Реферат: Анализ азота и его соединений

Округление результатов

Диапазон, мг/л	0,10-1,00	1,0-2,0	2,0-5,0	5,0-10,0
Округление .......
в мг/л	0,05	0,1	0,2	0,5
в мг-экв/л	0,001	0,002	0,005	0,01

 

Колориметрическое определение с салицилатом натрия

 

Определение основано на реакции нитратов с салицилатом на­трия в среде серной кислоты, где образуются окрашенные в желтый цвет соли нитросалициловой кислоты. Без разбавления можно опре­делять от 0,1 до 20 мг   в 1 л воды.

Мешающие влияния. Коллоидные органические и окрашенные вещества, присутствующие в пробе, мешают определению. Их уда­ляют так же, как и при определении нитратов с фенолдисульфоновон кислотой (см. выше).

Если сухой остаток после прибавления серной кислоты окра­сится растворенными органическими веществами, то этот метод неприменим.

Определению мешают хлориды в количествах, превышающих 200 мг/л. Их удаляют способом, изложенным при определении нитратов с фенолдисульфоновой кислотой (см. там же).

Железо мешает определению в количестве, превышающем 5 мг/л. Мешающее влияние большой концентрации железа или других катионов можно устранить фильтрованием через катионит.

Нитриты оказывают влияние на определение нитратов при содержании их, превышающем 1-2 мг!л. Содержание 20 мг  в 1 л повышает найденный результат при определении нитратов на 1 мг/л. Нитрит-ионы в количестве более 2 мг/л следует удалять выпариванием 20 мл пробы досуха на водяной бане с добавлением 0,05 г сульфата аммония.

 

Аппаратура

Фотометр с фиолетовым светофильтром ( = 410 нм). Кюветы с толщиной слоя 1-5 см или набор цилиндров Несслера емкостью 50 мл. Водяная баня.

 

Реактивы.

Салицилат натрия, 0,5%-ный водный раствор (всегда свежеприготовленный).

Серная кислота ч. д. а., концентрированная, свободная от нитратов.

Едкий натр, приблизительно 10 н. раствор. Растворяют 400 г NaOH ч. д. а. в дистиллированной воде и после охлаждения доводят до 1 л.

Нитрат калия, стандартный раствор, содержащий в 1 мл 0,100 мг  (при­готовление - см. стр. 138).

Рабочий раствор. Разбавляют 10,0 мл предыдущего раствора дистил­лированной водой до 100 мл, всегда применяют свежеприготовленный раствор, 1 мл раствора содержит 0,010 мг .

Калибровочная кривая. Готовят стандарты, содержащие 0; 0,5; 1,0, 2,0. 5,0; 10,0; 20 мг  в 1 л. Для этого берут 0; 0,5; 0,2 мл рабочего раствора нитрата калия и доводят дистиллированной водой до 10 мл, как описано ниже, затем строят калибровочный график в координатах оптическая плотность - кон­центрация нитрат-иона.

Шкала стандартов. Для визуальной колориметрии в цилиндрах Несслера при­готавливают окрашенные стандартные растворы объемом 50 мл, обработанные, как указано ниже, например, для ряда 0; 0,2; 0,5; 1,0; 2,0; 4.0* 6,0; 8,0; 10,0 мг  в 1 л (0; 0,2; 0,5 и т. д. мл рабочего раствора доводят до 10 мл дистиллированной водой).

Ход определения. К 10 мл пробы прибавляют 1 мл раствора салицилата натрия и выпаривают в фарфоровой чашке на водяной бане досуха. После охлаждения сухой остаток увлажняют 1 мл серной кислоты и оставляют на 10 мин. Содержимое чашки разба­вляют дистиллированной водой, переносят количественно в мерную колбу емкостью 50 мл, прибавляют 7 мл 10 н. раствора едкого натра, доводят дистиллированной водой до метки и тщательно переме­шивают. После охлаждения до комнатной температуры вновь доводят объем до метки и окрашенный раствор колориметрнруют. В те­чение 10 мин после прибавления раствора едкого натра окраска не изменяется. Из найденных значений оптической плотности вычитают оптическую плотность холостой пробы (приготовленной тем же спо­собом с дистиллированной водой) и по калибровочному графику находят содержание нитрат-ионов.

Расчет. Расчет такой же, как и при определении нитратов с фе- нолдисульфоновой кислотой.

Округление результатов. Результаты округляют так же, как и в методе определения нитратов с фенолдисульфоновой кислотой.

 

Полярографическое определение

Нитраты восстанавливаются на ртутном капельном электроде в слабокислой среде при каталитическом действии ионов уранила. Фоном служит раствор хлорида калия и соляной кислоты, который содержит небольшое количество уранилацетата.

При полярографировании фона образуются две волны, первая из которых соответствует восстановлению урана (VI) до урана (V) с потенциалом полуволны -0,18 в по отношению к насыщенному каломельному электроду (НКЭ). Вторая волна соответствует вос­становлению урана (V) до урана (IV) с потенциалом полуволны -0,94 в по отношению к НКЭ. В присутствии нитратов вторая волна повышается. При каталитическом характере электродной реакции повышение ее не пропорционально концентрации нитратов в рас­творе, однако в определенном диапазоне концентраций зависи­мость высоты волны от концентрации нитратов почти линейна.

Повышение второй полярографической волны урана, вызванное присутствием нитратов, зависит также от концентрации ионов уранила в рабочем электролите. С увеличением их концентрации полярографическая волна повышается. Границы линейной зависи­мости высоты волны от концентрации нитратов изменяются с изме­нением концентрации урана. Поэтому необходимо точно соблюдать Указанные в методике прописи концентрации.

Описанным методом можно определять не менее 1 мг  в 1 л. Оптимальная концентрация от 5 до 30 мг  в 1 л воды.

Мешающие влияния. Нитриты полярографически определяются так же, как и нитраты. Мешающее влияние нитритов можно не учи­тывать, если концентрация их незначительна (менее 0,2 мг/л), при более высоких концентрациях надо из полученного результата вы­честь отдельно определенное содержание нитритов в пробе (1 мг  равен 1,35 мг ).

Определению нитратов мешают также элементы, которые вос­станавливаются на капельном ртутном электроде при потенциалах, близких к потенциалу полуволны второй волны урана. Оказывают влияние элементы, которые восстанавливаются при более положи­тельных потенциалах.

Повышенное содержание органических веществ оказывает не­благоприятное влияние на форму полярографической волны, сокра­щает верхний участок кривой и не дает возможности точно измерить высоту волны. Поэтому нельзя полярографически определять ни­траты в пробах сточных или сильно загрязненных природных вод, содержащих большие количества органических веществ.

Пробы, имеющие щелочную или сильнокислую реакцию, перед определением необходимо нейтрализовать 1 н. раствором едкого натра или соляной кислотой по метиловому оранжевому. Присут­ствие его не мешает определению. При расчете необходимо учиты­вать изменение объема пробы.

Ошибки, которые могут возникнуть вследствие неодинаковой концентрации ионов уранила в исследуемом и в стандартных рас­творах, необходимо заранее исключить путем очень точного изме­рения раствора фона и пробы.

 

Аппаратура

Полярограф.

Полярографические ячейки.

Баллон со сжатым азотом.

Промывалки для удаления следов кислорода из азота, наполненные амальгамой цинка и раствором соли хрома (III) в соляной кислоте или насыщенным раствором -антрахинонсульфоната натрия в 10%-ном растворе едкого натра.

 

Реактивы

Фон. Растворяют 37,28 г. хлорида калия ч. д. а, в 400 мл дистиллированной воды, приливают 5 мл концентрированной соляной кислоты ч. д. а. и прибавляют 0,212 г уранилацетата UO2(CH3COO)2·2H2О ч. д. а.; раствор доводят дистиллиро­ванной водой до 500 мл.

Нитрат, калия, стандартный раствор, содержащий в 1 мл 0,100 мг  (при­готовление см. «Колориметрическое определение с фенолдисульфоновой кислотой»).

В мерную колбу емкостью 1 л помещают 300 мл приготовленного раствора и доводят дистиллированной водой до метки. В 1 мл раствора содержится 0,030 мг . Для построения калибровочного графика следует применять свеже­приготовленный раствор.

Калибровочная кривая. Для построения калибровочного графика используют стандартные растворы с концентрациями 0; 1,0; 3,0; 6,0; 9,0; . .; 27,0; 30,0 мг  в 1 л 0; 3,33, 10; 20; 30; . .; 90-100 мл. Для этого рабочий стандартный раствор разбацляют до 100 мл дистиллированной водой и обрабатывают так же, как при анализе пробы.

Строят два калибровочных графика. Один -для концентраций от 0 до 12 мг  в 1 д, другой - для концентраций от 0 до 30 мг  в 1 л. Чувствительность выбирают так, чтобы при высотах волн, изморенных для наиболее концентрирован­ных растворов обоих рядов (12 и 30 мг!л), была максимально использована высота регистрационной бумаги.

Графики периодически проверяют (анализируя стандартные растворы) и строят новые графики для нового фона.

Ход определения. В полярографическую ячейку отмеривают пипеткой 15,0 мл или меньший объем пробы, доведенный до 15,0 мл дистиллированной водой, и при помощи микробюретки прибавляют 1,00 мл фона. Растворенный «недород удаляют, продувая раствор азотом. Полярографическую кривую строят, начиная от значений потенциалов     -0,6 в по отношению к донной ртути.

Чувствительность, высота ртутного столба и способ измерения высоты волны должны быть такими же, как и при калибровании электрода. Отклонение от температуры калибрования допускается в пределах ±2° С. По найденной высоте полуволны, пользуясь калибровочным графиком, определяют содержание нитрат-ионов.

Расчет. Содержание нитрат-ионов в мг!л (х) и в мг-екв/А (у) вы­числяют по формулам:

где с - концентрация нитратов, найденная по калибровочному графику, мг/л; V1 - объем первоначальной пробы, взятой для разбавления, мл; V2 - объем пробы после разбавления, мл; 62 - эквивалент .

 

Округление результатов

Диапазон, мг/л	1,0-10,0	10,0-20,0	20-50	50-100
Округление .......
в мг/л	0,2	0,5	1	2
в мг-экв/л	0,005	0,01	0,02	0,05

 

 

Определение восстановлением нитрат-ионов до аммиака

 

Определение основано на восстановлении нитратов до аммиака водородом в момент выделения, образующимся при реакции едкого кали со сплавом Деварда. Аммиак отгоняют из реакционной смеси и улавливают в приемнике с серной кислотой, в котором его затем определяют либо объемным методом, либо колориметрически. Коло­риметрический метод следует применять при концентрации нитратов ниже 10 мг/л, при концентрации выше 5 мг/л  определение проводят объемным методом.

Мешающие влияния. Результаты определения искажаются в при­сутствии аммиака и нитритов. Аммиак или образующие его в усло­виях определения вещества устраняют выпариванием щелочной пробы, как описано в ходе определения. Нитриты необходимо опре­делить отдельно и полученный результат вычесть из результата определения нитратов.

 

Аппаратура

Перегонный аппарат.

Аппаратура для определения аммиака.

 

Реактивы

Едкий натр, 25%-пни раствор. Растворяют 250 в NaOH ч.д. а, в 1250 мл дистиллированной воды, прибавляют около 0,5 г сплава Деварда и упариванием доводят объем до 1 л.

Сплав Деварда (порошок).

Бидистиллят, свободный от аммиака.

Реактив Несслера.

Серная кислота, 0,02 и, раствор.

Едкий, цитр, 0,02 н. раствор.

Смешанный индикатор (приготовление - см. выше).

 

Ход определения. К 200 мл пробы, налитой в перегонную колбу, прибавляют 20 мл 25%-наго раствора едкого натра и выпаривают смесь до половины ее объема. После охлаждения прибавляют 200 мл бидистиллята и около 0,5 г сплава Деварда. Колбу быстро соединяют изогнутой насадкой с холодильником. Конец холодильника должен быть погружен в 0,02 н. раствор серной кислоты, находящейся в приемнике. Смесь в перегонной колбе сначала нагревают слабо и только после окончания выделения водорода доводят до кипения. После отгонки около 150 мл жидкости перегонку прекращают. Со­держимое приемника разбавляют бидистиллятом до 200 мл.

Обработку содержимого в приемнике и определение аммиака в дистилляте (колориметрически или титрованием) проводят так же, как при определении аммиака. Одновременно с ана­лизом пробы определяют количество титрованного раствора, рас­ходуемого на холостой опыт с бидистиллятом.

Расчет. Содержание нитрат-ионов при колориметрическом опре­делении в мг1л (х) или в мг-экв!л (у) вычисляют по формулам:

где а - концентрация аммиака, выраженная в мг NH+4/л; b - результат отдельно проведенного определения нитритов, выраженный в мг /л, 3,44 - коэффициент пересчета NH+4 на ; 1,35 - коэффициент пересчета  на ; 62- эквивалент .

Содержание нитрат-ионов при определении объемным методом в мг/л (х) или в мг-екв/л (у) вычисляют по формулам:

 

 

где a1 - объем 0,02 н. раствора едкого натра, израсходованного на холостой опыт при титровании 25,0 мл 0,02 н. раствора серной кислоты, м; a2 - объем 0,02 н. раствора едкого натра, израсходованного на титрование пробы, мл; V - объем пробы, взятой для определения, мл; k - поправочный коэффициент для приведения концентрации раствора NaOH к точно 0,02 н.; b - значение приведено выше.

 

Округление результатов

Диапазон, мг/л	2,0-5,0	5,0-10,0	10-20	20-50
Округление .......
в мг/л	0,2	0,5	1	2
в мг-экв/л	0,05	0,01	0,02	0,05

Колориметрическое определение с бруцином

Нитраты реагируют с бруцином в сернокислой среде с образова­нием соединений, цвет которых изменяется от желтого до коричнево- красного. Интенсивность возникающей окраски не вполне подчи­няется закону Бора. Для каждой серии проб строят калибровочный график. Без разбавления нитраты определяются при концентра­циях 1-20 мг  в 1 л воды (0,016-0,323 мг-екв/л). Точность определения ±0,5 мг/л.

Мешающие влияния. Определению мешают все сильные окисли­тели и восстановители. Присутствие некоторых окислителей может быть обнаружено о-толидином, как при определении свободного хлора. Мешающее влияние остаточного хлора в концентрациях До 5 мг/л можно устранить добавлением арсенита натрия (0,1 мг 0,183%-нога раствора Na3AsO3 на 0,05 мг Cl2). Небольшой избыток арсенита не оказывает мешающего влияния.

Соли двух- и трехвалентного железа, а также соединения мар­ганца (IV) мешают при их концентрациях выше 1 мг1л. Мешающее влияние нитритов устраняется сульфаниловой кислотой, содержа­щейся в бруциновом реактиве. Хлориды определению не мешают.

Интенсивность возникающей окраски и скорость ее возникнове­ния в значительной мере зависят от температуры, времени и дей­ствия света. Для достижения надежных и воспроизводимых резуль­татов необходимо поступать точно в соответствии с методикой (ста­каны всегда емкостью 50 мл и т. д.). Поскольку для определения нужно очень малое количество пробы, следует брать точный объем 66 и точно проводить разбавление.

 

Аппаратура

Стаканы емкостью 50 мл, одинакового диаметра - 30 штук.

Фотометр с фиолетовым светофильтром (= 410 нм). Кюветы с толщиной слоя более 2 см.

 

Реактивы

Бруциновый реактив. Растворяют 1 г бруцина и 0,1 г сульфаниловой кислоты в 70 мл горячей дистиллированной воды, прибавляют около 3 мл концентрированной соляной кислоты и объем.доводят дистиллированной водой до 100 мл. Раствор сохра­няется в течение 2 месяцев. Слабо-розовая окраска, которая проявляется через некоторое время, не мешает. Бруцин - сильный яд/ Необходимо соблюдать осторож­ность при отмеривании пипеткой или взвешивании.

Серная кислота, 90%-ный раствор. Осторожно при перемешивании прибавляют к 75 мл дистиллированной воды 500 мл концентрированной серной кислоты. Перед употреблением раствор охлаждают до комнатной температуры.

Серная кислота не должна содержать нитратов. В случае их присутствия они устраняются следующим образом. К серной кислоте прибавляют несколько кристал­лов сульфата аммония (лучше всего в большой колбе Кьельдаля) и нагревают не менее 1 ч при температуре около 300° С.

Нитрат калия, стандартный раствор, содержащий 0,100 мг Nog в 1 мл (приготовление - см. выше).

Рабочий раствор. Разбавляют 50,0 мл приготовленного раствора дистиллированной водой до 250 мл. В 1 мл раствора содержится 0,020 мг .

Ход определения. В пять мерных колб емкостью 100 мл вводят пипеткой 0; 25; 50; 75 и 100 мл рабочего стандартного раствора и доводят дистиллированной водой до метки. Концентрация этих стандартов 5; 10; 15 и 20 мг  в 1 д.

В первые пять стаканов емкостью 50 мл помещают пипеткой точно по 2,00 мл приготовленного раствора. В другие пять - по 2,00 мл пробы, содержащей от 1 до 20 мг NOa в 1 л (одновременно можно анализировать не более 10 проб). К стандартам и пробам прибавляют по 1,0 мл бруцинового реактива.

Во второй ряд стаканов емкостью 50 мл отмеривают (лучше из автоматической бюретки) по 10 мл 90%-ной серной кислоты. После этого раствор из первого стакана переливают в соответству­ющий ему стакан с кислотой. Для полного смешения жидкость пере­ливают из стакана в стакан от трех до пяти раз. Этот процесс повто­ряют со всеми приготовленными стандартными растворами и про­бами. Число переливаний должно быть для всего ряда растворов одинаковым, и вся операция должна быть проведена быстро. Стаканы со стандартными растворами и пробами ставят в темное место на 10 ± 1 мин для возникновения окраски. В оставшийся ряд пустых стаканов отмеривают по 10 мл дистиллированной воды.

Содержание нитратов находят по калибровочному графику, который строят по результатам измерений оптической плотности четырех стандартных растворов, за вычетом оптической плотности холостой пробы.

 

Округление результатов

Диапазон, мг/л	1,0-20,0	20-50	50-100	100-200
Округление .......
в мг/л	0,5	2	5	10
в мг-экв/л	0,01	0,05	0,10	0,2