3.Определение содержания аммиака и ионов аммония

Реактивы и растворы.

1.Основной стандартный раствор хлорида аммония, содержа­щий в 1 мл 1 мг NН₄⁺. На аналитических весах берут навеску 2,9650 г химически чистого NH₄Cl и растворяют в мерной колбе на 1 л дистиллированной водой, постепенно доводя объем раствора до метки. Раствор хранят в склянке из темного стекла в течение года, если нет помутнения, хлопьев, осадка.

2. Рабочий стандартный раствор 5 мл основного стандартного раствора помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл и доводят до метки дистиллированной водой. В 1 мл этого раствора содержится 0,05 мг NH₄⁺. Раствор применяют свежеприготовленным.

3. Раствор сегнетовой соли. 50 г КNаС₄Н₄О_б•4H₂O растворяют в дистиллированной воде при нагревании, доводят объем до 100 мл. Прибавляют 5 мл реактива Несслера. После осветвления раствор не должен содержать ион NH₄⁺ , в противном случае добавляют еще 2-3 мл реактива Несслера.

4. Реактив Несслера.

Посуда и оборудование.

1.Фотоэлектроколориметр КФК-2.

2. Конические колбы на 250 -300 мл - по числу проб.

3. Мерный цилиндр или мерная пипетка на 50 мл.

4. Пипетки: на 1 мл 1 шт (градуированная) для стандартного раствора NH₄Cl; на 1 мл 2 шт. для реактива Несслера и раствора сегнетовой соли.

Принцип определения основан на способности аммиака и ионов аммония образовывать окрашенные в желтый цвет комплексные соединения с реактивом Несслера (щелочной раствор тетраиодомеркурата (II) калия):

2K₂  HgJ₄ + 4KOH + NH₄⁺ = NH₂Hg₂OJ + 7KJ + 3H₂O (44)

2K₂HgJ₄ + 3KOH + NH₃ = NH₂Hg₂OJ + 7KJ + 2H₂O (45)

Интенсивность окраски раствора, пропорциональная массовой концентрации NН₃⁺ и NH₄⁺, измеряется на фотоэлектроколориметре при длине волны 400-425 нм. При очень большом содержании в воде NН₃ и NH₄⁺ выпадает красно-бурый осадок.

Ориентировочно оценить содержание аммонийного азота можно при визуальном осмотре окраски растворов реактивом Несслера.

Цвет раствора ( при рассмотрении сбоку)	Содержание аммонийного азота, мг/дм3
Нет Чрезвычайно слабо-желтоватое Очень слабо-желтоватое Слабо-желтоватое Светло-желтоватое Желтоватое Мутноватое, резко желтое Интенсивно-бурое, раствор мутный	<0,04 0,2 0,4 0,8 2 4 8 20

Ход определения. К 50 мл исследуемой пробы (или к меньшему объему, содержащему не более 0,15 мг/дм³ аммонийного азота и разбавленного дистиллированной водой до 50 мл) прибавляют 1 мл раствора сегнетовой соли, перемешивают, затем до­бавляют 1 мл реактива Несслера и снова перемешивают. Через 10 минут фотометрируют при длине волны 400-425 нм по отношению к раствору сравнения (дистиллиро­ванная вода, в которую добавлены те же реактивы, что и в анализируемую пробу).

Массовую концентрацию NН₃ и NН₄⁺ находят по градуировочному графику.

Построение градуировочвого графика. В мерные колбы вместимостью 50 мл вносят 0; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0, 1,5; 2,0; 3,0 мл рабочего раствора хлорида аммония и дово­дят до метки дистиллированной водой. Получают растворы с содержанием NН₄⁺ 0; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0 мг/дм³.

Далее проводят анализ и фотометрируют, как и при исследовании пробы.

По полученным результатам строят градуировочный график, откладывая по оси абсцисс массовую концентрацию NН₄⁺ в мг/дм³, а по оси ординат - соответствующие значения оптической плотности. График должен иметь прямолинейный характер.

Обработка результатов. В случае если объем пробы, взятый для анализа со­ставляет меньше 50 мл, то концентрация аммонийного азота вычисляется по форму­ле:

X = (C50)/V,

где С - массовая концентрация NН₄⁺ найденная по градуировочному графику, мг/дм³; V - объем пробы, взятый для анализа, мл; 50 - объем стандартного раствора, мл.

За окончательный результат анализа принимают среднее арифметическое ре­зультатов двух параллельных определений, допускаемые расхождения между кото­рыми не должны превышать 10%.

Отчет. Отчет по данной лабораторной работе состоит в устном собеседовании с преподавателем. Результаты измерений представляются по установленной форме.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие соединения азота растворены в воде?

1. Какой метод лежит в основе определения азотсодержащих биогенных веществ?

3. Каков принцип определения содержания нитритов в воде? 4. Каков принцип определения содержания нитратов в воде?

5. Каков принцип определения содержания аммонийного азота в воде в воде?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТАЯ № 15

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ СОЕДИНЕНИЙ КРЕМНИЯ В ВОДЕ

Цель работы. Научиться определять содержание соединений кремния в воде и осуще­ствлять первичную обработку результатов.

Реактивы и растворы.

1. Стандартный раствор хромата калия. Перед приготовлением раствора соль К₂Сr₂O₄ высушивают до постоянной массы при температуре 100-105°С. Затем на аналитических весах взвешивают 1,347 г химически чистого К₂Сr₂O₄ и растворяют навеску в мерной колбе на 1 л дистиллированной водой. 1 мл полученного раствора соответствует по окраске 0,1 мг кремния. Если хотят содержание кремния в природной воде выразить в ви­де SiO₂, то готовят стандартный раствор следующим образом. В мерной колбе вме­стимостью 1 л растворяют 0,6 г соли К₂Сr₂O_4. 1 мл такого раствора соответствует окраске 0,1 мг SiO₂.

2. 1%-ный раствор буры Na₂B₄O₇•H₂O.

3. 10%-ный раствор молибдата аммония. Для приготовления этого раствора в цилиндр на 100 мл помещают 10 г кристаллического реактива (NH₄₎₆Mo₇O₂₄•4H₂O и растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды на холоде. Когда через некоторое время весь реактив растворится, объем раствора доводят до 100 мл. Реактив можно хранить не больше недели.

4. 50%-ный раствор H₂SO₄. К 50 мл дистиллированной воды осторожно небольшими порциями приливают 50 мл концентрированной серной кислоты. Раствор помещают в капельницу.

Посуда и оборудование

1. Фотоэлектроколориметр КФК-2.

2. Конические колбы вместимостью 250-300 мл (по числу пробу).

3. Мерный цилиндр или мерная пипетка на 100 мл.

4. Пипетки мерные: на 2 мл 1 шт. (для молибдата аммония); 10 мл (градуированная) 1 шт. (для стандартного раствора хромата калия).

Общие сведения. Кремний относится к числу биогенных элементов, необходимых для развития водорослей, в первую очередь диатомовых. Кремний присутствует в воде в виде минеральных и органических соединений. Форма содержания кремния зависит от величины рН природной воды. В щелочных водах кремний содержится в виде SiO₃^2–, в кислых в виде гидратированного оксида кремния SiO₂•nH₂O. В большинстве природных вод кремний находится в коллоидном состоянии. Соотношение между различными формами кремния в природных водах очень сложно, поэтому обычно определяют суммарное содержание кремния в воде.

Для определения содержания кремния в воде используют фотоколориметрический метод.

Принцип определения содержания кремния в воде основан на его способности образовывать с молибдатом аммония (или другими солями молибденовой кислоты) в присутствии минеральных кислот комплексное соединение – кремнемолибденовую кислоту SiO₂•12MoO₃•nH₂O, окрашенную в желтый цвет. Интенсивность окраски полученного раствора определяют фотоколориметрически по отношению к окраске раствора хромата калия, имитирующего окраску кремнемолибденовой кислоты.

Метод применим для слабоокрашенной и содержащей малое количество взвесей воды. В противном случае необходимо уменьшить цветность воды одним из существующих методов и отфильтровать воду с большим количеством взвешенных частиц.

Ход определения. К 100 мл исследуемой пробы воды добавляют 2 мл 10%-ного раствора молибдата аммония и 4 капли 50%-ого раствора серной кислоты. Перемешивают и фотометрируют с синим светофильтром по отношению к контрольному образцу (100 мл дистиллированной воды, в которую добавлены те же реактивы, что и в исследуемую пробу) в кювете с толщиной слоя 5 см.

Построение градуировочного графика. В мерные колбы на 100 мл вносят 0,0;0,1;0,3;0,5;1,0;2,0;5,0;10,0 мл стандартного раствора K₂CrO₄, затем в каждую добавляют по 50 мл раствора буры и доводят объем жидкости во всех колбах дистиллированной водой до 100 мл, перемешивают и определяют оптическую плотность с синим светофильтром в кювете 5 см. По полученным данным строят градуировочный график.

КОНТРОЛЬНЫЕВОПРОСЫ

1. В каком виде встречаются в воде соединения кремния?

2. Каков принцип определения кремния в природных водах?

3. Чем можно заменить при определении стандартный раствор кремния в воде?

4. Как рассчитать содержание кремния в воде?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 16

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ СУХОГО ОСТАТКА В ВОДЕ

Цель работы. Научиться определять сухой остаток и осуществлять первичную обра­ботку результатов.

Посуда и оборудование.

1. Фарфоровые чашки диаметром 7,5 см - по числу проб во­ды.

2. Мерные цилиндры на 100 и 200 мл.

3. Конические колбы на 250-300 мл по числу проб.

4. Плотные бумажные фильтры.

5. Водяная баня, желательно с количеством гнезд по числу проб.

6. Нагревательные приборы.

7. Аналитические весы. 8.Сушильный шкаф.

9. Эксикатор.

Общие сведения. Об общем количестве веществ, растворенных в воде, можно судить по величине так называемого сухого остатка, который получают путем выпа­ривания профильтрованной пробы воды, ее высушивания при температуре 105°С и последующего взвешивания. Результаты определения суммы растворенных веществ выражают в миллиграммах на 1 л воды.

Ход определения. Берут 150-250 мл исследуемой воды (в зависимости от вели­чины предполагаемого сухого остатка) и фильтруют через плотный бумажный фильтр. Для удаления взвешенных частиц фильтры должны быть обработаны горячей дистиллированной водой. Первые порции фильтрата отбрасывают (20-30 мл). Затем отбирают 100-200 мл фильтрата в коническую колбу. Из колбы фильтрат постепенно прибавляют в фарфоровую чашку, помещенную на водяную баню и выпаривают до­суха. Выпаривание пробы должно происходить без кипения. Чашки перед помеще­нием в них проб для выпаривания должны быть хорошо вымыты, высушены в су­шильном шкафу при температуре 105°С до постоянной массы и взвешены на анали­тических весах.

После выпаривания проб чашки с сухим остатком помещают в сушильный шкаф, где высушивают до постоянной массы при температуре 105°С.

После высушивания (перед взвешиванием) чашки с сухими остатком охлаждают и хранят в эксикаторе.

После охлаждения чашки с остатками взвешивают на аналитических весах.

Вычисление результатов. Расчет сухого остатка ведут по формуле:

Q = (а₁ – a₀)1000/V мг/л, (46)

где а₀ - масса пустой чашки, мг; a₁ - масса чашки с сухим остатком, мг; V- объем фильтрата исследуемой воды, выпаренный в чашке, мл; 1000 коэффициент пересчета результатов анализа на 1 л исследуемой воды.

Отчет. Отчет по данной лабораторной работе состоит в устном собеседовании с преподавателем. Результаты измерений представляются по установленной форме.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что характеризует величина сухого остатка?

2. Для чего перед определением сухого остатка проводят фильтрование проб?

3. Каков принцип определения сухого остатка?

4. Как рассчитать величину сухого остатка в исследуемой воде?

ПРИЛОЖЕНИЯ

Перечень лабораторных работ и практических занятий для студентов специальности «Водные биоресурсы» дневной и заочной формы обучения

№ п/п	Название лабораторной работы или практического занятия	Количество часов
		по дневно-му отд.	по заочн. отд.
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17.	Методы и техника лабораторного анализа воды. Оптические методы анализа воды. Принцип работы и устройство КФК-2. Определение физических свойств воды в лабораторных условиях. Определение содержания различных форм угольной кислоты в воде. Определение содержания гидрокарбонатных ионов и щелочности воды. Определение окисляемости воды перманганатным методом. Определение общей жесткости воды. Определение содержания кальция (Са2+) и магния (Mg2+) в воде. Определение содержания хлоридов в воде. Определение содержания сульфитов в воде. Определение водородного показателя (рН) природной воды. Определение содержания соединений фосфора в воде. Определение содержания соединений железа в воде. Определение содержания различных форм азота в воде. Определение содержания соединений кремния в воде. Определение сухого остатка. Итоговое занятие. Решение задач.	2ч 2ч 2ч 2ч 2ч 2ч 2ч 2ч 2ч 2ч 1ч 2ч 2ч 3ч 2ч 2ч 2ч	1ч 1ч 2ч - 2ч - 2ч - - - - - - 2ч - - -
	Всего:	36ч	10ч

Таблица 1

Таблица 1

Результаты гидрохимических определений объемным методом

№ п/п	Водоем	№ станции	Горизонт, м	№ пробы	Определяе- мое	Дата выполнения анализа	Объем воды, взятый для анализа	Отсчет по бюретке, мл			Молярная концентрация эквивалентна раствора или титр		Результат определения		Определе-ние произ-водил (подпись)	Приме-чание
								началь-ный	конеч-ный	разность	Приблизитель-ное значение	поправка
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17

Таблица 2

Результаты гидрохимических определений колориметрическим методом

№ п/п	Водоем	№ станции	Горизонт, м	№ пробы	Определяе- мое	Дата выполнения анализа	Объем воды, взятый для анализа	Отсчет по бюретке, мл			Молярная концентрация эквивалентна раствора или титр		Результат определения		Определе-ние произ-водил (подпись)	Приме-чание
								началь-ный	конеч-ный	разность	Приблизитель-ное значение	поправка
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17

Таблица 3

№ п/п	Водоем	№ станции	Горизонт, м	№ пробы	Дата выпол-нения анализа	Объем воды, взятый для анализа	Объем раствора, мл			Молярная концентра- ция эквивалентна раствора KMnO4		Резуль-тат опреде-ления	Определе- ние произ-водил (подпись)	Приме-чание
							KMnO4,добав-ленный в пробу до кипяче-ния	H2C2O4, добав-ленный в пробу	KMnO4, пошед-ший на титро-вание	Приблизитель-ное значение	поправка
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15

Результаты определения окисляемости перманганатным способом

Список рекомендуемой литературы

1.Никаноров А.М. Гидрохимия. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 351 с

2.Алекин О.А. Основы гидрохимии. - Л.: Гидрометеоиздат, 1970. - 442 с.

3. Берникова Т.А. Гидрология и промысловая океанология. - М: Пищевая промышленность, 1980. - 240 с.

4. Шишкина Л.А. Гидрохимия. - Л.:Гидрометеоиздат, 1974. - 287 с. З.Строганов Н.С., Бузинова Н.С. Практическое руководство по гидрохимии. - 2-е изд. - М.: МГУ, 1980. - 196 с.

6.Горев Л.И., Пелешко В. И. Методика гидрохимических исследований - Киев: Вища школа, 1985. - 212 с.

7. Берникова Т.А., Демидова А.Г.. Дубравин В.Ф. Лабораторный практикум по гидрологии,- М.: Легкая и пищевая промышленность. 1984. - 176 с.

8. Океанографические таблицы. - 4-е изд. - Л.: Гидрометеоиздат, 1975. - 477 с.

Гидрохимия в Интернете.

1. http:// www.yandex.ru / (поисковая система).

2. http:// www.qooqle.ru (поисковая система).

3. http:// www.anriintern.com/chemistry. Хімічна література.

4. http:// www.chemport.ru . Хімічній портал. Довідники.

5. http:// www.chemister.fannet.ru. /Books/ Chembooks. Хімічна література.

6. http://chembook.harod.ru. Хімічна література.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Введение 3

2. Лабораторная работа № 1.Методы и техника лабораторного

анализа воды. 4

3. Лабораторная работа № 2.Оптические методы анализа воды. Определение концентрации вещества в растворе с помощью фотоэлектроколориметра. 12

4. Лабораторная работа № 3.Определение физических свойств воды в лабораторных условиях. 20

5. Лабораторная работа № 4. Определение содержания различных форм угольной кислоты в воде 25

6. Лабораторная работа № 5. Определение содержания в воде гидрокарбонатных ионов и щелочности воды. 29

7. Лабораторная работа № 6. Определение окисляемости воды перман- ганатным способом. 31

8. Лабораторная работа № 7. Определение жесткости воды. 34

9. Лабораторная работа № 8. Определение содержания кальция и магния в воде. 37

10. Лабораторная работа № 9. Определение содержания хлоридов в воде. 38

11. Лабораторная работа № 10. Определение содержания сульфатовов в

воде. 41

12. Лабораторная работа № 11. Определение водородного показателя

природной воды. 44

13.Лабораторная работа № 12. Определение содержания соединений, фосфора в воде. 47

14. Лабораторная работа № 13. Определение содержания соединений железа в воде. 50

15. Лабораторная работать 14. Определение содержания минераль- ных азотсодержащих веществ в воде. 52

16. Лабораторная работа № 15. Определение содержания соединений кремния в воде. 59

17. Лабораторная работа № 16. Определение содержания сухого остат- ка в воде. 61

18. Приложения. 63

19. Список рекомендуемой литературы. 65

© Ерж Борис Васильевич,

Головач Галина Ивановна,

Андрейкина Нина Ивановна.

ГИДРОХИМИЯ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению лабораторных работ

для студентов направления 6.090201

«Водные биоресурсы и аквакультура»

дневной и заочной форм обучения

Тираж 60 экз. Подписано к печати _________________

Заказ __________ Объем _________3,37____________п.л.

Издательство «Керченский государственный морской технологический университет»

98309, г. Керчь, ул. Орджоникидзе, 82.

64