ליטר (קרוב למקסימום המותר) (טבלה 1).

שולחן 1

המרכיבים העיקריים של הרכב המינרלים של המים והריכוזים המותרים שלהם

שולחן 2

תוצאות מחקר משוערות

ריכוזי יוני כלור, יוני סולפט, ברזל ועופרת במי השתייה שנחקרו

ניתוח מים בוצע גם במעבדה של Pigment JSC ו-INVITRO Independent Laboratory LLC. תוצאות המחקר מצורפות. טבלה מספר 3.

שולחן 3

מסקנה על ניתוח דגימות מים מנהר וורונה מיום 27.08.13.

* ‑ מים מזוקקים n/b 5 mS/cm, עבור מים ארטזיים המחוון אינו סטנדרטי (למעשה 600-900 mS /ס"מ)

ראש המעבדה האנליטית של המעבדה המרכזית I.P. בוטובה