Иодометрическое определение кислорода .
(метод Винклера)
Назначение метода. Метод предназначен для анализа неокрашенных или слабоокрашенных вод с содержанием кислорода выше 0,05 мг О/дм3.
Принцип метода. Метод основан на взаимодействии хлористого марганца с растворенным в воде кислородом в щелочной среде. При добавлении к пробе воды, содержащей кислород, определенного количества раствора хлористого марганца (МnСl2) и смеси растворов гидроокиси натрия и йодистого калия (NaOH + KJ) образуется гидрат закиси марганца Мn (ОН)2 - осадок белого цвета, который окисляясь кислородом пробы до гидрата окиси четырехвалентного марганца, приобретает бурый цвет:
МпС12+2NaОН=Мп (ОН)2 +2NаС1 белый осадок (1)
2Мп (ОН)2 + 02 =2МпО (ОН)2 бурый осадок (2)
Количество образовавшегося четырехвалентного марганца эквивалентно содержащемуся в воде растворенному кислороду.
Реакции (1) и (2) называют фиксацией растворенного кислорода, их производят непосредственно после отбора пробы. При дальнейшей обработке пробы с осадком Мп (ОН)2 серной кислотой происходит окрашивание пробы в желтый цвет и растворение бурого осадка.
О количественном содержании кислорода можно визуально следить по интенсивности желтой окраски (чем интенсивнее желтый цвет, тем выше содержание кислорода).
Ход определения кислорода
1. Отбор пробы производится из батометра или другого прибора через резиновую трубку с зажимом в тарированную кислородную склянку. Предварительно склянку ополаскивают исследуемой водой, а затем заполняют доверху и дают воде перелиться через край горла склянки в объеме, примерно, равном объему склянки. Надо следить, чтобы с водой в бутылку не попали пузырьки воздуха. Затем трубку вынимают, не закрывая крана батометра, Одновременно измеряют и записывают показания термометра, вмонтированного в батометр с целью определения температуры воды. Проба не должна иметь пузырьков воздуха.
2.Фиксация растворенного кислорода. В склянку с отобранной пробой приливают последовательно 1 мл МпС12 и 1 мл NаОН+KI. При вливании раствора пипетку погружают почти до середины склянки и по мере выливания поднимают вверх. После добавления реактивов склянку быстро закрывают, чтобы не образовались пузырьки воздуха, тщательно перемешивают и оставляют до полного осаждения (не менее 10 минут, но не более 10 суток).
3.Определение кислорода в пробе
а) В склянку с осевшим осадком вводят пипеткой, не касаясь и не взмучивая осадка, 4 мл Н2SО4 (2:3). Закрывают склянку пробкой и содержимое перемешивают. Вытеснение из склянки части прозрачной жидкости значения не имеет. Осадок в бутылочке растворяется и исследуемая вода (при наличии в ней кислорода) приобретает желтый цвет различной интенсивности.
б)Содержимое бутылочки переносят в коническую титровальную колбу объемом 250 мл и титруют 0,01N Nа2S2O3 до светло-желтой окраски, после чего прибавляют в колбу 3-5 капель 1% крахмала. Раствор приобретает синий цвет. Титрование пробы продолжают до полного обесцвечивания раствора, тщательно перемешивая. Полное обесцвечивание раствора указывает на окончание титрования.
в) Полученный результат (количество 0,01N Nа2S2O3, мл, пошедшее на титрование пробы воды), записывается.
|
Место отбора пробы |
Номер бутылочки |
Объем воды в бутылочке, мл |
Кол-во Na2S2O3, пошедшее на титрование, мл |
Нормаль ность Na2S2O3 |
Содержание кислорода в пробе, мг/л |
|
Точка 1 |
15 |
121 |
1,7 |
0,011 |
1,26 |
4.Определение нормальности гипосульфита (тиосульфата). Раствор гипосульфита (Nа2S203) является нестойким, поэтому необходимо определять его нормальность.
В коническую титровальную колбу на 250 мл приливают с помощью пипетки (точно!) 10 мл 0,01N раствора К2Сr207, добавляют 1-2 мг порошка KI и затем 2 мл Н2SО4 (2:3)
Этот раствор ставят в темное место на 2-3 минуты, после чего в колбу приливают 80-90 мл воды, содержимое тщательно перемешивают и титруют раствором гипосульфита (аналогично определению кислорода в пробе). Титрование повторяют 2-3 раза и, если расхождение между параллельными определениями не превышает 0,05 мл, берут среднеарифметическое значение.
Нормальность Nа2S203 определяют по формуле:
N=N1 * n / a , (3) где
N - нормальность Nа2S203;
N1 - нормальность раствора К2Сr207;
n- объем (мл) К2Сr207;
а- объем (мл) раствора гипосульфита (мл), пошедший на титрование
Определение содержания кислорода Ск (мг 0 /л):
Cx = 8 * n * N* 1000 / V-2 , (4) где
n- количество мл Nа2S203, пошедшее на титрование
N-нормальность гипосульфита (Nа2S203);
V-объем кислородной склянки (мл)
2 -объем пробы воды, вылившийся при фиксации кислорода, мл
8 - эквивалентный вес кислорода
Пересчет концентрации растворенного в воде кислорода (C), выраженной в мг/дм3 на концентрацию в процентах насыщения производят по формуле:
C=Cx · 100/Co, где
Сх - концентрация кислорода, определенная экспериментально, мг/л;
Со- нормальная концентрация при данной температуре (см.таблицу- вкладыш)
Реактивы.
1.Раствор хлористого марганца MnCl2, х.ч. 210 г MnCl2*4H2O растворяют в 200 мл дистиллированной воды. Раствор фильтруют и доводят объем раствора до 500 мл дистиллированной водой.
Вместо MnCl2*4H2O может быть использован MnSO4*4H2O в количестве 240 г или MnSO4*2H2O в количестве 200 г, который готовят таким же образом как MnCl2*4H2O.
2. Щелочной раствор иодида. 15 г KJ (или 13,6 г NaJ) х.ч. растворяют в 20 мл дистиллированной воды и 50 г NaOH (или 70 г KOH) х.ч. растворяют в 50 мл дистиллированной воды. Полученные растворы смешивают и общий объем доводят до 100 мл в мерной колбе. Если раствор мутный, то его можно профильтровать или дать отстояться в течение 10-20 дней, после чего прозрачный раствор сливают через сифон.
Щелочной раствор иодида следует хранить в склянке из темного стекла с резиновой пробкой в темном месте.
3.Раствор гипосульфита(тиосульфата) натрия (Na2S2O3) 0,01 н. Готовят из фиксанала путем растворения содержимого ампулы в мерной колбе 1 л. Полученный раствор имеет нормальность 0,1. Затем 100 мл 0,1 н раствора Na2S2O3 разбавляют дистиллированной водой в мерной колбе 1 л. Полученный раствор имеет нормальность 0,01. Нормальность гипосульфита периодически проверяют.
4. Раствор двухромовокислого калия K2Cr2O7. Готовится из фиксанала
(см. приготовление Na2S2O3 0,01н). В случае отсутствия фиксанала для приготовления 0,01н. K2Cr2O7 отвешивают 0,4904 г K2Cr2O7 и растворяют дистиллированной водой в мерной колбе объемом 1 л.
5. Раствор серной кислоты (2:3). Готовится путем приливания 200 мл H2SO4 к 300 мл дистиллированной воды.
6. Раствор крахмала (C6H10O5) 1%. 1 г растворимого крахмала растворяют в небольшом количестве холодной воды и затем его вливают в кипящую воду при постоянном помешивании (общий объем раствора 100 мл).Обычно крахмал готовят перед работой. Длительное время раствор не используется