Post on 17-Jul-2020
Uwaga substancja oznaczona w instrukcji jest niebezpieczna
zachowaj szczególną ostrożność przy jej stosowaniu
1
BADANIE ZAWARTOŚCI ZWIĄZKÓW AZOTU.
OZNACZANIE AZOTU AZOTANOWEGO(V) METODĄ
KOLORYMETRYCZNĄ.
Wprowadzenie:
Azot jest pierwiastkiem niezwykle ważnym dla organizmów ponieważ jest
podstawowym składnikiem białek. Stanowi ok. 1,5% wag. suchej masy roślin. Z gleby
pobierany jest głównie w postaci azotu amonowego (N-NH4+) i azotu azotanowego (V) (N-
NO3-), do której wprowadzany jest w postaci nawozów mineralnych jak i organicznych.
W wodach powierzchniowych azot występuje w formie rozpuszczonej (związki organiczne
i mineralne azotu) oraz jako zawiesina. Do wód powierzchniowych trafia bezpośrednio
Uwaga substancja oznaczona w instrukcji jest niebezpieczna
zachowaj szczególną ostrożność przy jej stosowaniu
2
z atmosfery, ze ścieków miejskich, przemysłowych, odwadniania kopalni oraz jako spływ
powierzchniowy. Azot jest obecny także w osadach dennych i organizmach wodnych. Azot
występujący w glebie w postaci azotanów (V), jest częściowo asymilowany przez rośliny
i drobnoustroje. Część azotanów jest jednak wymywana i trafia wraz z wodami do rzek
i jezior, a w następstwie do mórz powodując przyspieszenie procesu eutrofizacji, co pociąga
za sobą wtórne ich zanieczyszczenie. Wody poddane silnej eutrofizacji są mało przydatne do
celów komunalnych i rekreacyjnych ze względu na częste i masowe zakwity, powodujące
pogorszenie właściwości fizycznych i organoleptycznych (smak, zapach) wody oraz obecność
zagrażających zdrowiu toksyn sinicowych. Azotany (V) występujące praktycznie we
wszystkich wodach powierzchniowych są związkami, w których azot występuje na
najwyższym stopniu utlenienia. W warunkach aerobowych są trwałe, natomiast
w warunkach anaerobowych następuje ich redukcja do azotanów(III) lub dalej do azotu
amonowego, w związku z tym są źródłem tlenu dla przemian biologicznych.
Rys. 1. Obieg azotu w wodach powierzchniowych.
W zależności od charakteru zbiornika i pory roku, stężenia azotanów (V) ulegają
dużym wahaniom ponieważ jony te stanowią jeden z głównych składników pożywkowych dla
organizmów roślinnych. W związku z tym, w sezonie wegetacyjnym ilości azotanów (V)
występujące w wodach powierzchniowych są zdecydowanie mniejsze, nawet do całkowitego
zaniku podczas intensywnego rozwoju roślinności. W okresie jesienno zimowym gdy
wegetacja ustaje, a intensyfikują się procesy rozkładu materii organicznej stężenia azotanów
Uwaga substancja oznaczona w instrukcji jest niebezpieczna
zachowaj szczególną ostrożność przy jej stosowaniu
3
(V) rosną. Dzięki procesom nitryfikacji i denitryfikacji oraz możliwościom przechodzenia
związków azotowych z jednej postaci w drugą można określić przybliżony czas
zanieczyszczenia wody ściekami gospodarczymi lub innymi związkami organicznymi
zawierającymi azot. Obecność azotu amonowego świadczy o świeżym zanieczyszczeniu,
jednoczesne występowanie azotanów(III) i azotu amonowego jest dowodem na to, że od
momentu wprowadzenia zanieczyszczeń upłynął już jakiś czas. W przypadku braku tych
postaci azotu, a przy jednoczesnej obecności azotanów(V) można wnioskować, że
zanieczyszczenia wprowadzono dawno i w wyniku procesów samooczyszczania nastąpiła
mineralizacja związków organicznych zawierających azot.
Rys. 2. Przemiany azotu ze zrzutu ścieków (trójkąt) wraz z biegiem rzeki w czasie.
Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze sposobem oznaczania azotanów(V) w wodzie
metodą kolorymetryczną z salicylanem sodu.
Zasada metody:
Metoda oparta jest na reakcji azotanów(V) z salicylanem sodu w środowisku
stężonego kwasu siarkowego(Vl). W reakcji nitrowania powstaje kwas nitrosalicylowy, który
po zalkalizowaniu przechodzi w postać zdysocjowaną o intensywnym żółtym zabarwieniu.
Uwaga substancja oznaczona w instrukcji jest niebezpieczna
zachowaj szczególną ostrożność przy jej stosowaniu
4
Zawartość azotanów(V) określa się spektrofotometrycznie przy przydługości fali 410 nm.
Metodę tą można stosować do oznaczania azotanów(V) w wodzie i ściekach przy stężeniu
większym niż 0,1 mg NO3-/dm3.
Rys. 2. Schemat reakcji oznaczania jonów NO3-.
Odczynniki:
1. Alkaliczny roztwór winianu sodowo-potasowego:
a) rozpuszczamy 400 g wodorotlenku sodu w ok. 500 cm3 wody destylowanej
b) rozpuszczamy 60 g winianu sodowo-potasowego NaK(C4H4O6) . 4H2O w ok. 200 cm3
wody destylowanej, następnie mieszamy oba roztwory (tj. a i b) w kolbie miarowej
o poj. 1 dm3 i uzupełniamy wodą destylowaną do kreski.
2. Kwas siarkowy (d=1,84g/cm3)
3. Salicylan sodu (C7H5O3Na), roztwór 0,5-procentowy (przygotować ok. 50 cm3)
4. Wodorotlenek sodu, roztwór 0,5-procentowy (przygotować ok. 100 cm3)
5. Azotan potasu (KNO3) roztwór wzorcowy podstawowy, w kolbie miarowej o pojemności
1 dm3 rozpuścić w wodzie destylowanej 0,7216 g azotanu(V) potasu, uprzednio
wysuszonego do stałej masy w temp. 105°C, uzupełnić wodą destylowana do kreski i
wymieszać. 1 cm3 tak przygotowanego roztworu zawiera 0,1 mg azotu azotanowego.
Uwaga substancja oznaczona w instrukcji jest niebezpieczna
zachowaj szczególną ostrożność przy jej stosowaniu
5
6. Azotan potasu (KNO3) roztwór wzorcowy roboczy,. do parownicy odmierzyć 10 cm3
roztworu wzorcowego podstawowego, dodać 2-3 krople 0,5% roztworu NaOH i 20 cm3
roztworu salicylanu sodu. Na wrzącej łaźni wodnej odparować zawartość parownicy do
sucha. Parownicę wystudzić , następnie do suchej pozostałości dodać 1 cm3 stężonego
kwasu siarkowego (kwas rozprowadzić po ściankach parownicy z widocznym białym
osadem). Po ok. 10 min. dodać 30 cm3 wody destylowanej i wymieszać. Roztwór przenieść
ilościowo do kolby miarowej 100 cm3, dopełnić wodą do kreski i wymieszać. 1 cm3 tak
przygotowanego roztworu zawiera 0,01 mg azotu azotanowego.
Sprzęt laboratoryjny i aparatura pomiarowa:
Kolby miarowe po poj. 50 cm3, spektrofotometr, kuwety o długości drogi optycznej 1cm,
kolby miarowe 50 i 100 cm3, 1dm3, parownice, pipety 1, 5, 10 cm3, bagietki.
Sposób wykonania:
Sporządzanie krzywej wzorcowej:
Do sporządzenia krzywej wzorcowej przygotowujemy 7 kolb miarowych o poj. 50 cm3
i wprowadzamy do nich odpowiednio: 0,0 (próba zerowa); 0,3; 0,5; 0,7; 1,0; 2,0; 4,0 cm3
roztworu wzorcowego roboczego (6). Do każdego wzorca roboczego dodajemy 7 cm3
alkalicznego roztworu winianu sodowo-potasowego, uzupełniamy wodą destylowaną do
kreski i mieszamy. Tak przygotowane roztwory zawierają odpowiednio: 0,00; 0,003; 0,005;
0,007; 0,01; 0,02; 0,04 mg azotu azotanowego. Absorbancję barwnego roztworu mierzymy
przy długości fali λ=410 nm, stosując roztwór próby zerowej jako odnośnik.
Uwaga substancja oznaczona w instrukcji jest niebezpieczna
zachowaj szczególną ostrożność przy jej stosowaniu
6
Wykonanie oznaczenia
Do parownicy odmierzyć 10 cm3 badanej wody, dodać 2-3 krople 0,5% roztworu
NaOH i 1 cm3 roztworu salicylanu sodu. Na wrzącej łaźni wodnej odparować zawartość
parownicy. Do suchej pozostałości dodać 1 cm3 stężonego kwasu siarkowego (kwas
rozprowadzić po ściankach parownicy z widocznym białym osadem). Po ok. 10 min. dodać
20 cm3 wody destylowanej wymieszać i przenieść roztwór ilościowo do kolby miarowej
(nr 7) o poj. 50 cm3. Następnie do próby dodać 7 cm3 alkalicznego roztworu winianu
sodowo-potasowego i uzupełnić wodą destylowaną do objętości 50 cm3. Absorbancję
barwnego roztworu mierzymy przy długości fali λ =410 nm, stosując roztwór próby zerowej
jako odnośnik.
Obliczanie wyników oznaczenia:
Zawartość azotu azotanowego(V) obliczyć w mg/dm3 według wzoru:
X=(m*1000)/V
gdzie:
m - zawartość azotu azotanowego (V) w badanej próbce, mg
V – objętość próbki użyta do oznaczania, cm3
UWAGA
W sprawozdaniu należy umieścić:
1. Wykres zależności A=f(awz); gdzie: A – absorbancja, awz – zawartość jonów NO3- w mg.
2. Obliczenia dotyczące zawartości azotu azotanowego w badanej próbce.
3. Zaklasyfikować badaną próbę wody pod względem zawartości azotu azotanowego
zgodnie z rozporządzeniem ministra środowiska z dnia 11 lutego 2004r. w sprawie
Uwaga substancja oznaczona w instrukcji jest niebezpieczna
zachowaj szczególną ostrożność przy jej stosowaniu
7
klasyfikacji dla prezentowania stanu wód powierzchniowych i podziemnych, sposobu
prowadzenia monitoringu oraz sposobu interpretacji wyników i prezentacji stanu
tych wód(Dz. U. Nr 32, poz. 284) – załącznik nr 1 (proszę zwrócić uwagę na jednostki).
Zakres materiału do przygotowania:
1. Chemia azotu – występowanie, formy azotu dostępne dla roślin, azot
nieorganiczny i azot organiczny, obieg azotu w przyrodzie.
2. Naturalne i antropogeniczne źródła azotanów.
3. Podstawy fizykochemiczne stosowanego oznaczenia azotu azotanowego (V).
4. Nawozy mineralne.
5. Azotany (V) a zjawisko eutrofizacji.
6. Dyrektywa Rady 91/676/EWG z dnia 12 grudnia 1991 r. dotycząca ochrony wód
przed zanieczyszczeniami powodowanymi przez azotany pochodzenia rolniczego.
Literatura
1. PN-82/C-04576/08
2. Hermanowicz W., Dojlido J., Dożańska W., Koziorowski B., Zerbe J., Fizyczno-
chemiczne badanie wody i ścieków, Arkady, W-wa 1999
3. Gomólka E., Szaynok A., Chemia wody i powietrza, Oficyna wydawnicza Politechniki
Wrocławskiej, Wrocław 1997
4. Gadzała-Kopciuch R., Buszewski B. ,Fizykochemiczne metody analizy w chemii
środowiska, Wyd. UMK, Toruń 2003
5. Kajak Z., Hydrobiologia-Limnologia. Ekosystemy wód śródlądowych, PWN, W-wa 2001
opracował: E, R. Dałkowski, E. Miękoś B. Krawczyk, R. Juszczak, D. Szczukocki.