166733 (740416)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Львівський національний університет імені Івана Франка

Хімічний факультет

Реферат

на тему:

«Методи аналізу хімічного складу мінеральних вод»

Підготувала

студент групи ХМХ-43

Горон Роман

Львів-2010

Зміст

Вступ

Хімічний склад природних вод є надзвичайно різноманітний. До природних вод належать поверхневі води суші, морські і океанічні, підземні, атмосферні опади. Різні типи вод містять різну концентрацію розчинених речовин. Сумарний вміст розчинених у воді солей називається її мінералізацією. За вмістом у водах розрізняють макро- або головні (декілька %) і мікроелементи (10^-3% і менше). Життєво необхідні елементи, а також продукти життєдіяльності живих організмів утворюють біогенні елементи, вміст яких проміжний між макро- і мікроелементами.

Головні іони – HCO₃^-, CO₃^2-, SO₄^2-, Cl^-; Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺.

Біогенні елементи – N (NH₄⁺, NO₂^-, NO₃^-, нітроген органічних сполук), P (орто-, поліфосфати, фосфор органічних сполук), Si ортосилікати), Fe (сполуки Fe (ІІ,ІІІ), найчастіше гідрооксиди та фосфати).

Мікроелементи – біометали Mn, Cu, Zn, Co, Mo Ni, F, J та інші.

Розчинені гази – O₂, CO₂, H₂S, CH₄ та інші.

Органічні речовини – білки, аміни, амінокислоти, карбонові та оксикарбонові кислоти, гумусові речовини (переважно фульвокислоти) складні ефіри, вуглеводи, карбонільні сполуки, спирти, а також пестициди, детергенти.

Показниками якості води є її фізичні та фізико-хімічні – питома вага, прозорість, кольоровість, каламутність, смак, запах, рН, редокспотенціал.

В даній роботі ми розглянемо методи аналізу мінеральної води, а саме визначення вмісту солей натрію, калію, кальцію полуменево-фотометричним методом, визначення НСО₃^- та СО₃^2- титриметричним методом та визначення у воді загального вмісту сполук феруму. Також виміряємо такий важливий фізико-хімічний показник кислотності води, як рН.

1. Визначення натрію, калію та кальцію у мінеральній воді

Полуменево-фотометричне визначення натрію, калію та кальцію у мінеральній воді можна виконувати методом добавок.

Обладнання. 1. Полуменевий фотометр;

1. мірні колби місткістю 100 мл;

2. хімічний стакан на 50 мл;

3. градуйовані піпетки на 5, 10 і 20 мл.

Реактиви. 1. Натрій хлорид, Т=0,1 мг/мл;

1. Калій хлорид, Т=0,1 мг/мл;

2. Кальцій карбонат, Т=0,1 мг/мл.

Методика визначення. У дві мірні колби поміщають по 5 мл досліджуваної мінеральної води. В одну з колб додають 10 мл стандартного розчину Натрій хлориду (Калій хлориду, Кальцій хлориду), в другу – 20 мл того ж стандартного розчину. В третю мірну колбу поміщають 5 мл досліджуваної мінеральної води, додають дистильовану воду до мітки і перемішують. Розчини почергово вливають в хімічний стакан і розпилюють в полум’ї горілки. За одержаними даними будують графік залежності показів приладу від концентрації натрію (калію, кальцію).

Вміст визначуваного іону в мінеральної воді Q обчислюють за рівнянням:

мкг/мл або мг/мл,

де С – концентрація солі, що була додана (Натрій, Калій чи Кальцій хлориди), мкг/мл;

а – покази мікроамперметра при фотометруванні проб розведеної мінеральної води без додавання хлоридів;

b – покази мікроамперметра при фотометруванні проб розведеного соку з додаванням хлоридів;

10 – кратність розведення мінеральної води.

Інший метод визначення концентрації калію( натрію, кальцію, натрію) у природній воді способом градуйованого графіка

Апаратура і матеріали;

1. ПолуменевиЙ фотометр.

2. Розчини солі калію з Т_к =1,0 та 0,1 мг/мл

Для визначення калію у розчині методом емісійної фотометрії полум'я користуються резонансним дублетом ліній 766,5 та 769,9км, якому відповідає потенціал збудження 1,62еВ. На випромінювання атомів калію впливає склад розчину і температура полум'я.

У приладах зі світлофільтрами сигнал від калію зростає, якщо є помірні концентрації натрію та кальцію, тому необхідно вносити поправку у сигнал на наявність цих елементів.

Вміст калію у природних водах коливається в межах 1-10 мг/л, тому розводити пробу у більшості випадків немає потреби.

ХІД ВИКОНАННЯ РОБОТИ

З розчину калію з Т_к 0,1 мг/мл готують серію стандартних розчинів, концентрації яких 0,5; 1,0; 2,0; 3,0, 4,0; 5,0 мкг/мл. Для цього в мірні колби місткістю 100,0 мл вносять відповідно 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 мл стандартного розчину калію, розводять до позначки дистильованою водою і добре перемішують.

Відбирають порцію прозорої досліджуваної води об'ємом 5-10 мл. У чіткому і стабільному конусі полум'я фотометрують розчини стандартної серії та досліджуваний, починаючи з розчину із найменшою концентрацією. Перед кожним вимірюванням регулюють "нуль" приладу, розпилюючи дистильовану воду. Вимірювання проводять не менше трьох разів і знаходять середні значення сигналу ī, мкА. Одержані дані записують у таблицю.

Обчислюють концентрацію калію у воді за рівнянням градуйованого графіка І,мкА = а + bС. Параметри графіка " а " та "b " обчислюють за рівняннями:

,

де n - кількість точок графіка.

Обчислення значення концентрації калію у нерозбавленій пробі води С_х відповідає концентрації калію у вихідній пробі, мг/л. Якщо ж воду перед аналізом р - кратно розводили дистильованою водою, то концентрація калію у вихідній пробі дорівнюватиме рС_х ,мг/л.

2. Визначення кислотності води

Вода, як і кислоти, солі та луги, частково дисоціює на іони:

Н ₂О Н⁺ + ОН^.

Ступінь дисоціації води дуже незначний. У хімічно чистій воді концентрація іонів водню дорівнює концентрації гідроксид-іона:

[H⁺] = [OH^] = 10^7 моль/дм³.

При 22С добуток концентрації цих іонів:

k_w = [H⁺]  [OH^] = 10^14 .

Цей добуток, який має назву іонного добутку води, зберігає постійне значення і в присутності речовин, які утворюють під час дисоціації іони водню та гідроксид-іони: k_w = const. Це означає, що досить визначити концентрацію одного з іонів (Н⁺ або ОН^), щоб вирахувати кількість іншого. На практиці знаходять концентрацію іонів водню і позначають її з допомогою водневого показника рН, який являє собою від’ємний десятковий логарифм концентрації іонів водню:

рН =  lg [H⁺].

Величина рН характеризує стан водного середовища:

 в нейтральному середовищі [H⁺] = [OH^] = 10^7 моль/дм³, тож рН = 7;

 якщо [H⁺]  [OH^], рН  7 – середовище кисле;

 якщо [H⁺]  [OH^], 7 рН  14 – середовище лужне.

Активна реакція води – один із найважливіших показників її якості, що визначає характер протікання хімічних і біохімічних процесів у природних водах та очисних спорудах. Від рН залежить розвиток та життєдіяльність водних організмів, форма існування у воді цілого ряду хімічних сполук, корозійна активність води відносно металів та бетону тощо. Водневий показник важливий при проведенні ряду процесів її обробки, наприклад, при коагулюванні, реагентному пом’якшенні, знезалізненні, виділенні сполук кремнію, марганцю тощо, при виконанні деяких видів хімічного аналізу.

Значення рН річкової води коливається в межах 6,5...8,5, болотної води – 5,5...6,0, океанської – 7,0...8,3.

рН води залежить від сезону: взимку для більшості річкових вод спадає (6,8...7,4), влітку піднімається (7,4...8,2).

ДержСанПіН України регламентує рН у межах 6,5...8,5.

Для визначення рН існує два головних методи: колориметричний та електрометричний.

Колориметричний метод ґрунтується на використанні спеціальних одно- або двокольорових індикаторів, при додаванні яких до розчину останній набуває забарвлення. Ці індикатори (найчастіше – мета-нітрофеноли) являють собою слабкі кислоти, які забарвлені в дисоційованому стані, а в недисоційованому безбарвні. При цьому інтенсивність забарвлення пропорційна ступеню дисоціації індикатора, який залежить від рН розчину.

Точність колориметричних методів обмежена і ними користуються в разі відсутності можливості використання приладів (в польових умовах).

При визначенні користуються набором ампул-еталонів з відомими значеннями рН розчинів, в які введений відповідний індикатор. Визначення виконують підбором ампули-еталона з відомим рН, колір якого збігається з кольором досліджуваної проби води. Визначення кольорів проводять у компараторі.

Електрометричний метод визначення рН ґрунтується на вимірюванні електрорушійної сили (ЕРС) електрохімічного ланцюжка, складеного з проби води, скляного електрода і електрода порівняння. Цим методом досягається стандартне відхилення при визначенні рН = 0,05 чи менше (ISO 10523).

Під час електрометричного визначення рН використовують лабораторний рН-метр зі скляним електродом вимірювання та хлорсрібним електродом порівняння. При зануренні скляного електрода у розчин між поверхнями кульки скляного електрода і розчину виникає обмін іонами, внаслідок якого іони літію в зовнішніх шарах скла заміщуються іонами водню, скляний електрод стає водневим. Між поверхнею скла і аналізованим розчином виникає різниця потенціалів (ЕРС), пропорційна рН розчину.

1. Методика визначення рН розчину електрометричним методом

Вимірювання рН води необхідно проводити якнайскоріше після відбору проби, оскільки рН швидко змінюється через протікання різних хімічних, фізичних і біохімічних процесів у пробі.

Для вимірів застосовують лабораторний рН-метр.

Перед визначенням електроди ретельно промивають дистильованою водою та просушують паперовим фільтром.

Визначають температуру за показаннями термометра рН-метра і ручкою “Температура розчину” виставляють її значення. Опускають електроди в склянку з досліджуваною водою, натискають кнопку діапазону вимірювання “1 – 14” та за нижньою шкалою приладу визначають рН в першому наближенні (грубо). Натискають кнопку відповідного діапазону рН та знаходять його значення за однією з верхніх шкал з точністю до 0,05. Після закінчення визначення рН електроди занурюють в склянку з дистильованою водою.

3. Аналіз мінеральної води на вміст НСО₃^- та СО₃^2- титриметричним методом

Карбонатна лужність визначається вмістом у воді тільки аніонів вугільної кислоти, тобто іонів НСО₃^- і СО₃^2-, Вона відповідає кількості кислоти, витраченої на титрування проби води до рН-4,5. Карбонатну лужність виражають у ммоль-eкв НСО_з^-/дм³ або в мг НСО₃^-/дм³.

рН-Потенціометричне визначення

Принцип методу. Іони C0₃^2- та НСО₃^- переводять у молекули вугільної кислоти титруванням розчином сильної кислоти:

Відповідно до значення першої константи дисоціації вугільної кислоти, практично повністю (на 99 %) утворюється H₂CO₃ при досягненні рН 4,4, що відповідає точці еквівалентності. Якщо досліджувана вода має рН > 8,3 (в разі добавляння фенолфталеїну з'являється рожеве забарвлення), то титрується сума іонів . Якщо ж вода має рН < 8,3, то цим методом визначається концентрація тільки іонів НСО₃^-.

Метод потенціометричного титрування придатний для аналізу безбарвних, забарвлених і каламутних вод лужністю від 0,5 мг НСО₃^-/дм³ і більше.

Методика визначення. Готують рН-метр до роботи, як описано в інструкції до приладу. Перед вимірюванням склянку для титрування, електроди, термометр та магнітні мішалки споліскують досліджуваною водою. Для аналізу беруть 100 см^ води. Якщо лужність досліджуваної води більша за 200 мг НСО₃^-/дм³. то для аналізу беруть 10, 25 або 50 см^ води і доводять її об'єм до 1О0 см³ прокип'яченою бідистильованою водою, вільною від СО_{2 .}

Пробу води титрують розчином соляної кислоти концентрацією 0,05 або 0,02 моль-екв./дм³ із мікробюретки за перемішування її магнітною мішалкою. Титрування закінчують, коли досягається значення рН 4.0 ± 0,05.

Лужність води обчислюють за рівняннями:

ммоль-екв НСО₃^-/дм³

мг НСО₃^-/дм³

.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов реферата