1.5.2 Методы определения

Определение железа в виде комплекса с тиоционат-иопами

Ионы железа (III) образуют с тиоционат-ионами SCN^- красный комплекс. Ионы железа (II) подобного комплекса не образуют, поэтому для полного окисления железа (II) добавляют азотную кислоту. Окраска комплекса малоустойчива, из-за этого раствор роданида аммония вносят непосредственно перед измерением оптической плотности.

Оборудование: 1) спектрофотометр ПЭ-5300В; 2) бюретки на 50 см³ - 2 шт.; 3) пинетка на 1 мл; 4) колбы мерные на 50 см³ - 8 шт.

Реактивы: 1) стандартный раствор железа (III) - 0.1 мг/см³; 2) роданид аммония или калия - 10%-ный раствор; 3) азотная кислота - разбавленный раствор (1:1).

Ход анализа:

1) Выбор рабочей длины волны. Фотометрические определения проводятся при такой длине волны, при которой наблюдается максимальная оптическая плогность раствора. Это обеспечивает максимальную чувствительность и точность анализа.

Поиск л надо провести следующим образом. В мерную колбу на 50 см³ внести 1 см³ стандартного раствора хселсза и все реактивы, как указано ниже в ходе определения. В другой колбе на 50 см³ готовится раствор сравнения («нулевой» раствор), куда добавляются все реактивы, кроме железа. Измерить оптические плотности раствора железа при различных значениях длины волны (от 360 до 540 нм). По формуле закона Бугера для каждой длины волны рассчитывают значение молярного коэффициента светопоглощения .

А = l*С.

По полученным данным построитъ спектрофотометрическую кривую - график зависимости молярного коэффициента светопоптощения ? от длины волны л. Для работы выбирается та длина волны, при которой наблюдается максимум на кривой «? - л».

2) Определение железа. Готовят эталонные растворы соли железа. В мерные колбы емкостью 50 см³ наливают соответственно 0.5; 1.0; 1.5; 2.0; 3.0; 4.0 и 5.0 см³ исходного стандартного раствора железа. Затем добавляют в них по 1 см³ разбавленной (1 : 1) азотной кислоты и непосредственно перед измерением оптической плотности по 5 см³ 10%-го раствора роданида аммония. После этого раствор в колбах доводят до метки дистиллированной водой и перемешивают. Измеряют оптическую плотность приготовленных растворов при выбранной величине длины волны.

В качестве раствора сравнения используют эталонный раствор, содержащий 2 см³ исходного стандартного раствора железа. Оптическую плотность первых трех растворов (содержащих 0.5; 1.0; 1.5 см³ исходного стандартного раствора Fe³⁺) измеряют таким образом. Светопропускание этих растворов считаю равными 100% (задают значение оптической плотности А, равное 0,000), а показания величины А, соответствующие эталонному раствору (содержащему 2 см³ стандартного), записывают со знаком «-».

Для более интенсивно окрашенных трех последних эталонных растворов (3, 4 и 5 см³ исходного стандартного раствора Fe³⁺) и задачи оптическую плотность измеряют по отношению к эталонному раствору, содержащему 2 см³ стандартного раствора железа. Для него устанавливают светопропускание 100% (задают значение оптической плотности А, равное 0.000) и определяют по отношению к нему показания величины л для исследуемых растворов.

По данным строят градуировочный график.

3) Определение содержания железа в пробе по градуировочному графику.

Комплексонометрическое определение ионов Fe³⁺ и Fe²⁺

Комплексометрическое определение железа и алюминия выполняют в тех случаях, когда эти элементы содержатся в водах в относительно больших количествах (сотни мг/л и более).

Ионы окисного железа (Fe³⁺) образуют с трилоном Б комплексное соединение.

Определение всех двух ионов выполняют в одной пробе воды. Вначале титруют трилоном ион окисного железа (Fe³⁺) с сульфосалициловой кислотой в качестве индикатора, затем окисляют закисное железо (Fe²⁺) до окисного и титруют полученное окисное железо трилоном.

Реактивы: 1) трилон Б 0,025 н.; 2) кислота соляная 1 н. раствор; 3) кислота сульфосалициловая 10 % раствор (10 г сульфосалициловой кислоты растворяют в 90 мл дистиллированной воды); 3) аммиак 1 н. раствор; 4) аммоний надсернокислый (NH₄)₂S₂O₈ ; 5) метиловый фиолетовый 0,05 % водный раствор.

Ход анализа.

1) Определение Fe³⁺:

В коническую колбу емкостью 250 мл помещают 50 мл исследуемой воды и добавляют в качестве индикатора одну каплю 0,05%-ного раствора метилового фиолетового. Подготовленный к титрованию раствор должен иметь сине-зеленую окраску (рН 1.2 - 1.3). Если раствор окрасится в синий (рН 1,5 - 2,0) или фиолетовый (рН > 2.0) цвет, добавляют по каплям 1 н. раство.р Сl до перехода окраски в сине-зеленую, если цвет раствора желто-зеленый (рН 0.5 - 1.2) или желтый (рН < 0.5), добавляют соответственно 1 н. раствор аммиака. Подготовленный таким образом раствор нагревают до 60 - 70° С и приливают 1 мл 10%-ного раствора сульфосалициловой кислоты. При наличии Fe³⁺ появляется красно-фиолетовая окраска. Содержимое колбы титруют 0.025 М раствором трилона Б до исчезновения розового оттенка.

Если на титрование идет более 20 - 25 мл раствора трилона, определение повторяют, отбирая на анализ меньшее количество воды (в этих случаях объем пробы доводят до 50 мл дистиллированной водой).

Содержание окисного железа (мг/л) вычисляют по формуле:

Х = ( v₁M * 55.85 *1000)/v

где v₁ - объем раствора трилона Б, израсходованного на определение, мл;

М - молярность раствора трилона Б;

v -- объем воды, взятой на определение, мл;

55,85 -- атомный вес Fe.

2) Определение Fe²⁺ :

Анализ выполняют в той же пробе, в которой производилось определение Fe³⁺. Раствор, в котором оттитровано окисное железо, снова нагревают до 60 - 70°С* и прибавляют около 0.1 г надсернокислого аммония. При этом Fe²⁺ окисляется до Fe³⁺ и раствор снова приобретает красно-фиолетовый цвет за счет образования сульфосалицилата железа. Окисленный раствор вновь титруют трилоном до исчезновения розовой окраски. По окончании титрования испытывают полноту окисления Fe²⁺ добавкой новой порции 0.1 г иадсернокислого аммония, если нужно, дотитровывают и снова проверяют полноту окисления. Титрование считают законченным, если после добавки очередной порции персульфата на титрование идет не более 1 - 2 капель трилона. Общий расход 0,025 М раствора трилона Б на титрование закисного железа не должен превышать 20 - 25 мл. При более высоких концентрациях железа определение повторяют, отбирая на анализ меньшее количество воды и разбавляя пробу до 50 мл дистиллированной водой.

Содержание закисного железа вычисляют по той же формуле, что и для окисного железа.

Определение суммы ионов Fe³+ и Fe²⁺ колориметрическим методом

Ход анализа.

В мерную колбу на 50 мл отмерить пипеткой 25 мл исследуемой воды, прилить 15 мл сульфосалициловой кислоты и 5 мл 25%-ного водного раствора аммиака. Довести объем дистиллированной водой до 50 мл. В другой мерной колбе приготовить стандартный раствор - в мерную колбу на 50 мл поместить 25 мл дистиллированной воды, те же объемы реактивов и отмерить из бюретки такой объем стандартного раствора Fe³⁺, чтобы концентрация незначительно отличалась от его содержания в исследуемой воде. Об этом можно судить по приблизительно одинаковой интенсивности окраски исследуемого и стандартного растворов. Через 10 минут провести колориметрироваиие полученных растворов (желтая окраска) на ФЭК-М с синим светофильтром. Определение провести 2 - 3 раза.

Вычислить концентрацию ионов (Fe³⁺ + Fe²⁺) (в мг/л) в исследуемом растворе по формуле:

Х_{(Fe3+ + Fe2+)} = (С_ст * D₁)/D₂,

где где С_ст - концентрация (Fe³⁺ + Fe²⁺) в стандартном растворе, мг/л;

D₁ - оптическая плотность исследуемого раствора;

D₂ - оптическая плотность стандартного раствора.

1.6 Сухой остаток