Гидрохимические методы исследования водоемов

Большинство известных элементов, входящих в состав вод в сравнительно больших количествах, существуют в виде ионов. Их можно разделить на три группы.

1. группа - ионы, составляющие основную часть природных вод:

катионы: K, Na, Ca, Mg

анионы: Cl, SO4, CO3, HCO3

2. группа - ионы, находящиеся в малых количествах в водах специального состава:

катионы: Ba, Pb, Zn, Cu, Mn, Fe, Fe, Al

анионы: Br, I, PO4

3. группа - ионы, находящиеся в загрязненных водах:

NO2, NO3, S, PO4 Химические методы анализа воды

Анализ воды на ее химический состав можно проводить как в лабораторных, так и в полевых условиях. В химической лаборатории необходим следующий минимальный набор материалов:

• Набор индикаторных бумажек
• Мерные цилиндры или мерные колбы на 100 мл
• Дистиллированная вода
• Штатив для пробирок
• Пробирки (не менее 10 штук)
• Ершики для мытья пробирок
• Набор необходимых химреактивов
• Бюретки на 10 мл
• Фильтровальная бумага
• Весы

Определение ионов кальция

Щавелевокислый аммоний осаждает кальций в виде CaC2O4. В пробирку с исследуемой водой прибавить 2-3 капли реактива щавелевого аммония. Ион кальция выпадает в виде белого мелкокристаллического осадка, который растворим в сильных минеральных кислотах HCL, HNO3, но не растворимого в СН3СООН.

Определение ионов магния

Едкие щелочи NaOH, KOH дают с Mg2+ белый аморфный осадок Mg(OH)2. В пробирку с исследуемой водой добавить 2-3 капли концентрированного раствора едкого натра или едкого кали. Если в воде присутствуют ионы магния, то выпадает белый осадок. Для проверки в пробирку добавить кислоту или аммонийных солей NH4CL, NH4NO3. Если это гидроокись магния, она растворится от прибавленных реактивов.

Определение ионов железа

1. Двухвалентное железо дает с железосинеродистым калием синий осадок турбуленовой сини.

2. Трехвалентное железо дает с едкими щелочами NaOH, KaOH, NH4OH красно-бурый осадок Fe(OH)3, растворимый в кислотах, но не растворимый в щелочах.

Определение иона свинца

Иодистый калий дает в растворе с ионами свинца характерный осадок PbI2: Исследования производятся следующим образом. К испытуемому раствору прибавить немного KI, после чего, добавив CH3COOH, нагреть содержимое пробирки до полного растворения первоначально выпавшего мало характерного желтого осадка PbI2. Охладить полученный раствор под краном, при этом PbI2 выпадет снова, но уже в виде красивых золотистых кристаллов.

Определение ионов меди

Аммиак, будучи прибавлен в небольшом количестве, осаждает зеленоватую соль, легко растворимую в избытке реактива (аммиака) с образованием интенсивно синего цвета комплексного аммиачного соединения меди.

Определение ионов хлора, брома, йода

Азотнокислое серебро дает с ионом хлора белый творожистый осадок AgCl: Осадок нерастворим в HNO3, но растворяется в NH4OH. AgNO3 c Br дает светло-желтый осадок, труднорастворимый в NH4OH. AgNO3 с I дает желтый осадок, который не растворяется в NH4OH.

Определение ионов SO4

Хлористый барий с SO4 дает белый осадок BaSO4, который не растворяется в кислотах.

Определение иона кремниевой кислоты

Хлористый аммоний выделяет из растворов силикатов (солей кремниевой кислоты) кремниевую кислоту в виде белого студенистого осадка (геля). Иногда образующаяся кремниевая кислота остается в состоянии коллоидного раствора.

Определение растворенного в воде кислорода (по методу Винклера)

Определение концентрации растворенного кислорода является простым и очень существенным анализом, по которому судят о присутствии в воде растворенных органических соединений. Содержание кислорода в воде зависит от ее температуры. Чем холоднее вода, тем больше в ней растворенного кислорода. Прослеживается зависимость содержания растворенного кислорода в воде и от процессов фотосинтеза. Чем больше растений в воде, тем выше содержание кислорода в светлое время суток и тем меньше в темное время, то есть наблюдаются значительные суточные колебания содержания кислорода.

Европейская комиссия по охране окружающей среды установила минимально допустимое содержание растворенного кислорода в воде 4 мг/л. Показания ниже этого значения свидетельствуют о загрязнении водоема. Данный метод позволяет выполнить анализы в лаборатории и в полевых условиях.

Сущность метода. Сначала к исследуемой пробе прибавляют раствор MnCl2 и затем раствор KI в щелочи, которая с MnCl2 дает осадок Mn(OH)2 - соединение почти бесцветное, быстроокисляющееся растворенным в воде кислородом до буро-коричневого Mn(OH)3. Эта реакция заканчивается, когда использован весь растворенный кислород (дается время для этого 10 минут). Затем добавляют соляную кислоту и в кислой среде Mn3+ окисляет два иона до свободного йода, а сам снова восстанавливается до Mn2+.

Выделившийся йод титруют тиосульфатом натрия. Количество выделившегося свободного йода эквивалентно количеству растворенного кислорода. Поэтому по формуле легко высчитывается концентрация кислорода в воде.

Жесткость воды

Жесткость воды обуславливается присутствием в ней солей кальция и магния. Это общая жесткость. Общая жесткость складывается из карбонатной и некарбонатной, или остаточной. Карбонатная жесткость в свою очередь делится на устранимую (временную), которая может быть удалена кипячением воды и неустранимую. Оставшиеся в растворе после кипячения соли обуславливают постоянную жесткость воды.

Общая жесткость воды определяется следующим образом. В коническую колбу на 250 мл вносят 100 мл исследуемой воды, прибавляют 5 мл буферного раствора и 7-8 капель индикатора (эриохрома черного). Раствор перемешивают и медленно титруют 0,05 н раствором трилона "Б" до изменения окраски индикатора от вишневой до синей. Расчет общей жесткость производят по формуле:

Xмг.экв/л = (Vмл*Nг.экв/л*1000мг.экв/г.экв) / V1мл.

где: V - объем раствора трилона "Б", пошедшего на титрование, мл.

N - нормальность раствора трилона "Б" г.эквл.

V1- объем исследуемого раствора, взятого для титрования, мл.