Способы обнаружения хлоридов
Введение
Защите окружающей среды от возрастающей антропогенной нагрузки в настоящее время уделяется все большее внимание во всем мире. Развитие промышленности, в том числе и химической, увеличение добычи ископаемого сырья, использование транспорта сопровождается поступлением в окружающую среду больших количеств различных загрязняющих веществ.
Сильное загрязнение окружающей среды
приводят к возникновению
Для предотвращения или снижения загрязнения издаются природоохранительные законы и проводятся различные мероприятия, в основе которых лежит контроль за содержанием вредных веществ, который регламентируется санитарно-гигиеническими нормативами – ПДК. Контроль необходим для получения информации об уровне загрязнения, а также об источниках выбросов, причинах и факторах, определяющих загрязнение. Полученные данные позволяют выбирать или проводить защитные, оздоровительные мероприятия и следить за их выполнением.
К качеству контроля предъявляются требования надежности и точности, применяемые методы должны быть достаточно чувствительны и избирательны. Независимо от техники выполнения надежность результатов анализа зависит от учета возможных химических, фотохимических и биохимических превращений загрязняющих веществ в разных средах, а также возможности миграции их из одной среды в другую. Данные о загрязнении одной среды должны увязываться с данными о загрязнении другой среды.
1.Распространение хлорид-иона
Хлорид-ион образуется в результате
растворения и сольватации
Содержание хлорид иона в поверхностных слоях почвах, также не может достигать значительных величин вследствие интенсивного вымывания хлоридов под воздействием атмосферных осадков. Однако возможно присутствие значительных концентраций хлоридов в следующих случаях:
–вследствие засоления почв в результате подъёма высокоминерализованных подземных вод;
–в результате постоянного притока вод с последующим испарением жидкости.
Отсюда два различных
2. Методы определения хлорид-иона
2.1 Общие положения
Необходимость определения хлорид-ионов
возникает при анализе
–титриметрия;
–потенциометрия;
–нефелометрия;
–кондуктометрия;
Титриметрическое определение хлоридов может выполняться как химическими, так и инструментальными методами анализа.
2.2 Химические методы определения хлорид иона
2.2.1 Требования к титриметрическим методам определения
Титриметрические определения хлоридов, основаны на реакциях образования осадков малорастворимых соединений. В этих реакциях пригодны только некоторые реакции, удовлетворяющие определенным условиям. Реакция должна протекать строго по уравнению и без побочных процессов. Образующийся осадок должен быть практически нерастворимым и выпадать достаточно быстро, без образования пересыщенных растворов. К тому же необходимо иметь возможность определять конечную точку титрования с помощью индикатора. Наконец, явления адсорбции (соосаждения) должны быть выражены при титровании настолько слабо, чтобы результат определения не искажался.
Наименования отдельных
2.2.2 Аргентометрия
Объемный аналитический метод, основанный на реакциях осаждения ионов галогенов катионами серебра с образованием малорастворимых галогенидов:
Cl-+Ag+= AgCl
При этом используют раствор нитрата серебра.
Для понимания метода аргентометрии большое значение имеют кривые титрования.
Интервал скачка при аргентометрическом титровании зависит от концентрации растворов и от значения произведения растворимости осадка. Чем меньше величина ПР получающегося в результате титрования соединения, тем шире интервал скачка на кривой титрования и тем легче фиксировать конечную точку титрования с помощью индикатора.
Наиболее распространено аргентометрическое определение хлора по методу Мора. Сущность его состоит в прямом титровании жидкости раствором нитрата серебра с индикатором хроматом калия до побурения белого осадка.
Индикатор метода Мора – раствор К2СгО4 дает с нитратом серебра красный осадок хромата серебра Ag2CrO4, но растворимость осадка (0,65*10-4Э/л) гораздо больше растворимости хлорида серебра (1.25*10-5 Э/л). Поэтому при титровании раствором нитрата серебра в присутствии хромата калия красный осадок хромата серебра появляется лишь после добавления избытка ионов Ag+, когда все хлорид-ионы уже осаждены. При этом всегда к анализируемой жидкости приливают раствор нитрата серебра, а не наоборот.
Кроме метода Мора при определении
хлоридов аргентометрическим титрованием
применяется также метод
Ag++ Cl-→ AgCl
mAgCl + n Ag+(изб)→ (AgCl)mAg+n
(AgCl)mAgn++ Ind-→ [(AgCl)mAg+n] Ind-
Титрование хлоридов в присутствии флуоресцеина проводят в нейтральной среде.
2.2.3 Роданометрия
Метод Фольгарда обладает рядом
достоинств по сравнению с методом
Мора. Роданометрический метод
Метод применим для титрования кислых растворов так как осадок AgSCN нерастворим в кислотах. Эта особенность метода делает очень удобным при анализе серебряных сплавов, которые растворяют в кислотах, и количественном определении галогенидов в сильнокислых средах, так как галогениды в указанных средах нельзя титровать по методу Мора или в присутствии адсорбционных индикаторов. Другие ионы (Ва2+, РЬ2+и др.), мешающие определению по методу Мора, в большинстве случаев не мешают определению по методу Фольгарда.
Определение С1--ионов по методу Фольгарда основано на применении метода обратного титрования. Хлорид-ионы сначала осаждают определенным объемом стандартного раствора AgNO3, взятого с избытком. Затем оттитровывают не вступивший в реакцию с хлоридом избыток AgNO3 стандартным раствором NH4SCN в присутствии железо-аммонийных квасцов в качестве индикатора. По разности результатов двух титрований определяют объем раствора AgNO3, израсходованного на осаждение С1- Таким образом, последовательно протекают три реакции:
Ag++ Cl-→ AgCl
Ag++ SCN-→ AgSCN
3 SCN-+ Fe3+→ Fe(SCN)3
Однако в тот момент, когда избыток Ag+ будет оттитрован роданидом, избыток SCN–вступает, кроме того, в реакцию с AgCl:
AgCI+ SCN-↔ AgSCN + Сl-
Так как роданид серебра (ПPAgSCN= 10-12) менее растворим, чем хлорид серебра (ПPAgCl=. 1,7*10-10), то указанное равновесие сдвигается слева направо.
В момент равновесия отношение [C1-]/[SCN-] равно отношению ПPAgCl/ПPAgSCN. Следовательно:
[Cl-]/[SCN-] = ПPAgC/ ПPAgSCN = 170
т.е. равновесие устанавливается тогда, когда [SCN»] станет в 170 раз меньше [С1-]. В момент равновесия:
[Сl-] = моль/л
Следовательно, в точке эквивалентности при избытке SCN-и установившемся равновесии [SCN-] = 1,3*10-5:170 = 8*10-8моль/л.
Таким образом, равновесие установится тогда, когда практически весь избыток SCN–вступит в реакцию двойного обмена с AgCl. Поэтому конечную точку титрования трудно заметить, так как появившееся розово-красное окрашивание, вызываемое образованием Fe(SCN)3, быстро исчезает вследствие обменной реакции:
Fe(SCN)3+ 3AgCl → Fe3++ ЗСl-+ 3AgSCN
Для предупреждения этой реакции применяют различные способы. Наиболее эффективно отделение осадка AgCl фильтрованием. При этом С1- ионы осаждают избытком раствора AgNO3 в мерной колбе, доводят объем раствора до метки, смесь взбалтывают 5–10 мин и отфильтровывают по частям через сухой фильтр. Первые порции фильтрата отбрасывают. Аликвотные части фильтрата (25 мл из 250 мл) титруют роданидом.
Для проведения анализа по методу Фольгарда, берут 100 см3 раствора. Титрованные растворы нитрата серебра и роданида аммония помещают в две различные бюретки. Отбирают из мерной колбы в коническую колбу аликвотное количество раствора, добавляют 2 капли азотной кислоты, 1 мл раствора индикатора и прибавляют отмеренный избыток раствора нитрата серебра (50 мл). Затем приступают к титрованию полученной смеси титрованным раствором роданида аммония до появления красного окрашивания раствора. Определение повторяют до тех пор, пока результаты трех титрований будут расходиться не более чем на 0,05 мл.
В случае необходимости выпавший осадок отфильтровывают или добавляют в анализируемый раствор бензол и ведут определение, как указано выше.
При известном навыке определение не занимает много времени и приводит к достаточно точным результатам.
2.2.4 Меркуриметрия
Метод основан на применении в качестве титранта раствора солей ртути (II). При взаимодействии Hg2+ с хлорид ионами образуется слабо диссоциированное соединение:
Hg2++ Cl- → [HgCl]+
Меркуриметрическое
Меркуриметрический метод, равно как и другие методы, основанные на применении солей ртути, имеет весьма существенный недостаток: соли ртути ядовиты, работа с ними требует большой аккуратности и применения необходимых мер предосторожности.
2.2.5 Меркурометрия
Меркурометрический метод
При взаимодействии [Hg2]2+-ионов с хлоридами, бромидами, иодидами и т.д. образуются осадки малорастворимых галогенидов Hg2Cl2, Hg2Br2, Hg2I2, например:
[Hg2]2++ 2Сl-→ Hg2Cl2
Меркурометрический метод по сравнению с аргентометрическим дает некоторые преимущества.
1.При меркурометрическом
2. Соли ртути (I) менее'растворимы,
чем соответствующие соли
3.Определение
в кислых растворах методом прямого титрования.
Недостатком меркурометрического метода является ядовитость солей ртути.
Применение меркурометрического метода при количественных определениях растворимых хлоридов и бромидов пока ограничено.
В меркурометрическом методе титрования в качестве индикаторов применяют:
Дифенилкарбазон, образующий с [Нg2]2+-ионами осадок синего цвета.
Роданид железа Fe(SCN)3. При титровании (например, хлоридов) растворами солей ртути(I) в точке эквивалентности раствор обесцвечивается. Избыток [Hg2]2+-ионов реагирует с Fe(SCN)3 по уравнению:
3 [Hg2]2++ 2 Fe(SCN)3→ 3Hg2(SCN)2+ 2Fe3+
2.3 Инструментальные методы опреде
2.3.1 Нефелометрическое определение хлоридов
При прохождении пучка света через дисперсные системы наблюдается рассеяние или поглощение света твердыми частицами. Это явление положено в основу нефелометрии и турбидиметрии.
Интенсивность светового потока, рассеиваемого небольшими твердыми частицами взвеси описывается уравнением Рэлея.Это уравнение лежит в основе нефелометрических определений.
Нефелометрическое определение хлорид-ионов основано на реакции осаждения хлоридов нитратом серебра:
Ag++ Cl-→ AgCl
При малых концентрациях хлорид-
Анализ проводится следующим образом. Из анализируемого раствора отбирают микропипеткой 5 мл раствора и помещают в мерную колбу емкостью 50 мл. В нее же прибавляют 10 мл 0,1 н. раствора азотной кислоты, 2 мл 0,5%-ного раствора желатины, дистиллированной воды до общего объема приблизительно 30 мл, 10 мл 0,005 М раствора AgCl и доливают водой до метки. Содержимое колбы тщательно перемешивают. Через 5 мин раствор переносят в кювету нефелометра и измеряют рассеивание света не менее 3 раз. Из полученных отсчетов вычисляют среднее значение и по калибровочной кривой определяют содержание хлорид-ионов.
Калибровочный график строят следующим образом. Из эталонного раствора КС1 (вводят 0,1 г КС1 в мерную колбу емкостью 500 мл и доводят водой до метки) отбирают в четыре мерные колбы емкостью по 50 мл микропипеткой соответственно 2,0; 4,0; 6,0; 8,0 мл и приготавливают стандартные растворы, добавляя в них все реактивы, указанные выше.
Начинают измерения с пробы, имеющей наибольшую концентрацию. Раствор помещают в кювету. Устанавливают светофильтр, цвет которого близок к окраске исследуемого раствора в рассеянном свете. Если жидкость бесцветна, устанавливают зеленый светофильтр. Оба отсчетные барабаны ставят на «0» и подбирают такой рассеиватель, при котором в окуляре левое фотометрическое поле будет несколько светлее правого. Вращением правого барабана уравнивают фотометрические поля по яркости и отсчитывают «кажущуюся» оптическую плотность.
2.3.2 Потенциометрическое
Потенциометрические методы анализа делятся на потенциометрическое титрование и прямую потенциометрию. Потенциометрическое титрование преследует чисто прикладную цель количественного определения данного вещества в растворе путем его титрования стандартным раствором соответствующего реагента. При титровании в исследуемый раствор опускают индикаторный электрод, возникновение потенциала на котором обусловливается определяемым веществом непосредственно (если оно электроактивно) или косвенно (если оно неэлектроактивно) в результате химического взаимодействия его с каким-либо другим потенциалопределяющим компонентом. В процессе химической реакции (например, титрования) за изменением концентрации определяемого вещества следят по изменению потенциала индикаторного электрода.
Потенциометрическое титрование при прочих равных условиях имеет ряд преимуществ по сравнению с визуальными титриметрическими методами анализа. К применяемым в потенциометрическом титровании химическим реакциям предъявляются те же требования, что и при обычном титриметрическом анализе.
В отличие от обычного титриметрического метода, основанного на применении цветных индикаторов, в потенциометрическом методе титрования индикатором является электрод, на котором протекает индикаторная электрохимическая реакция. Скачок потенциала в точке эквивалентности или вблизи нее дает возможность найти конечную точку титрования по кривым титрования или сам скачок принимается как показатель момента завершения реакции.
Для определения хлорид ионов применяется
метод осадительного
Химическая реакция выражается уравнением:
Ag+ + Cl- → AgCl↓
Разность равновесных
ΔЕ = Е2– Е1= Е20– Е10+ υ lg 10-3= υlg 10-8– υlg ПPAgСl
Измерение потенциала возникающего в цепи измеряется потенциометрами.
Определение Сl-в растворе проводят титрованием 0,05 н. стандартным раствором нитрата серебра с серебряным индикаторным электродом и Нас.КЭ сравнения. Э. д. с. потенциометрической ячейки измеряют компенсационным методом. Теоретически скачок наступает несколько раньше точки эквивалентности, но практически точка эквивалентности и конечная точка титрования совпадают.
При аргентометрическом титровании недопустимо применение электролитических ключей, заполненных насыщенным раствором хлорида калия; его следует заменить насыщенным раствором KNO3, не реагирующим с Ag+-ионами.
2.3.3 Кондуктометрическое
Кондуктометрия – электрохимический метод анализа, связывающий электропроводность раствора с его составом. Электрическая проводимость растворов обусловлена наличием в них носителей электрического заряда – ионов. Все растворимые соли диссоциируют на ионы, поэтому проводимость ионных раствором значительно выше молекулярных.
Для определения хлоридов в объектах
окружающей среды прямая кондуктометрия
применяться не может. Прямая кондуктометрия
заключается в определении
Кондуктометрическое титрование используется
при определении индивидуальных
веществ и анализе
Кривые подобного типа могут быть использованы для аналитических целей только в том случае, если перед точкой зквивалентности наблюдается линейное изменение проводимости.
При титровании следует проводить
большое число измерений
В методе кондуктометрического титрования
могут применяться реакции
Ag++NО3-+ Na++ Cl-→ ↓AgCI + Na++ NO3-
Изменение состава ионов приводит к изменению электропроводности раствора.
Поскольку реакции осаждения часто
протекают не мгновенно, измерение
сопротивления раствора при титровании
следует проводить после
При кондуктометрическом титровании
необходимо, прежде всего, чтобы излом
кондуктометрической кривой позволял
устанавливать точку
Для кондуктометрического определения хлорид ионов широко применяется титрование нитратом серебра. Титрование сопровождается образованием малорастворимых солей серебра. Изменение проводимости растворов при титровании до точки эквивалентности, зависит от сравнительной подвижности осаждаемых анионов и заменяющих их в растворе NO3 ионов. При титровании Сl–(λ0= 76,4) проводимость понижается, так как подвижность этих ионов выше подвижности NO3– (λ0=71,5). Однако при титровании SCN–(λ0=57,4), наоборот, происходит небольшое повышение проводимости, так как его подвижность ниже подвижности NO3-.
В зависимости от растворимости солей серебра изменяются концентрации титруемых растворов, при которых удается проводить определения с достаточно высокой точностью. Так, титрование хлоридов можно проводить и в очень разбавленных растворах при концентрации Сl–0,025 мг/мл и меньше. Это титрование используется для определения Сl-в питьевой воде.
2.3.4. Анализы объектов на содержание хлорид-иона
1.Определение массовой доли
хлоридов в отложениях
Навеску отложений от 0,5 до 0,8 г, взвешенную на аналитических весах, помещают в химический стакан. Обрабатывают материал 20–30 см3 горячей дистиллированной воды, кислоты и отфильтровывают не растворившийся осадок на плотный беззольный фильтр, собирая фильтрат в мерную колбу вместимостью 100 или 250 см3. Осадок на фильтре промывают горячей дистиллированной водой, собирая промывные воды в ту же колбу. Промывание ведут до исчезновения в фильтрате положительной реакции на присутствие хлорид-иона (проба с AgNO3: несколько капель фильтрата смешивают с раствором, содержащим 1% AgNO3). Из мерной колбы, содержащей фильтрат отбирают пипеткой от 10 до 100 см3 жидкости в зависимости от предполагаемого содержания хлоридов в анализируемом материале.
Аликвоту осветлившегося раствора, отобранную пипеткой, помещают в коническую колбу, приливают 2 см3концентрированной азотной кислоты и дистиллированной воды до общего объема примерно 100 см3. Затем вводят на кончике ножа несколько кристаллов нитропруссида натрия и три капли раствора метилоранжа. Кристаллы нитропруссида натрия растворяют и титруют окрашенную в оранжево-красный цвет жидкость раствором нитрата ртути II такой концентрации, чтобы каждый миллилитр раствора отвечал 1 мг хлор-иона. Титрование ведут до появления мути в жидкости, которая хорошо заметна при прибавлении одной капли ртутного раствора на фоне черной глянцевой бумаги. Массовую долю хлоридов в пересчете на хлористый натрий рассчитывают по соответсвующей формуле.
2. Определение ионов хлора в нефтяном буровом растворе
Данный тест предназначен для измерения суммарной концентрации растворимых хлоридов в буровом растворе. Источниками ионов хлора в растворе служат хлористый натрий, хлористый кальций и хлористый калий. Для получения правильных результатов титрования фильтрат должен иметь слегка щелочную реакцию – рН ≈ 8,3. В процессе титрования одновременно протекают две химические реакции.
1. Аg++ Сl-→AgCl
2. 2Аg++ СгО42-→ Аg2СгO4
Результатом первой реакции (образование хлористого серебра) служит появление белых вкраплений или молочное окрашивание раствора. Образование красного хромата серебра начинается лишь после того, как все ионы хлора оказываются связанными в хлористое серебро. После этого нитрат серебра вступает в реакцию с индикаторным раствором хромата калия, в результате чего образуется хромат серебра. Таким образом, для нормального протекания обеих реакций фильтрат должен иметь слабощелочную реакцию, (рН = 8.3). При высоком рН происходит выпадение осадка окиси серебра.
Оборудование
Шприц со стеклянным наконечником, 5 мл; мерный стакан, 400 мл, стеклянный; магнитная мешалка с «микромешалками»
Реактивы:
Дистиллированная вода, раствор хромата калия, индикаторный раствор фенолфталеина, раствор серной кислоты 0,1 N, раствор нитрата серебра, растворитель Arcosolv PNP.
Методика определения
Для начала определите щелочность цельного бурового раствора:
1. Внесите 100 мл растворителя Arcosolv PNP в 400-мл мерный стакан.
2. Наберите в 5-мл шприц не менее 3 мл цельного бурового раствора и введите 2 мл в мерный стакан.
3. Взбалтывайте смесь круговыми
движениями до достижения
4. Добавьте 200 мл дистиллированной воды. Добавьте 15 капель индикаторного раствора фенолфталеина.
5. Перемешивая смесь магнитной
мешалкой, медленно титруйте 0,1N серной
кислотой до начала
6. Оставьте образец на 5 минут, и если розовая окраска не появится вновь, то это будет свидетельствовать о достижении конечной точки титрования. В случае возобновления розовой окраски проведите повторное титрование серной кислотой. Если розовая окраска окончательно не исчезает, оттитруйте смесь в третий раз, однако в случае возобновления окраски после третьего титрования следует прекратить дальнейшие попытки и принять полученный результат за конечную точку.
7. Закончив определение
8. Добавьте 3,0 мл индикаторного раствора хромата калия.
- Перемешивая смесь с помощью магнитной мешалки, медленно титруйте ее 0.282N раствором нитрата серебра до появления оранжево-розовой окраски, сохраняющейся на протяжении как минимум одной минуты. Иногда бывает необходимо прекратить перемешивание, чтобы обеспечить разделение обеих фаз и возможность более четкого визуального определения цвета водной фазы.
- Расчет содержания хлоридов в цельном буровом растворе основывается на суммарном количестве миллилитров 0.282N нитрата серебра, потребовавшемся для достижения конечной точки титрования.
3. Методика количественного
Проба экстрагируется по ГОСТ 9957–73 дистиллированной
водой. Отделение анионов хлоридов
производится хроматографически на
ионообменной колонке с последующим
кондуктометрическим
Оборудование: хроматограф жидкостный ионный «Цвет-3006М» ТУ 5Е1.550.186 или другой жидкостный ионный хроматограф; весы аналитические ВЛА-200г-М, ГОСТ 24104–89; колбы мерные на 50, 100, 200 и 1000 см3, ГОСТ 1770–74; пипетки мерные вместимостью 1, 2, 5, 10 и 25 см3, ГОСТ 20292–74; колбы конические вместимостью 100 или 200 см3, ГОСТ 10394–72; электромясорубка бытовая по ГОСТ 20469–81; насос вакуумный типаВМ-461; водяная баня; воронки стеклянные, ГОСТ 8613–75; фильтры беззольные бумажные; стакан химический вместимостью 200–250 мл по ГОСТ 10394–72.
Реактивы и материалы.
1. Калий хлористый, х.ч., по ГОСТ 4234–77.
2. Сорбент катионообменный КРС-
3. Натрий углекислый кислый, хч, по ГОСТ 4201–79.
4. Натрий углекислый, хч, по ГОСТ 83–79.
5. Кислота азотная, хч, по ГОСТ 4461–77.
6. Вода бидистиллированная, ГОСТ 6709072 или деионизованная.
7. Сорбент анионообменный КанК-

- Способы обработки жидких радиоактивных отходов
- Способы обработки экономической информации в анализе хозяйственной деятельности предприятия
- Способы образования права
- Способы образования слов в русском языке
- Способы обследования и методы оценки технического состояния зданий и сооружений
- Способы общения в сети
- Способы общения в современном мире
- Способы обеспечения обязательств
- Способы обеспечения обязательств в гражданском праве
- Способы обеспечения обязательств в Римском праве
- Способы обеспечения освещения
- Способы обеспечения уплаты таможенных платежей
- Способы обеспечения уплаты таможенных платежей
- Способы обнаружения разных видов фальсификации