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.