Лабораторная работа № 6п. Определение сульфат-ионов

Гравиметрическим и хелатометричеким методами в почве

Цель работы: определить содержание сульфат-ионов в почвенных образцах различными методами.

Теоретическое обоснование

Соединения серы являются важнейшими веществами в производственных химических процессах. Однако предприятия по производству серной кислоты, удобрений вносят в окружающую среду значительную часть выбросов соединений серы. Они, попадая в атмосферу и воду, загрязняют в дальнейшем и почву.

Минерализация серы в почве осуществляется микроорганизмами, которые в аэробных условиях доводят ее до сульфатов, в анаэробных – восстанавливают серосодержащие белки до сероводорода и частично до меркоптанов.

Серобактерии – аэробы окисляют в две стадии:

1. 2H₂S + O₂ → 2H₂O + 2S + 532,1 кДж

2. 2S + 3O₂ + 2H₂O→2H₂SO₄ + 1231,9 кДж

Поэтому важнейшим показателем загрязненности почвы является

концентрация сульфат-ионов.

Для определения сульфат-ионов используют различные методики Чаще всего они основаны на осаждении сульфат-ионов хлоридом бария в растворе хлороводородной кислоты, с последующим определением гравиметрическим, турбидиметрическим и хелатометрическим методами.

Приборы, реактивы, посуда: муфельная печь, аппарат для встряхивания, электрическая плитка, филътры «синяя лента», воронки стеклянные, пипетки аликвотные на 10 мл, стакан термостойкий, конические колбы на 200 мл, 1000 мл, бюретка на 25 мл, хлороводородная кислота 10%-ный раствор, 10%-ный раствор ВаС1₂, 0,2%-ный раствор метилового красного в 60%-ном растворе этанола, 0,02 М раствор ЭДТА, хлороводородная кислота (ρ=1,19 г/см³), 25%-ный раствор аммиака, аммиачная буферная смесь pH=9,0, гидроксиламин солянокислый, индикаторная бумага «конго красный», эриохром черный Т.

Ход анализа

Гравиметрический метод

1. 60,0 г почвы помещают в колбу на 1 л, приливают 250 мл дисводы, закрывают пробкой и встряхивают в течение 3 мин. Вытяжку фильтруют через складчатый фильтр «синяя лента». Переносят 10 мл фильтрата в химический стакан, добавляя хлороводородную кислоту до появления розовой окраски по метиловому красному.

2. Раствор нагревают до кипения и приливают к нему по каплям 10 мл горячий 10%-ный раствор хлорида бария, тщательно перемешивая.

3. Раствор переносят в колбу, разбавляют водой до 100 мл. Колбу покрывают часовым стеклом и кипятят 10 мин., затем переносят в кипящую водяную баню на 2 ч и фильтруют через фильтр «синяя лента». Осадок промывают 10 мл дисводы, подкисленной 0,5 мл 10%-ного раствора соляной кислоты. Фильтр подсушивают, помещают в тигель и ставят в муфель при температуре 750°С. Пробу выдерживают 60 мин., доводя до постоянной массы, и по разнице масс тигля с пробой и пустого вычисляют массу сульфата бария.

Обработка результатов

Концентрацию сульфат-ионов в почве в пересчете на серу мг/кг, вычисляют по формуле:

С = 0,137 m/m₁

где m – масса сульфата бария, мг; 0,137 – коэффициент пересчета сульфата бария на серу; m₁- масса исследуемой почвы, кг.

Полученные результаты могут быть пересчитаны на различные формы серы (табл. 7.16).

Таблица 7.16

Различные формы серы

Хелатометрический способ

I. Аликвотной пипеткой на 10 мл пробу вытяжки иэ почвы переносят в колбу для титрования, добавляют 60 мл дисводы, 1 мл хлороводородной кислоты (р =1,19 г/см³) и нагревают до 70 – 80⁰С. Осаждение сульфата бария проводят в горячем растворе, добавляя при перемешивании по каплям из бюретки 25 мл 0,02 М раствор хлорида бария. Осадок оставляют под маточным раствором на I ч для старения. После этого в раствор с осадком помещают кусочек индикаторной бумаги «конго красного» и нейтрализуют раствор по каплям аммиаком до изменения окраски из сине-фиолетовой в красную (рН=5,0).

2. Затем добавляем 5 мл аммиачной буферной смеси, индикатор эриохром черный Т + NaCl (0,5 г эриохрома черного Т и 50 г NaCl растирают в ступке и берут несколъко крупинок), солянокислый гидроксиламин и титруют из бюретки раствором ЭДТА до изменения окраски из фиолетовой в синюю.

3. В отдельной порции водной вытяжки определяем этим же методом в присутствии гидроксиламина солянокислого суммарное содержание кальция и магния.

4. Стандартизацию раствора хлорида бария, используемого для осаждения сульфатов, проводят по титранту ЭДТА. К 25 мл раствора хлорида бария в колбе добавляют 50 мл дисводы, 5 мл аммиачной буферной смеси, индикатор эриохром черный Т и титруют медленно ЭДТА до изменения окраски из фиолетовой в синюю.

Обработка результатов

Результаты анализа выражают количеством, мг-экв, SO₄^2- (Q) на 100 г почвы

,

где V₃ – объем ЭДТА, затраченный на титрование раствора хлорида бария, мл; V₂ – разность в объемах ЭДТА, израсходованных на титрование Са²⁺, Mg²⁺, и избытка хлорида бария на титрование Ca²⁺, Mg²⁺, мл; P – навеска почвы в объеме титруемой порции, г; М – молярность раствора ЭДТА.