Отчет по практике: Химический метод Винклера для определения растворенного кислорода
Другим важным параметром, характеризующим возможности метода, является нижняя граница определения. В литературе цитируется два значения нижней границы: ~0.05 и ~0.2 мгО2/л. Понятно, что предел обнаружения может определяться следующими критериями: нарушение стехиометрии реакций, лежащих в химической основе метода Винклера; чувствительность йод-крахмальной реакции ; концентрацией используемого раствора тиосульфата и разрешающая способность бюретки.
В работе Поттера показано, что даже на уровне 0.0007 (!) мгО2 /л стехиометрия основополагающих реакций сохраняется. В этой же работе говорится, что основной причиной, определяющей нижний предел является чувствительность йод-крахмальной реакции, которая оценивается как ~2·10-6 Н (0.02-0.05 мгО2 /л). Таким образом можно сказать, что уровень 0.05 мгО2 /л - это нижний предел обнаружения, а уровень 0.2 мгО2 /л можно трактовать, как нижний предел метода(или значимости определения), т.е. тот уровень, на котором погрешность достигает 10-20% и более.
Ход работы:
Посуда: бюретка на 25 мл, пипетка на 1 мл, пипетка на 2 мл, пипетка Мора на 20 мл, колба коническая на 250 мл, пикнометр 50-100 мл с притертой пробкой без полости.
Приготовление реактивов
1. Реактивы Винклера.
· MnCl2 x4 H2 O х.ч. 32 %-ный , либо MnSO4 x4 H2 O.
· готовят 10 % -ный KI (можно заменить NaI) и в этом же объеме растворяют NaOH, столько чтобы раствор содержал 32 % щелочи, гидроксид натрия может быть заменен KOH . Готовый раствор хранить в темной склянке.
2. H2 SO4 (1:3) или концентрированная фосфорная кислота (85 %).
3. крахмал водорастворимый 0.2 % (свежеприготовленный)
4. тиосульфат натрия Na2 S2 O3 0,01 н ( желательно из фиксанала)
5. бихромат калия K2 Cr2 O7 0,01 н, желательно из фиксанала, в противном случае реактив перекристаллизовывают.
Выполнение анализа
a. Определение объема пикнометров (склянок).
Чистые и сухие пикнометры взвесить на аналитических весах. Наполнить их дистиллированной водой, закрыть пробкой и снова взвесить. Разница в весе, поделенная на удельный вес воды при данной температуре, соответствует объему воды, в которой будет определяться кислород. При 15 о С делить на 0.998, при 20 о С – на 0.997 и при 25 о С – на 0.996. Пробка пикнометра должна быть без полости с внутренней стороны и скошена.
b. Взятие пробы воды. Фиксация кислорода.
В пикнометры с помощью сифона наливают исследуемую воду, так чтобы поступающая вода вытекла из пикнометра на 1/3 объема. Не закрывая пикнометр пробкой, прибавляют реактивы Винклера, по 1 мл каждого. Пипетку с реактивом при этом опускают на 1/3 склянки. Сначала добавляют щелочной раствор йодида калия, затем хлорид марганца. Пикнометр закрыть пробкой так, чтобы под ней не осталось пузырьков воздуха, и перемешать содержимое, поворачивая пикнометр вверх дном и обратно. Пробу с зафиксированным кислородом поставить в темное место на 1-2 часа или на сутки.
c. Растворение осадка
После отстаивания открывают пробку и прибавляют, опуская пипетку на ¼ верхней части пикнометра и не взмучивая осадок 1 мл концентрированной фосфорной или разбавленной серной кислоты 2 мл. Закрывают пробкой и перемешивают пробу, переворачивая пикнометр до растворения осадка.
d. Титрование выделившегося йода.
Перелить пробу из пикнометра в коническую колбу и титровать из бюретки гипосульфитом натрия до слабо-жёлтого цвета. Затем прилить 0,5 мл крахмала и титруют до полного обесцвечивания от одной капли реактива. Перелить часть пробы в пикнометр, сполоснуть его и дотитровать.
Определить поправку на нормальность гипосульфита. Для этого в колбу последовательно налить 1 мл 10 % раствора йодида калия, 2 мл серной кислоты и 20 мл 0,01н бихромата калия. Выделившийся йод окрашивает раствор в темно-коричневый цвет. Колбу накрыть часовым стеклом и оставить стоять на 3 минуты, чтобы все молекулы бихромата калия могла прореагировать с йодидом. Затем оттитровать раствор гипосульфитом 0,01 н и рассчитать коэффициент поправки: К = 20 / М, где М – количество (мл) гипосульфита, пошедшего на титрование.
e. Расчеты
Рассчитывают по формуле:
, где:
n- количество гипосульфита, пошедших на титрование пробы (мл);
К – поправка на нормальность гипосульфита;
V- объём пикнометра;
v- количество (мл) прибавленный реактивов Винклера;
0,08 – пересчетный коэффициент для выражения результатов в мг( атомный вес кислорода – 16, грамм-эквивалент – 8, для 0,01 н растора 1 мл соответствует 0,08 мг кислорода);