Определение сухого осадка - общего содержания примесей (суммы растворенных и взвешенных веществ) - осуществляют выпариванием известного объема нефильтрованной анализируемой воды на водяной бане, высушиванием остатка при 105о С до постоянной массы и взвешиванием.
Содержание примесей в анализируемой пробе воды (мг/дм3) рассчитывают по формуле:
С = (М1 – М2) 1000 / V
где М1 и М2 – масса фарфоровой чашки с высушенным осадком и масса чистой чашки, мг; V – объем пробы, взятой для анализа, л.
Титрование. Определение содержания хлоридов (Cl-) аргентометрическим методом
Предположим, нужно определить концентрацию вещества А (например Cl-). Для этого берут вещество Б (в нашем примере это AgNO3, реакция - Ag++Cl-=AgCl¯), которое способно количественно прореагировать с А по строго определенному уравнению реакции. Вещество Б при этом называется титрантом. Готовят раствор титранта строго определенной нормальной (моль/л) концентрации (полученный раствор строго определенной концентрации называют стандартным раствором).
Берут также индикатор, цвет которого различается в присутствии и отсутствии определяемого вещества или в присутствии и отсутствии свободного титранта (в нашем примере это K2CrO4, сообщающий красный цвет осадку AgCl, если в растворе присутствует избыток Ag+). В колбу для титрования отбирают строго определенный объем (аликвоту) анализируемого раствора. К пробе добавляют титрант до изменения окраски индикатора. Определяют объем титранта, пошедшего на титрование. Исходя из этого объема вычисляют нормальную концентрацию определяемого компонента. Для реакции аА+bB=сС +dD...,
где Сa и Сb - нормальные концентрации соответствующих компонентов, Va и Vb - их объемы. В нашем примере a=b=1, а значит Сa Va = Сb Vb.
Для измерения объема пробы используют мерные пипетки или (в случае больших объемов) - цилиндры. Для измерения объема титранта используют бюретку - проградуированную в миллилитрах и десятых долях миллилитра стеклянную трубку. Пошедший на титрование объем определяют по разности между конечным и начальным показанием бюретки.
Любое титрование нужно повторять как минимум трижды, причем объем титранта должен уложиться в диапазон, указанный в методике. Если диапазон в методике не указан, то ±1 деление бюретки. Из полученных результатов вычисляют среднее, и его подставляют в формулу для расчета концентраций.
Концентрация добавляемых индикаторов (если не оговорено иное) должна быть достаточной, чтобы заметить переход окраски, но не более того. Переход окраски (кроме определения общей кислотности и хлоридов в разбавленных растворах) происходит достаточно резко - с 1-2 капель. Поэтому титрант нужно добавлять по каплям.
Если концентрация титруемых веществ в пробы воды мала, то точность определения резко снижается, поскольку цена деления шкалы бюретки становится соизмеримой с общим объемом титранта. В этом случае (если объем ушедшего титранта меньше, чем 30 минимальных делений бюретки) рекомендуется увеличивать объем пробы в 2-3 раза. Если на титрование уходит больше одной бюретки титранта, рекомендуется уменьшать объем пробы.
Нитрат серебра реагирует с хлоридами с образованием нерастворимого хлорида серебра:
Ag+ + Cl- = AgCl¯.
Когда в растворе не остается хлорид-ионов, на поверхности осадка хлорида серебра сорбируются хромат-ионы, придавая осадку красный цвет. Если Среда слишком кислая, хромат-ионы превращаются в бихромат-ионы, которые раньше времени образуют с серебром нерастворимый красный осадок:
2CrO42- + 2H+ = Cr2O72- + H2O
Cr2O72- + 2 Ag+ = Ag2Cr2O7¯.
Чтобы слегка подщелочить среду, в пробу добавляют гидрокарбонат натрия.
Ход определения. В сосуд для титрования вносят цилиндром 50 мл исследуемой воды, растворяют ~10 мг гидрокарбоната натрия (если рН воды > 6.5, этого можно не делать), добавляют 1 мл 5% раствора K2CrO4 и титруют 0.01М раствором AgNO3 до появления оранжево-красной окраски.
Расчеты ведут по формуле:
С CI– = V (AgNO3) Т 1000 / V,
где V (AgNO3) – объем стандартного раствора нитрата серебра, пошедший на титрование, мл;
Т – масса CI–, соответствующая 1 мл раствора нитрата серебра;
V – объем воды, взятый для анализа, мл
Переход окраски происходит очень плавно, поэтому желателен свидетель. Для приготовления свидетеля делают прикидочное титрование, титруя до появления не вызывающей сомнения красной окраски. После этого в отдельную колбу наливают такой же объем пробы, как и при титровании и добавляют половинный объем нитрата серебра от ушедшего при грубом титровании. При точном титровании окраску титруемой пробы сравнивают с окраской свидетеля. Титрование прекращают, когда окраска начнет различаться.
Если хлорид-ионов в пробе нет вообще, то перехода окраски не будет наблюдаться даже при добавлении очень больших объемов AgNO3 (10-15 мл на 100 мл пробы). При этом раствор будет оставаться прозрачным (если хлориды присутствуют, он мутнеет). После добавления большого объема AgNO3 получается нечто вроде золотого дождя на кровавом фоне. Это говорит об отсутствии хлоридов в пробе (вернее, о том, что их концентрация меньшей, чем 5×10-5 М).