Визначення вмісту цинку дитизоновим методом

(колориметричним методом)

Суть методу. Метод заснований на утворенні забарвленого в червоний колір сполуки цинку з дитизоном з подальшим витяганням дітізоната цинку в шар чотирихлористого вуглецю (при рН 4,5 − 4,8). Чутливість методу складає (обсяг досліджуваної води 100 мл) − 5 мкг / л.

У слабкокислому середовищі іони цинку взаємодіють із дифенілтіокарбазоном (дитизоном Н₂Dz), розчиненим у тетрахлориді вуглецю з утворенням в органічній фазі комплексної сполуки червоного кольору (розчин дитизону в тетрахлориді вуглецю має зелений колір):

де А — аніон дитизону НDz^-.

Молярний коефіцієнт поглинання дитизонату цинку в тетрахлориді вуглецю ε = 9,2∙10⁴ за λ = 538 нм. Константа екстракції комплексу

З цього рівняння випливає, що коефіцієнт розподілу цинку

залежить від константи екстракції, концентрації дитизону в органічній фазі та кислотності водної фази.

Реактиви.

Приготування основного стандартного розчину цинку. 0,100 г чистого металевого цинку розчиняють у пробірці 2 мл соляної кислоти (1 : 1), розчин переносять у мірну колбу місткістю 1 л і доводять дистильованою водою до мітки. 1 мл розчину містить 100 мкг Zn²⁺.

Приготування робочого стандартного розчину цинку. Основний розчин розбавляють 1 : 100. 1 мл розчину містить 1 мкг Zn²⁺. Необхідно застосовувати свіжоприготовлений розчин.

Приготування 2 н розчину оцтовокислого натрію. 68 г СН₃СOONa∙3Н₂O розчиняють в дистильованій воді і доводять об’єм до 250 мл.

Приготування 2 н розчину оцтової кислоти. 30 мл крижаної оцтової кислоти розчиняють в дистильованій воді і доводять об'єм до 250 мл.

Приготування буферного розчину (ацетатного). Змішують рівні об'єми 2 н розчину оцтовокислого натрію (СН₃СOONa∙3Н₂O) і 2 н розчину оцтової кислоти (СН₃СООН) і очищають так само, як і 20 %-ий розчин тіосульфату натрію (див. нижче).

Приготування 0,01 і 0,002 %-ого розчину дитизону в тетрахлориді вуглецюССl₄. 0,05 г очищеного дитизону переносять в мірну колбу місткістю 500 мл, розчиняють у невеликій кількості ССl₄. Потім доводять до мітки тетрахлоридом вуглецю і отримують 0,01 %-ий розчин. З 0,01 %-ого розчину готують 0,002 і 0,001 %-і розчини. Для цього беруть відповідно 20 і 10 мл розчину дитизону і доводять до мітки тетрахлоридом вуглецю в мірній колбі місткістю 100 мл.

Приготування 20 %-ого розчину тіосульфату натрію. 20 г Na₂S₂O₃∙5H₂O розчиняють у 80 мл дистильованої води і очищують збовтуванням в ділильної воронці з 0,01 %−им розчином дитизону порціями по 5 − 10 мл до тих пір, поки колір дитизону не перестане змінюватися. Надлишок дитизону видаляють струшуванням розчину з чистим тетрахлоридом вуглецю порціями по 10 мл до тих пір, поки чотирихлористий вуглець не стане безбарвним.

Проведення аналізу.

Об’єм проби води для визначення вмісту цинку не повинен бути меншим за 300 мл. Проби води консервують додаванням 3 мл очищеної соляної кислоти (1:1) на 1 л води.

В умовах методу можна визначити цинк в кількості від 5 до 50 мкг/л. Якщо буде потрібно визначити кількість цинку, що виходить за вказані межі, відбирають на визначення відповідно більшу або меншу кількість води.

Визначенню цинку заважає вміст міді більший за 0,001 мг в досліджуваній воді. При вмісті міді більше 0,001 мг її зв'язують в комплекс додаванням тіосульфату натрію з розрахунку на кожні 10 мкг міді в досліджуваній воді 5 мл 20 %-ого розчину Nа₂S₂О₃. При вмісті окисного заліза більше 0,05 мг і закисного 0,03 мг в пробі досліджуваної води необхідно воду попередньо розбавити очищеною дистильованою водою і потім профільтрувати через щільний фільтр, промитий гарячою дистильованою водою.

100 мл досліджуваної води, підкисленої при відборі (якщо досліджувана вода не була підкислена, її підкислюют 2 − 3 краплями очищеної НCl (1 : 1), переросять в ділильну воронку місткістю 150 − 200 мл. Додають 5 мл буферного розчину, перемішують, доливають 1 мл 20 %-ого розчину тіосульфату натрію і знову перемішують. Додають з бюретки 4 мл 0,002 %-ого робочого розчину дитизону в тетрахлориді вуглецю і енергійно струшують протягом 2 хв. Забарвлення розчину дитизону залежно від вмісту цинку змінюється від зеленого до червоного. Ставлять воронку вертикально в штатив і чекають розшарування рідин. Екстракт дітізонату зливають в колориметричну пробірку з притертою пробкою. до водного розчину в ділильної воронці доливають знову 2 мл розчину дитизона. Енергійно струшують протягом 2 хв і після розділення рідин зливають шар дітізонату цинку в ту ж пробірку. Перемішують і порівнюють зі стандартною шкалою, приготовленою в тих же умовах.

Для приготування стандартної шкали відбирають 0,0 ; 0,5 ; 1,0 ; 2,0 ; 3,0 ; 4,0 і 5,0 мл робочого стандартного розчину Zn (1 мл розчину містить 1 мкг Zn²⁺), доводять об'єм дистильованою водою до 100 мл і обробляють так само, як досліджувану воду. Зразки шкали відповідно будуть містити 0,0 - 0,5 - 1,0 - 2,0 - 3,0 - 4,0 - 5,0 мкг Zn²⁺.

Шкала стійка протягом трьох діб при зберіганні в темному місці.

Якщо концентрація цинку в досліджуваній воді не перевищує 50 мкг/л, весь цинк з досліджуваної води зазвичай переходить в дитизонат при першому струшуванні. Колір розчину дитизону при повторному екстрагуванні залишається зеленим. Якщо колір розчину дитизона матиме іншу забарвлення, то це означає , що у воді міститься цинку більше 50 мкг/л. У цьому випадку визначення повторюють, відбираючи для аналізу 50 - 25 мл досліджуваної води. При цьому кількість буферного розчину і тіосульфату натрію, що додається, залишається незмінною. Якщо необхідно брати ще меншу кількість досліджуваної води, її потрібно розбавляти очищеною дистильованою водою до об'єму 25 мл. При малих концентраціях цинку в досліджуваній воді (0,5 - 1,0 мкг у досліджуваній воді) екстракцію слід проводити більш розведеним розчином дитизону (0,001 %). При першій екстракції додають 3 мл 0,001 %-ного розчину дитизону, вдруге 1 мл.

Отримані екстракти зливають разом в пробірку з притертою пробкою і колориметрируют. Стандартну шкалу (0,5 - 1,0 мкг Zn²⁺) готують в тих же умовах.

Обробка результатів. Вміст цинку (X), мг/л, визначають за формулою

де  − вміст цинку, знайдений за шкалою стандартних розчинів, мкг; V − об'єм досліджуваної води, взятий на визначення, мл.

Допустиме розходження між повторними визначеннями − 5 мкг/л, якщо вміст цинку не перевищує 20 мкг/л; при більш високих концентраціях − 25 відн. %.

Лабораторна робота №4

Визначення срібла

Срібло трапляється в деяких рудникових водах та у стічних водах фотографічної промисловості. Джерелом надходження срібла у природні води суходолу іноді є також бактерицидні та альгіцидні препарати.

У незабруднених поверхневих водах суходолу срібло міститься в субмікрограмових кількостях, часто в нерозчиненому стані. Зазвичай вміст срібла визначають у місцях антропогенного забруднення вод.

Вміст розчинних форм срібла визначають у пробі води, профільтрованій крізь очищений мембранний фільтр із розмірами пор 0,45 мкм, загальний вміст – у не фільтрованій пробі води, а вміст у зависях розраховують як різницю між вмістом загального та розчиненого срібла або визначають після розчинення мембранного фільтра з осадом.