Учебно-методический комплекс дисциплины химия окружающей среды Специальность 280201. 65 «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов»
Скачать 1.31 Mb.
|
Лабораторная работа № 6 Определение кислотности природных вод и свободного диоксида углерода Кислотность природных вод с рН более 4,5 зависит в основном от содержания свободной двуокиси углерода и в некоторых случаях от присутствия гуминовых кислот. Если рН воды < 4,5, в ней также содержатся кислоты и соли сильных кислот и слабых оснований. Различают следующие виды кислотности: а) общая кислотность эквивалентна расходу сильного основания (например NaOH) на реакцию с сильными и слабыми кислотами (включая СО2) при доведении рН до 8,3; б) свободная кислотность эквивалентна расходу сильного основания на реакцию только с сильными кислотами при рН от величины менее 4,5 до рН = 4,5; в) кислотность, зависящая от слабых нелетучих кислот (гуминовых и других). Концентрация их эквивалентна расходу сильного основания на титрование пробы после удаления из нее свободной двуокиси углерода, от рН = 4,5 до рН = 8,3 (или от перехода окраски метилового оранжевого до окраски фенолфталеина); г) свободный диоксид углерода. Содержание его равно общей кислотности, за вычетом свободной кислотности и кислотности, зависящей от свободных гуминовых и других нелетучих кислот (при наличии в воде свободного сероводорода вычитается также и его концентрация); д) агрессивная углекислота – часть свободного диоксида углерода, способного растворять карбонат кальция. Определение всех видов кислотности производят титрованием проб воды растворами сильных оснований. Реактивы:
Ход работы:
К 100 мл исследуемой воды добавляют 3 капли раствора метилового оранжевого и при появлении красного окрашивания титруют 0,02 N раствором NaOH до перехода окраски в золотисто-розоватую. Можно титровать без индикатора, титрование при этом заканчивают при рН = 4,5 (контроль по рН-метру). Если при добавлении к воде метилового оранжевого раствор становится желтым, свободная кислотность равна нулю.  , мэкв/лN – нормальность раствора NaOH, моль/л aщ – объем раствора гидроксида натрия, пошедший на титрование, мл
К 100 мл исследуемой воды добавляют 5-10 капель раствора фенолфталеина и титруют 0,02 N раствором щелочи до появления слаборозового окрашивания, не исчезающего в течение 2-3 минут. Без индикатора титруют рН = 8,3.  , мэкв/лN – нормальность раствора NaOH, моль/л bщ – объем раствора гидроксида натрия, пошедший на титрование, мл
Нейтральную по метиловому оранжевому пробу воды объемом 100 мл кипятят в течение 2 минут для удаления двуокиси углерода, быстро охлаждают, добавляют 5-10 капель фенолфталеина и титруют 0,1 N раствором щелочи до появления устойчивого слабо-розового окрашивания.  , мэкв/лN – нормальность раствора NaOH, моль/л cщ – объем раствора гидроксида натрия, пошедший на титрование, мл
Мерную колбу емкостью 100 мл с длинным узким горлом наполняют исследуемой водой точно до метки, прибавляют 5-10 капель фенолфталеина и титруют 0,1 N раствором щелочи небольшими порциями (по каплям), каждый раз закрывают колбу пробкой и перемешивают содержимое колбы осторожным покачиванием. Титрование заканчивают при появлении устойчивой в течение 2-3 минут розовой окраски. При необходимости точного анализа титрование повторяют, особое внимание уделяя концовке. Расчет производится по результатам второго титрования. Содержание свободной СО2 определяется по формуле:  , мг/лN – нормальность раствора NaOH, моль/л d – объем раствора гидроксида натрия, пошедший на титрование, мл Лабораторная работа № 7 Определение хлор-иона в пресных водах аргентометрическим методом Значение определения и принцип аргентометрического метода Хлор-ион – важнейший показатель минерализации и генезиса природных вод. Он содержится во всех типах природных вод, начиная от атмосферных осадков, в которых его концентрация составляет от десятых долей до целых мг/л, и кончая рассолами, в которых его содержание достигает сотен г/л. Обычно в природных водах распространены главным образом хлориды натрия, реже магния и кальция. Существуют несколько методов определения хлоридов: весовой, потенциометрический, турбидиметрический, объемные аргентометрический и и меркуриметрический и др. Удобным и быстрым методом определения хлоридов в полевых условиях является аргентометрический метод (метод Мора), который относится к одному из методов объемно-аналитических определений – к методу осаждения. Наиболее часто в методе осаждения применяются те реакции, в результате которых образуются труднорастворимые соединения. При аргентометрическом методе ими являются галоидные соединения серебра (AgCl, AgBr, AgI). Основным рабочим раствором служит титрованный раствор азотнокислого серебра AgNO3. В основе этого метода лежит количественное осаждение иона хлора в результате реакции между ионом хлора и ионом серебра: Ag+ + Cl- → AgCl↓ осадок белого цвета О содержании определяемого иона в пробе судят по объему израсходованного на реакцию титрованного раствора AgNO3. В качестве индикатора для определения конца реакции используется раствор хромовокислого калия K2CrO4 зеленовато-желтого цвета, который после полного осаждения ионов хлора образует с избытком АgNO3 осадок Ag2CrO4 красно-бурого цвета. 2Ag+ + CrO42- → Ag2CrO4↓ зеленовато-желтый красно-бурый Поскольку AgCl значительно труднее растворим, чем Ag2CrO4, то сначала ионы серебра связываются с хлором и лишь после их исчезновения из раствора – с ионами CrO4-. Аргентометрический метод применим для любого содержания хлор-иона в воде, но при малых количествах хлора (менее 10 мг/л) конец реакции менее отчетлив, и ошибка возрастает. В этих случаях следует использовать меркуриметрический метод. Аргентометрический метод дает суммарное содержание ионов хлора, брома и йода. Но так как в пресных природных водах содержание йода и брома очень незначительно, то оно не влияет на точность определения хлоридов. Следует отметить, что определению хлоридов аргентометрическим методом мешают кислая реакция воды (рН = 6,5), присутствие сульфидов (H2S и HS-) и значительная окрашенность вод (высокая цветность). Точность аргентометрического и меркуриметрического методов – 4 мг/л (0,1 мг-экв/л), если содержание хлор-ионов не превышает 200 мг/л, при более высоких концентрациях – 2% относительных. Приборы и посуда:
Реактивы:
Ход определения: 1. Установка титра азотнокислого серебра – производится с помощью точного (стандартного) раствора хлористого натрия. Так как раствор AgNO3 неустойчив (разлагаются на свету, от попадания в него пыли и т.д.), его концентрация проверяется. Пипеткой Мора набирают 10-15 мл раствора NaCl (1 мл - 1 мг хлора) и переносят в чистую коническую колбу на 250 мл, приливают в нее соответственно 85-90 мл дистиллированной воды и 1 мл (примерно 20 капель) 10%-ного раствора K2CrO4. Приступают к титрованию, предварительно заполнив бюретку раствором AgNO3. На результат титрования оказывает влияние непосредственно процесс титрования: следует приливать раствор из бюретки по каплям или цепочкой капель, тщательно размешивая каждый раз, вновь прилитый объем раствора круговыми движениями руки. Титрование считается законченным, если появляющееся от раствора AgNO3 окрашивание престает исчезать при взбалтывании. Примечание: для лучшего определения конца реакции используют «свидетель» - раствор хлорида натрия (10-15 мл), приготовленный как описано выше, но с добавлением 8 мл AgNO3. «Свидетель имеет зеленовато-желтую окраску. Пробу следует титровать до розового оттенка, отличающегося от цвета «свидетеля». Определение концентрации (титра) раствора AgNO3 проводят дважды, расхождение между параллельными определениями не должно превышать 0,05 мл, в противном случае делают третье определение и записывают в журнал среднее значение отсчета. Поправочный коэффициент к титру AgNO3 рассчитывают по следующей формуле (до тысячных долей):  2. Определение хлор-ионов в пробе. Пипеткой отбирают 100 мл пробы в коническую колбу, приливают 20 капель K2CrO4 и пробу титруют раствором AgNO3 до первого изменения окраски (до розово-желтой). Правильно отмеченное изменение окраски раствора, свидетельствующее об окончании реакции между Ag+ и Cl- контролируется добавляемой в пробу каплей AgNO3, которая вызывает нарастание интенсивности окраски раствора: объем этой капли не учитывается. 3. Вычисление результатов (мг/л) анализа производят по формуле:  n – количество AgNO3, израсходованное на титрование, мл; k – поправочный коэффициент к титру AgNO3; g – количество хлор-иона, соответствующее 1 см3 раствора азотнокислого серебра, мг; V – объем пробы, мл. Содержание хлор-иона в пробе выражается в мг/л и в мг-экв/л (эквивалентный вес 35,46) и рассчитывается до десятых долей мг и до сотых мг-экв. Лабораторная работа № 8 Определение актуальной кислотности почвы Цикл водорода Глобальные циклы кислорода и водорода тесно связаны между собою, поскольку основные количества водорода входят в состав воды. Поэтому круговорот воды представляет собой форму миграции обоих этих элементов. Большие количества молекулярного водорода поступают в атмосферу в составе вулканических газов и поствулканических эксгаляций. Тем не менее в атмосфере присутствует только лишь 0,2 Гт Н2, поскольку этот легкий газ постепенно рассеивается в околоземном пространстве. Значительные количества водорода, вероятно, образуются при микробиологическом разрушении мертвого органического вещества. Однако этот водород не поступает в атмосферу: он практически полностью перехватывается другими микроорганизмами, в частности, использующими его при восстановлении СО2 и метанола с образованием метана. Водород играет важную роль в биологических и геохимических процессах. В биоте Земли содержится около 6,5·103 Гт этого элемента в органических молекулах и примерно столько же – в составе рыхло связанной воды. Геохимическая роль водорода обуславливается ионами гидроксония Н3О+: большие количества этого катиона поглощаются при образовании гипергенных глинистых силикатов. По современным оценкам на континентах в эти процессы ежегодно вовлекается до 2,5 Гт воды. Высвобождающиеся анионы гидроксила связываются главным образом с диоксидом углерода, образуя гидрокарбонатные ионы, включающиеся в водную миграцию. Выведение водорода из круговорота при его связывании в отличные от воды химические соединения (рассеянное органическое вещество горных пород, гипергенные силикаты), а также при рассеянии в космическом пространстве – весьма важный фактор с точки зрения эволюции условий на нашей планете. Без удаления водорода, а только при его перераспределении между резервуарами не могли бы произойти изменения окислительно-восстановительного баланса в сторону формирования окислительной обстановки на Земле. Кислотность и щелочность почв По формам проявления кислотных и щелочных свойств почв принято различать актуальную и потенциальную кислотность и щелочность. Актуальные кислотность и щелочность характеризуются концентрацией ионов водорода и гидроксила в почвенном растворе. Степень кислотности и щелочности почвенных растворов, вытяжек и суспензий оценивают величиной рН. Количественно кислотность и щелочность определяют по содержанию титруемых, соответственно, щелочами (обычно NaOH) или кислотами (НС1) веществ, обладающих кислыми или щелочными свойствами. На практике чаще измеряют рН водной вытяжки или водной суспензии, а не рН почвенных растворов. Кислотность почвенных растворов связана с присутствием в почвах свободных органических (главным образом гумусовых) и неорганических (преимущественно угольной) кислот и других органических и минеральных соединений, способных оказывать влияние на кислотно-основное равновесие в почвенных растворах. Среди таких органических компонентов почв следует назвать соединения, содержащие фенольные ОН-группы, а среди минеральных компонентов – соединения, содержащие катионы А13+ и Fe3+, кислотные свойства которых соизмеримы с кислотными свойствами таких кислот, как угольная и уксусная. В водных растворах, как известно, произведение констант основности и кислотности соответствующих кислотно-основных пар равно ионному произведению воды. Ионное произведение чистой воды меняется при атмосферном давлении от 0,1139 · 10-14 (0°С) до 9,614 · 10-14 (60°С), а около 25°С имеет значение 1,008 · 10-14. Поэтому для почвенных растворов обычно принимают: KaKb = 10-14, или pKa + pKb = 14 где Ка и Кь – константы кислотности и основности соответственно; рКа и рКь – отрицательные логарифмы соответствующих констант. Щелочность почв в большинстве случаев обусловлена присутствующими в них карбонатами. По способу проявления можно различить актуальную щелочность и потенциальную щелочность (по аналогии с формами кислотности). Актуальная щелочность характеризует почвенный раствор, потенциальная—проявляется только в результате различных воздействий на почвы. Понятия об этих формах щелочности разработаны недостаточно. В практике почвенных исследований определяют величину щелочности водных вытяжек из почв, почвенных растворов или имитирующих их растворов (пасты насыщения). При анализе водных вытяжек принято различать общую щелочность и частную щелочность. Общую щелочность находят путем титрования аликвоты водной вытяжки кислотой в присутствии индикатора метиловогооранжевого до рН4,4; при этом значении рН желтая окраска индикатора переходит в оранжевую. Если природу щелочности связывать только с карбонатами, то протекающие при титровании реакции можно записатьтак: CO32- + H+ HCO3- HCO32- + H+ H2CO3 H2O + CO2 Таким образом, титруя вытяжку по метилоранжу, можно определить все присутствующие формы, как нормальные карбонаты - Na2CO3, СаСO3, так и гидрокарбонаты NaHCO3. Чтобы раздельно определить содержание нормальных карбонатов и гидрокарбонатов, т.е. найти величины частной щелочности, вытяжку титруют дважды: сначала по фенолфталеину, а затем уже по метилоранжу. При титровании с фенолфталеином переход окраски (обесцвечивание раствора) происходит при рН8,2; по достижении значения рН 8,2 8,3 нормальные карбонаты практически полностью превращаются в гидрокарбонаты. На этой стадии анализа количество израсходованной на титрование кислоты отвечает только половине всего содержания нормальных карбонатов: 2Na2CO3 + H2SO4 2NaHCO3 + Na2SO4 или CO32- + H+ HCO3- Следовательно, чтобы найти общее количество карбонатов, результаты надо удваивать. Гидрокарбонаты на этой стадии анализа не титруются. При дальнейшем титровании по метиловомуоранжевому в реакцию, вступают уже катионы HCO3-, образовавшиеся на первой стадии анализа, так и те гидрокарбонаты, которые присутствовали в водной вытяжке до начала титрования. Раздельное определение общей и частной щелочности имеет практически важное значение, поскольку так называемая щелочность от нормальных карбонатов оказывает интенсивное воздействие на свойства почв и она более токсична для растений. Подразделение щелочности на указанные виды условно, а природа щелочности может быть несколько иной, чем это вытекает из изложенных выше традиционных представлений. Реальный вклад различных анионов в формирование щелочности почв зависит не только от константы основности, но также от концентрации этих ионов в почвенных растворах и вытяжках. В большинстве почв со щелочной реакцией в составе анионов преобладают карбонаты, ими и бывает обусловлена щелочность, но в почвах борного засоления значительную роль могут играть бораты. При некоторых условиях в «зафосфаченных» почвах определенное влияние оказывают и фосфаты. Сравнение значений констант основности соответствующих кислотно-основных пар показывает, что наиболее сильными основными свойствами в почвах обладают ионы S2-, РО42- и СО32-. Определенного вклада в щелочность следует ожидать и от ионов Н3SiO4- и Н2ВО3-. Однако в реальных условиях, поскольку вклад в формирование щелочности зависит не только от константы основности, но и от концентрации соответствующих ионов, в большинстве почв щелочность определяется присутствием карбонат-ионов Рассмотренное ранее при анализе карбонатного равновесия в природных водах уравнение позволяет связать активность ионов водорода в растворе с равновесным значением парциального давления СО2 над ним и произведением растворимости карбоната кальция, характеризующим твердую фазу карбонатной системы:  где  - активность ионов водорода в растворе; РСО2 – парциальное давление СO2; К1 и K2 – константы диссоциации угольной кислоты по первой и второй ступеням соответственно;  константа Генри для диоксида углерода;  и  - коэффициенты активности соответствующих ионов; ПРСаСОз — произведение растворимости карбоната кальция. В случае, когда почвенные воды находятся в равновесии с атмосферным воздухом и кальцитом, рН раствора составит около 8,3. Присутствие магнезита MgCО3 может увеличить рН до 10,0-11,0. В случае отсутствия карбонатов кальция и магния в почве и увеличения концентрации диоксида углерода в почвенном воздухе рН раствора снижается и при содержании СО2, равном 5-10%(об.), может упасть примерно до 4. Определение актуальной кислотности почвы необходимо для выяснения возможности воздействия на почву разных форм, доз и сочетаний удобрений, а также подбора культур в севооборотах. Этот вид кислотности непосредственно действует на корневую систему растений и на почвенные микроорганизмы. Однако рН водной вытяжки – величина неустойчивая, часто изменяющаяся под действием разных факторов в течение даже одного вегетационного периода Реактивы 1) буферные растворы для настройки рН-метра, (готовят из стандарт-титров 2-го разряда) по ГОСТ 8.135. Методика определения На технических весах берут навеску почвы массой 20 г и помещают в колбу на 200 - 250 см3. Приливают цилиндром 50 см3 дистиллированной воды. Взбалтывают на ротаторе в течение 1 ч. В суспензии или фильтрате определяют значение рН электрометрическим методом. Зависимость кислотности почвы от рН
|
Похожие:
 | Учебно-методический комплекс дисциплины нанотехнологии Специальность... Специальность – 280201. 65 «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» | | Учебно-методический комплекс дисциплины «Геоинформационные системы» Специальность —280201. 65 "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов" |
 | Учебно-методический комплекс дисциплины «русский язык и культура речи» Специальность —280201. 65 Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов | | Учебно-методический комплекс дисциплины «Оценка воздействия на окружающую... Специальность —280201. 65 Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов |
| Учебно-методический комплекс представляет собой комплект учебно-методических... Специальность 280201. 65 "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов" | | Учебно-методический комплекс дисциплины «Практический курс иностранного языка» «Химия», 020101. 65 (011033) «Отделение медицинской химии», 020101. 65 (011017) «Отделение биоорганической химии и биотехнологии»,... |
| Тесты проверки остаточных знаний По дисциплине опд. Ф. 08 Промышленная... Методы и сооружения утилизации, захоронения и сжигания твердых: бытовых и промышленных отходов | | Тесты по дисциплине опд. Ф. 09 «основы токсикологии» Для специальности... Порядку оказания медицинской помощи по профилю «хирургия (трансплантация органов и (или) тканей человека)», утвержденному приказом... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Методические указания и задания к выполнению контрольных работ по дисциплине «Промышленная экология» для студентов специальности... | | И охраны окружающей среды администрации города ижевска доклад об экологической обстановке Администрация города/Структурные подразделения Администрации города Ижевска/Управление природных ресурсов и охраны окружающей среды... |
| Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 09 Основы токсикологии Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов и учебного плана мгту | | 280201. 65 – Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов Правительства Хабаровского края от 15 ноября 2008 г. N 263-пр "О ходе реализации приоритетного национального проекта "Здоровье" на... |
| Основная образовательная программа по специальности 280201. 65 –... Цель ооп – обеспечение углубленной фундаментальной и профессиональной подготовки в области охраны окружающей среды, которая обеспечит... | | Учебно-методический комплекс по дисциплине специальность 032300.... Аналитическая химия : учебно-методический комплекс по дисциплине : специальность 032300. 00 (050101) – Химия с дополнительной специальностью... |
| Тесты для студентов эти (филиал) сгту специальности 280201 «Охрана... Сга. Пособие знакомит с видами учебных занятий на основе информационной дидактики, с перечнем тем, по которым составлены обучающие... | | Загрязнение окружающей среды и экологические проблемы География мировых природных ресурсов. Загрязнение и охрана окружающей среды |
