praktikum 2010 voda

5/21/2018 Praktikum 2010 voda

1/77

GRAEVINSKI FAKULTET

UNIVERZITET U BEOGRADUODSEK ZA HIDROTEHNIKU I VODNO-EKOLOKO INENERSTVO

K V A L I T E T V O D A

LABORATORIJSKI PRIRUNIK

Beograd, 2010


2/77

2

Ime i prezime:_________

Broj indeksa:_________

Broj uzorka:_________


3/77

3

Sadraj Strana

I UVOD

RAD U LABORATORIJI .............................................................................................. 4UVODNE NAPOMENE ZA RAD U LABORATORIJI............................................... 9

II VEBE -Spisak vebi..................................................................................................... 10

BOJA I MUTNOA VODE......................................................................................... 11

PROVODLJIVOST I pH-VREDNOST VODE......................................................... 18

ALKALITET I ACIDITET VODE .............................................................................. 24

ZASIENJE VODE I RAVNOTEE.......................................................................... 30

TVRDOA VODE....................................................................................................... 33

SADRAJ HLORIDA I GVOA U VODI............................................................... 37

SADRAJ SULFATA I AZOTNIH JEDINJENJA U VODI ...................................... 40

PROVERA TANOSTI REZULTATA HEMIJSKE ANALIZE VODE ................... 46PROVERA TANOSTI REZULTATA HEMIJSKE ANALIZE VODEJONSKOM HROMATOGRAFIJOM.......................................................................... 52

SADRAJ AKTIVNOG I REZIDUALNOG HLORA U VODI................................. 59

RASTVORENI KISEONIK......................................................................................... 63

ODREIVANJE SADRAJA UKUPNIH ORGANSKIH MATERIJA..................... 67

UTROAK KALIJUM-PERMANGANATA.............................................................. 68

HEMIJSKA POTRONJA KISEONIKA (HPK) ........................................................ 70

KOAGULACIJA I FLOKULACIJA............................................................................ 72

FILTRACIJA................................................................................................................ 75

LITERATURA.................................................................................................................... 77


4/77

4

RAD U LABORATORIJI

PRIBOR, APARATURE I OSNOVNE TEHNIKESvaka hemijska laboratorija je opremljena karakteristinim priborom i aparatima po kojimase prepoznaje i bez kojih se osnovne funkcije laboratorije ne mogu ispuniti. Hemijska

laboratorija za Kvalitet vode moe se prepoznati po specifinom priboru koji e ovde bitipobrojan i opisan sa ciljem da se to pravilnije koristi.

Boce za destilovanu voduOsnovni tipovi boca za destilovanu vodu su prikazani na slici I-1. Vrlo pogodan oblik imastaklena tzv. pric boca (a) koja kroz gumeni ep ima provuene dve staklene cevice od kojihkraa predstavlja duvaljku, a druga, dua, predstavlja izlaznu cevicu za doziranje destilovanevode. Druga dva tipa (b i c) su plastine boce koje omoguavaju doziranje destilovane vode

pritiskanjem zidova boca. Staklena boca ima prednost jer omoguuje zagrevanje destilovanevode u boci bez preruivanja u drugi sud.

Slika I-1 Boce za destilovanu vodu

Merni sudoviTipini merni sudovi prikazani su na slici I-2. To su stakleni baloni tankih zidova, ravnog dna idugakog uzanog vrata na kome je vidljivo ugravirana merna crta do koje treba napuniti balonda bi se dobila kalibrisana zapremina.

Slika I-2 Merni sudovi

a) b) c)


5/77

5

Merni sudovi slue za pripremanje rastvora tano odreene zapremine. Mernim sudovima nemeri se zapremina rastvora koji se dalje prenosi u druge sudove; delovi zapremine iz mernogsuda mere se i prenose pipetama. Merni sudovi su najee kalibrisani na temperaturi od 20C. Obino se zatvaraju staklenim, bruenim zapuaima. Tanost merenja zapreminemernim sudovima je naznaena ili na mernim sudovima ili u dokumentaciji proizvoaa.

Pipete, pipetiranjeUobiajeni tipovi pipeta su prikazani na slici I-3. Osnovni tipovi pipeta koje se koriste uhemijskoj (kvantitativnoj) analizi su: a) obine, prenosne pipete i b) graduisane pipete.Prenosne pipete slue za odmeravanje samo jedne, odreene zapremine, a graduisane slueza odmeravanje razliitih zapremina. Ponekad se koriste mikropipete (c) i mikro-pricevi (d).Obina pipeta je uzana staklena cev sa cilindrinim proirenjem na sredini. Njen donji krajizvuen je u kapilaru. Na gornjem uskom delu nalazi se kruno ugravirana merna crta koja

pokazuje dokle se pipeta mora napuniti tenou da bi se odmerila odreena zapremina.Kalibrisana zapremina je oznaena na proirenom delu pipete.

Na slici I-4 prikazana je prenosna pipeta od 50,00 mL ( 0,005) sa osnovnim karakteristikamakoje daje proizvoa.

Slika I- 3 Osnovni tipovi pipeta

a) obina pipetab) graduisanac) mikropipetad) mikro-pric


6/77

6

Slika I-4 Prenosna pipeta

Prenosne pipete imaju zapremine, od 1,00 do 100,0 mL. Graduisane pipete su ravne cilindrine

staklene cevi, graduisane na cele mL, a svaki mL je dodatno graduisan zavisno od ukupnezapremine na 0,5; 0,2 ili 0,10 mL. Pipete slue za isputanje zapremine tenosti, te je njihovograduisanje izvreno odozgo prema dole, tako da se nulti podeok nalazi na vrhu. Kao i kodobinih pipeta, donji kraj graduisanih pipeta izvuen je u kapilaru. Kalibrisanje je izvreno naodreenoj temperaturi, obino na 20 C. Kalibrisane pipete koriste se za doziranje zapreminareagenasa. Uzimanje, odnosno odmeravanje odreene zapremine tenosti pomou pipetenaziva se pipetiranje. Ako pre pipetiranja pipeta nije bila suva, treba je isprati sa malo rastvorakoji e se odmeravati. Gumenom propipetom rastvor se paljivo usisava u pipetu sve doknivo tenosti ne bude iznad merne crte. Drei pipetu vertikalno, tako da merna crta bude uvisini oiju, smanji se pritisak propipete na otvor tako da rastvor moe, kap po kap, da oti eiz pipete. Kad nivo, tanije, donji deo meniska tenosti doe tano na mernu crtu, oticanjerastvora se zaustavi. Rastvor se izlije iz pipete tako da se donji kapilarni kraj pipete naslonina unutranji zid suda u koji treba rastvor preneti, pritisak kaiprsta se smanji i pusti darastvor lagano istee iz pipete. U kapilari obino ostane kap-dve rastvora, ali se on ne smeizduvavati. Zapremina rastvora koja je na taj nain preneta pipetom upravo je jednakakalibrisanoj zapremini, oznaenoj na samoj pipeti. Ono malo tenosti preostale u kapilari neulazi u nominalnu zapreminu, jer je prilikom kalibrisanja

pipete ova injenica uzeta u obzir.

Birete, titrisanjeTipian oblik birete koja se koristi u volumetrijskoj analizi

prikazan je na slici I-5. Birete su cilindrine staklene cevijednakog unutranjeg promera graduisane na cele mL (cm3) imanje delove. Bireta ima raznih veliina. Birete koje senajvie koriste u laboratoriji obino imaju zapreminu od50,00 mL. Bireta slui za isputanje tenosti, odozgo premadole, tako da prvi gornji podeok ima oznaku 0,00 (nula), dokonaj na donjem kraju oznaava 50,00 (0,05) mL ili nekudrugu.

Slika I-5 Tipian oblik birete

Donji kraj birete ima bruenu staklenu slavinu koja se zavrava kapilarom. Za rastvore


7/77

7

supstanci na koje deluje svetlost (na primer AgNO3), upotrebljavaju se birete od utog,odnosno mrkog stakla. Bireta se nameta pomou naroite tipaljke na metalni ili drveni stativ.Pre upotrebe biretu treba namestiti na stativ u strogo vertikalnom poloaju, jer pri kosom

poloaju birete, itanje nivoa, a s tim i odmeravanje zapremine rastvora, ne moe biti tano.Bireta, kao i svi ostali sudovi, moraju biti sasvim isti. Meutim, ista bireta ne mora biti i

suva, veje pre upotrebe treba nekoliko puta isprati sa 10-20 mL rastvora kojim se puni. Timese uklanja voda sa vlanih zidova birete. Punjenje birete se vri kroz mali stakleni levak. Pripunjenju sipa se toliko rastvora da njegov nivo bude neto iznad nultog podeoka birete, a zatimse otvaranjem slavine rastvor paljivo isputa, kap po kap, dok donji menisk tenosti ne doeupravo na nulti podeok. Pre doterivanja nivoa tenosti, levak treba skinuti sa birete. Vrlo jevano da u slavini ili u kapilari ne ostanu mehurii vazduha. Ako ih ipak ima, treba ih ukloniti,

jer za vreme titrisanja vazduh uzrokuje pogreno odmeravanje ukupne zapremine rastvora izbirete, a kao posledica toga bie pogrean i rezultat. U laboratoriji se obino upotrebljavajubirete po elbahu (Schelbach).

Slika I-6 Oitavanje tane zapremine na bireti

elbahova bireta ima na itavoj duini pozadine iroku mleno belu traku, u sredini kojeprolazi uzana plava traka. Kad se posmatra menisk, uzana plava traka usled prelamanja svetlaini dve linije koje su okrenute jedna prema drugoj i dotiu se svojim vrhovima (slika I-6).

Na ovoj bireti ita se onaj podeok koji prolazi izmeu ta dva konusa. Pri oitavanju birete,kao i u sluaju oitavanja pipete i mernog suda nivo tenosti treba da bude u visini oiju. Naobinoj bireti, od 50,00 mL, tano se itaju celi mL i njihovi deseti delovi, dok se stoti deloviitaju priblino, procenom, delei desete delove na polovinu. Na taj nain se bireta ita satanou od 0,05 mL. Posle odmeravanja rastvora, rastvor se ne sme ostaviti u bireti, vegatreba ispustiti, a biretu treba oprati nekoliko puta destilovanom vodom. Opranu biretu trebaodozgo poklopiti odgovarajuom epruvetom da se ne zaprlja prainom i drugom neistoom.Birete se najvie koriste u volumetriji. Volumetrija se zasniva na osnovnoj tehnici - titraciji.Titracija je operacija dodavanja standardnog rastvora u ispitivani uzorak do zavrne takekoja se odreuje na osnovu odgovarajueg indikatora (slika I-7). Da bi se titracijom dobio

pouzdan rezultat neophodno je usvojiti nekoliko osnovnih pravila. Ispitivani rastvor se nalaziu erlenmajeru. Ispod erlenmajera se stavlja bela podloga (hartija) da bi se lake uoio prelaz

boje indikatora u zavrnoj fazi titracije (ako se vri vizuelna detekcija zavrne take). Tokomtitracije tenost treba meati krunim kretanjem dna erlenmajera i pri tome paziti da vrhslavine ne dodiruje erlenmajer. Meanje se moe vriti i mealicom sa magnetim jezgrom

prevuenim teflonom. Prva titracija slui uvek samo za orijentaciju. Za utvrivanje tanogutroka zapremine standardnog rastvora urade se najmanje dve uporedne probe i uzme


8/77

8

srednja vrednost i to samo u sluaju ako razlike nisu vee od 0,10 mL. Ako su razlikeutroenih zapremina vee, uradi se jo jedna proba, s tim da se najmanje dve sloe ugranicama greke.

Slika I-7 Uobiajena tehnika pri volumetrijskim ispitivanjima titracija


9/77

9

UVODNE NAPOMENE ZA RAD U LABORATORIJI

1. Svaki student ima svoje radno mesto.

2. Teorijski principi vebi se razmatraju na predavanjima, na vebama se dobijajukratka uputstva.

3. Vebe overava nastavno osoblje po zavretku vebe.

4. U laboratoriji upotrebljavati instrumente, hemikalije i pribor namenjen za svakuvebu. Predmete sa kojima se radi uvati od oteenja.

5. Hemikalije otvarati paljivo, ne prinositi licu, po zavrenoj upotrebi zatvoritisvaku bocu sa hemikalijama. Obratiti panju na koncentrovane hemikalije kojemogu otetiti odeu, izazvati opekotine ili poar.


10/77

10

SPISAK VEBI

1. Boja i mutnoa vode

2. Elektrina provodljivost i pH-vrednost vode

3. Alkalitet i aciditet vode

4. Tvrdoa vode

5. Sadraj hlorida i gvoa u vodi

6. Sadraj sulfata i azotnih jedinjenja u vodi

7. Provera tanosti rezultata hemijske analize vode

8. Sadraj aktivnog i rezidualnog hlora u vodi

9. Rastvoreni kiseonik

10.Odreivanje ukupnih organskih materija

11.Koagulacija i filtracija


11/77

11

Veba 1

BOJA I MUTNOA VODE

Boja vode

Boja predstavlja optiko svojstvo vode. Boja vode posledica je apsorpcije i refleksije svetlostiodreene talasne duine, bez skretanja talasnih duina. Mutnoa vode je takoe optikosvojstvo vode. Mutnoa vode je posledica prisustva nerastvornih materija zbog kojih dolazi doskretanja svetlosti. U praksi je teko povui granicu izmeu boje i mutnoe vode. Boja vode

potie od materija razliitog porekla. Primer: joni gvoa u vodi imaju karakteristinu boju, aod prisustva kiseonika zavisi intenzitet boje (uta ili crvena). Najee na boju vode utiesadraj organskih materija (uta boja, boja aja). Boja kao parametar ne spada u toksine

parametre, ali se nalazi na EPA (eng. Environmental Protection Agency-Agencija za zatituivotne sredine) listi sekundarnih (estetskih) parametara i utie na izgled, a ponekad i na miris

vode. Boja vode odreuje se i meri kolorimetrijskim metodama i izraava brojem. Boju trebaodrediti na licu mesta, nakon uzimanja uzorka, a jedinica boje bazirana je na platina-kobalt (Pt-Co) standardnom rastvoru koji formira utu boju.Prema Pravilniku o higijenskoj ispravnosti vode za pie (Slubeni list SRJ br.42/98) propisana

je maksimalna doputena vrednost boje od 5 stepeni kobalt platinske skale. U vanrednimprilikama ova vrednost ima vrednost od 50 stepeni kobalt platinske skale.

Postupak za odreivanje bojeBoja vode se odreuje poreenjem sa bojom standardnih rastvora pomou kolorimetrijskogkomparatora ili spektrofotometrijski. Postupak za odreivanje boje prikazan je ilustrativno naslici 1 (koracima 1-11). Za intenzivne boje ispitivanog uzorka potrebno je uzorak preodreivanja razblaiti. Dobijene rezultate uneti u tabelu 1.1.

Boja ispitivanog uzorka se nakon razblaivanja, izraunava prema sledeoj formuli:

o

oV

VCRCC 111 ==

gde je:V1 zapremina razblaenog uzorka, mL,Vo zapremina uzorka, mLC1 boja razblaenog uzorka,Co boja uzorka.

Razblaenje,R, se izraava kao kolinik V1/Vo.


12/77

12

Odreivanje boje platina-kobaltnom (Pt-Co) standardnom metodom (2-200 Pt-Cojedinica)Chlorine, Total, Bulk Powder, 8167Primena metode: za odreivanje boje vode za pie, otpadne vode i morske vode.

Uputstvo za rad:Pre merenja podesiti pH vrednost vode na 7,6 uz pomo 1,0 mol/dm3 HCl ili 1,0 mol/dm3NaOH. Za odreivanje boje uzorka potrebno je talasnu duinu podesiti na 465 nm. Za merenjeminimalna potrebna koliina uzorka je 6 mL. Za testiranje opreme koristiti nefiltriranudejonizovanu vodu.

Boja uzoka odreuje se spektrofotometrijski prema uputstvu, koje je ilustrativnoprikazano na slici 1 ( koracima 1.1-1.11):

1.1 Odabrati 1. 2 Odmeriti 200 mL 1.3 Sklopiti 1.4 Isprati filter-hartijuodgovarajui program uzorka u au. aparaturu dejonizovanom vodom.na spektrofotometru. za filtriranje.

1.5 Isprati filter-hartiju 1.6 U kivetu 1.7 Ubaciti kivetu 1. 8 Pritisnutidrugi put odmeriti 10 mL u eliju. ZERO.

dejonizovanom vodom. dejonizovane vode.

1.9 Profiltrirati 1.10 U kivetu 1.11 Pritisnutiuzorak za merenje. odmeriti 10 mL READ.

uzorka.


13/77

13

Tabela 1.1 Eksperimentalni rezultati odreivanja boje uzorka vode

RazblaenjeR

UZORAK

V1

(mL)

Vo

(mL)V1/Vo

Boja razblaenoguzorka,Pt-Co

Boja originalnoguzorka,Pt-Co

Prokomentarisati rezultate.

Mutnoa vode

Mutnou vode ine suspendovane i koloidne estice u vodi. Mutnoa se meri poreenjemsvetlosnih efekata koji se odvijaju prolaskom svetlosti kroz uzorak i kroz standard. to je veiintenzitet skretanja svetla, to je vea interferencije, vea je i mutnoa uzorka. Izraava se u

nefelometrijskim jedinicama mutnoe, (eng.nephelometric turbidity units (NTU)) i u sadrajuSiO2 u vodi izraenim u mg/L.

Mutnoa vode potie od: suspendovanih estica gline, estica mulja, finih, sitnih organskih i neorganskih materija, rastvorenih, obojenih organskih materija, mikroskopski sitnih ivih organizama i planktona.

Mutnoa daje vodi neprozirnost. Mutnoa se meri i odreuje u laboratorijama i na licu mesta(eng. on-site) u rekama. U periodu niskog vodostaja mnoge reke imaju istu, jasnu, zelenkastu,

prozirnu boju, imaju nisku mutnou, manju od 10 NTU-a. U kinom periodu, estice sa obalese spiraju i rastvaraju u vodi, voda postaje blatnjava i obojena, to ukazuje na visoku mutnou.Tokom visokog vodostaja, brzina vode je vea, koliina vode koja protie je vea i onadoprinosi lakem i brem spiranju suspendovanih materija sa dna, to uzrokuje veu mutnouvode. Na slici 1.2 prikazana su tri uzorka vode razliitih mutnoa:


14/77

14

Slika 1.2 Laboratorijsko merenje Slika 1.3 Standardni uzorci razliite mutnoemutnoe vode (5, 50 I 500 NTU-a)

Na slici 1.4 prikazan je terenski turbidimetar, koji se kalibrie standardima odgovarajuemutnoe, koje izdaje proizvoa. Savremena merenja mutnoe na terenu podrazumevajuugradnju turbidimetara (slika 1.5) koji omoguavaju kontinuirano merenje mutnoe u rekama.

Slika 1.4 Terenski turbidimetar Slika 1.5 Meramutnoe

Prema Pravilniku o higijenskoj ispravnosti vode za pie (Slubeni list SRJ br.42/98) propisanaje maksimalna doputena vrednost mutnoe do 1 NTU. U vanrednim prilikama ova vrednostima vrednost od 6 NTU.


15/77

15

Postupak za odreivanje mutnoeNa prethodno kalibrisanom turbidimetru odreuje se mutnoa uzorka, kao to je prikazano naslici 1.6 (1-5).

1 2 3Napuniti istu kivetu uzorkom. Pritisnuti dugme I/O. Ubaciti kivetu sa uzorkom

u tubidimetar. Zatvoritipoklopac turbidimetra.

4 5Pritisnuti dugme: READ Izvaditi kivetu, isprati je destilovanom vodom

Zabeleiti izmerenu vrednost nastaviti merenje novih uzoraka.mutnoe ispitivanog uzorka.

Slika 1.6 Opis postupka za merenje mutnoe vode

U tabelu 1.2 uneti rezultate dobijene nakon odreivanja mutnoe kod odabranih uzoraka.

Tabela 1.2 Eksperimentalni rezultati odreivanja mutnoe vode na HACH turbidimetru

Uzorak Mutnoa(NTU)

I

II

III



16/77

16

INSTRUMENTALNA TEHNIKA -KOLORIMETRIJA I SPEKTROFOTOMETRIJA

Kolorimetrijskim metodama odreuju se koncentracije obojenih rastvora koji apsorbuju uvidljivom ili bliskom UV delu spektra.

Da bi se supstanca mogla odrediti kolorimetrijski mora ispunjavati sledee uslove: intenzitet boje mora biti stabilan u duem vremenskom intervalu, boja mora biti intenzivna, apsorpcija zraenja mora da se pokorava Lambert-Beerovom zakonu, male promene temeprature, pH i drugih faktora ne smeju bitno da utiu na intenzitet boje.

Ukoliko je intenzitet neke boje nedovoljan onda se dodatkom pogodnog reagensa moeprevesti u intenzivnije obojeno jedinjenje. Boja koju ima rastvor neke supstancekomplementarna je boji koju ta supstanca apsorbuje (na primer: bakar(II)-jon je bledoplave

boje, to znai da apsorbuje u utom delu spektra).

Reagens u kolorimetriji mora da poseduje sledee osobine: reagens treba da reaguje stehiometrijski sa ispitivanom supstancom i uvek treba dodati

dovoljnu i istu koliinu reagensa u ispitivane rastvore i standarde, reagens ne sme da apsorbuje u vidljivom delu spektra, reagens mora biti selektivan u odnosu na ispitivanu supstancu, boja nastalog proizvoda mora se brzo razvijati, reagens ili ispitivana supstanca ne smeju da stupaju u reakcije sa drugim sastojcima u

rastvoru koji ih mogu prevesti u neaktivne oblike ili kompleksno jedinjenje zbog ega biizostalo razvijanje boje.

U kolorimetriji se obino intenzitet boje nepoznatog rastvora uporeuje sa jednim ili viestandardnih rastvora poznate koncentracije

Spektrofotometrija je apsorpciona metoda koja se zasniva na praenju zavisnosti apsorbance odtalasne duine zraenja koje je prolo kroz analiziranu supstancu. Apsorpcija se moe pratiti uUV, Vis, IC, mikrotalasnoj i radiofrekventnoj oblasti. Spektrofotometrijom su obuhvaenekvalitativne i kvantitativne analize

Kvalitativna analiza zasniva se na injenici da apsorpcioni spektar supstance zavisi od njenogsastava i strukture. Na osnovu zavisnosti apsorpcije od talasne duine i vrednosti apsorpcije na

odreenoj talasnoj duini mogue je identifikovati apsorbujuu supstancu.

Kvantitativna analiza sa zasniva na Lambert-Beerovom zakonu:U optici, Lambert-Beerov zakon povezuje apsorpciju svetlosti sa karakteristikama materijala(supstance, jedinjenja) kroz koju je proputena svetlost, to je ilustrativno prikazano na slici1.7. Prema ovom zakonu data je logaritamska povezanost izmeu transmisije (T) svetlosti koja

je proputena kroz uzorak i apsorpcionog koeficijenta supstance, , i debljine sloja uzorkakroz koji prolazi svetlost, . Apsorpcioni koeficijent izraava se preko molarne apsorpcijeapsorbujue supstance, , i preko koncentracije hemijske vrste koja apsorbuje svetlost, c , ili

preko apsorpcionog poprenog preseka, , i gustine apsorpcije,N.


17/77

17

Slika 1.7 Ilustrativan prikaz proputanja svetlosti kroz uzorak u kiveti

Za tenosti navedene vae sledee jednaine:lcl

I

IT === 1010

0

gde su:

I0-intenzitet upadne svetlosti pre prolaska kroz ispitivani materijal,

I-intenzitet upadne svetlosti nakon prolaska kroz ispitivani materijal.

Transmisija se moe izraziti preko apsorbancije prema sledeoj jednaini:

=

010log

I

IA .

to ukazuje na lineranu vezu apsorpcije i koncentracije (ili gustine apsorpcije):

lNlA == .

Ako je poznata debljina sloja kroz koju prolazi svetlost, molarna apsorpcija (ili apsorpcioni

popreni presek), a ako se apsorpcija meri, koncentracija supstance moe se odrediti.Kod spektrofotometra lje jednako debljini kivete i konstantno je i apsorbancija zavisi samo odkoncentracije ispitivane supstance i izmerene apsorpcije. Da bi se postigla najvea tanost iosetljivost apsorpcije bitan je izbor talasne duine merenja. Ona mora da ispuni sledee uslove:da se merenjem postie maksimalna osetljivost, da male promene talasne duine ne utiu nareproduktivnost i da vai Beerov zakon.

Za spektrofotometrijska merenja u Laboratoriji za kvalitet vode Graevinskog fakulteta koristise instrument prikazan na slici 1.8.

Slika 1.8 Spektrofotometar firme Hach-Lange (tip: DR 2800 Portable)

Instrument se odlikuje lakoom u radu, jednostavnim rukovanjem, dobrom preciznou ipouzdanou.


18/77

18

Veba 2

PROVODLJIVOST I pH-VREDNOST VODE

Provodljivost,

Provodljivost, , je elektrino svojstvo vode. Voda i vodeni rastvori u zavisnosti odkoncentracije jona mogu da provode struju. Provodljivost zavisi od jona prisutnih u vodi, odkoncentracije jona, pokretljivosti i naelektrisanja jona, kao i od temperature na kojoj seodreuje provodljivost.

Prema Pravilniku o higijenskoj ispravnosti vode za pie (Slubeni list SRJ br.42/98) propisanaje maksimalna doputena vrednost provodljivosti (u S, na 20 C, odnosno 293,15 K) do 1000S, a u vanrednim prilikama do 2500 S.

U SI sistemu jedinica, koji je prikazan u tabeli 2.1 (eng. International System of Units),provodljivost se izraava u simensima (S). Reciprona veliina je otpornost,R, ija jedinica jeom (). Obino se meri specifina provodljivost, s, koja se izraava u S/cm.

Tabela 2.1 SI sistem mernih jedinica

SI merna jedinica

Osnovna veliina Naziv Oznaka (simbol)Duina metar m

Masa kilogram kgVreme sekund sElektrina struja amper ATermodinamika temperatura kelvin KKoliina supstance mol molIntenzitet svetlosti kandela cd

Provodljivost, , je obrnuto proporcionalna otpornosti,R:

=R

1.

Specifina provodljivost, s, rastvora se odreuje instrumentalno, merenjem otpornosti rastvorakoji se nalazi izmeu dve nepokretne, hemijski inertne elektrode ili automatski, pomoukonduktometra, koji se sastoji iz sonde za direktno merenje provodljivosti.

Postupak za odreivanje specifine provodljivosti, s

Provodljivost uzorka se odreuje na konduktometru (firma : WTW multiparametarskiinstrument) koji je prikazan na slici 2.1.


19/77

19

Slika 2.1 Konduktometar

(Instrument za odreivanje provodljivosti)

Odmeriti 100, 0 mL ispitivanog uzorka u laboratorijsku au. Uroniti sondu konduktometra urastvor. Pritisnuti funkcijsku tipku READ i oitati vrednost za provodljivost.

Rezultat

Izmerene vrednosti za provodljivost uneti u tabelu 2.2. Dobijene rezultate prokomentarisati.

Tabela 2.2 Rezultati odreivanja provodljivosti ispitivanih uzoraka

Uzorak Elektrina provodljivost, S/cmDestilovana voda

Vodovodska voda

Uzorak br.___



20/77

20

pH vrednost

pH vrednost je mera relativnog alkaliteta ili aciditeta vode i definie se kao negativan logaritamkoncentracije vodonik-jona,

pH= -log [H+].

Iako se u vodi nalaze H3O+-joni tradicionalno se koristi oznaka H+-jon i pH vrednost. pH skala,

prikazana na slici 2.2, kree se u opsegu od 0 (pH vrednost za najkiselije rastvore) do 14 (pHvrednost za najbaznije rastvore) i ukazuje na aciditet (kiselost) rastvora. Destilovana voda ima

pH vrednost 7. Ova vrednost se smatra neutralnom, ni kiselom, ni baznom. ista, obinakinica ima pH vrednost izmeu 5,0 i 5,5, to se smatra blago kiselim rastvorom. Svako

poveanje pH jedinice za 1 uslovljava deset puta veu koncentraciju vodonik-jona i obratno.

Prema Pravilniku o higijenskoj ispravnosti vode za pie, Slubeni list SRJ br.42/98, propisanapH vrednost je od 6,8-8,5.

Slika 2.2 pH skala i pH vrednosti nekih poznatih jedinjenja


21/77

21

Puferi

Puferi predstavljaju smeu slabe kiseline i njene soli (konjugovane baze) ili smeu slabe baze injene soli (konjugovane kiseline). Ovakvi rastvori se odupiru promeni pH pri dodatku kiseline,

baze ili pri razblaenju. pH vrednost u rastvoru pufera izraunava se uvaavanjem zakona o

dejstvu masa.Izraunavanje koncentracije H+ i OH--jona u rastvorima puferskih smea moe sepokazati na sledeem zadatku.

Zadatak 1.

Izraunati pH vrednost puferske smee CH3COOH/NaCH3COO.Koncentracija komponenata smee je 0,100 mol/L. Podatak:K(CH3COOH)=1,810

-5

Reenje:

I. U rastvoru slabe siretne kiseline uspostavlja se ravnotea:

CH3COOH + H2O CH3COO -+ H3O+,

definisana konstantom ravnotee:

Ka=]COOHCH[

]COOCH][OH[

3

33+

=1,810-5.

II. U rastvoru slabe siretne kiseline i soli CH3COONa uspostavlja se ravnotea, u kojoj jebitan uticaj CH3COO

--jona:

CH3COOH + H2OCH3COO-+ H3O

+

CH3COO-

Konstanta disocijacije siretne kiseline, budui da je temperatura konstantna, ima istu

numeriku vrednost. Menjaju se koncentracije i odnosi pojedinih koncentracija.[CH3COO-]uk= [CH3COO

-]iz kis+ [CH3COO-]iz konjugovane soli

Koncentracija CH3COO--jona koja potie od disocijacije slabe kiseline, u odnosu na

koncentraciju CH3COO--jona, iz soli moe da se zanemari. To je opravdano tim vie to je

disocijacija slabe kiseline suzbijena prisustvom CH3COO--jona (iz NaCH3COO).

[CH3COO-]iz kis0

[CH3COO-]uk= [CH3COO

-]soli[CH3COOH]= ca [H3O

+] = ca

[H3O+]=Ka

soli

a

c

c

pH = pKa+ log asoli

c

c

Sledi:

[H3O+]=Ka

)COONa(CH

COOH(CH

3

3

c

)c=1,810-5

100,0

100,0 =1,810-5mol/L

pH=5-log1,8 = 4,74

Jo neki primeri puferskih parova, koji su uobiajeni u primeni su:fosforna kiselina (H3PO4) i natrijum-fosfat (Na3PO4),ugljena kiselina (H2CO3) i natrijum-bikarbonat (NaHCO3),natrijum-bikarbonat (NaHCO3) i natrijum-karbonat (Na2CO3),

amonijak (NH3) i amonijum-hlorid (NH4Cl).


22/77

22

Odreivanje i merenje pH

pH vrednost se odreuje metodom direktne potenciometrije. Instrument za odreivanje pHnaziva se pH-metar. Za merenje pH vrednosti koristi se par elektroda: indikatorska (staklena) ireferentna (kalomelova ili srebro-srebro-hloridna) elektroda. Merenje potencijala indikatorske

elektrode svodi se na merenje elektromotorne sile (EMS) sprega:indikatorska elektroda /ispitivan rastvor/ referentna elektroda.

Prema Nernstovoj jednaini, potencijal staklene elektrode odgovara potencijalu za redoks

reakciju: 2H+ + 2e H2

Vrednost potencijala vodonine, odnosno staklene elektrode data je jednainom:

2/HH2 +E = 2/HH2 ][H

1log

2

059,02 +

+E

ESTAKLENE= 2/HH2 ][H

1log

2

059,02 +

+E

ESTAKLENE=0,00 + 0,059 log [H+]Kako je pH = -log[H+]dobija se:ESTAKLENE= 0,059 pH

pH = -059,0

STAKLENE

Pre poetka rada potrebno je izbadariti pH-metar za datu elektrodu standardnim rastvorimapufera.

Rad na pH-metru

Svaki pH-metar ima uputstvo u kome su navedeni postupci za pripremu uzoraka i pripremu

instrumenta, kao i postupak rada sa pH-metrom. Na slici 2.3 prikazan je laboratorijski pH-metar (firmeMetrohmtip: 827 pH lab) koji se koristi za odreivanje vrednosti pH.

Slika 2.3 pH-metarOsetljivost:0,01 pH jedinica.

I ODREIVANJE pH U ODABRANOM UZORKU

Merenje pH u uzorku br. ________.Sipati 100,0 mL uzorka za analizu u laboratorijski pehar. Uroniti elektrodu pH metra u rastvornepoznate pH vrednosti. Pritisnuti funkcijsku tipku za merenje pH.

pH=_______ .


23/77

23

II ODREIVANJE pH U RAZLIITIM RASTVORIMA (PUFERSKI KAPACITET)

Odmeriti 100, 0 mL ispitivanog uzroka u menzuru sa zapuaem. Uroniti elektrodu pH metra urastvor nepoznate pH vrednosti. Pritisnuti funkcijsku tipku za merenje pH. Uneti vrednost pHu tabelu 2.3. U menzuru dodati kiselinu ili bazu i odrediti pH nakon meanja. Dobijenu

vrednost pH nakon dodavanja kiseline ili baze uneti u tabelu 2.3. Dati komentar premadobijenim merenjima.

Tabela 2.3 Rezultati odreivanja pH ispitivanih uzoraka

PUFERSKI KAPACITET pH

VODOVODSKA VODA

VODOVODSKA VODA + 2 mL kiseline

VODOVODSKA VODA + 2 mL baze

DESTILOVANA VODA

DESTILOVANA VODA + 2 mL kiseline

DESTILOVANA VODA + 2 mL baze

PUFER I (pH =____ )

PUFER I + 2 mL kiselinePUFER I + 2 mL baze

PUFER II (pH =____ )

PUFER II + 2 mL kiseline

PUFER II + 2 mL baze

PUFER III (pH =____ )

PUFER III + 2 mL kiseline

PUFER III + 2 mL baze



24/77

24

Veba 3a

ALKALITET I ACIDITET VODE(ODREIVANJE SADRAJA HIDROKSIDA, KARBONATA I BIKARBONATA U

VODI)

Alkalitet

Alkalitet (baznost) vode ine hidroksidi, karbonati i bikarbonati (hidrogen-karbonati) alkalnih izemnoalkalnih metala, uglavnom natrijuma, kalcijuma i magnezijuma.Alkalitet se odreuje titracijom vode, rastvorom hlorovodonine kiseline ili rastvoromsumporne kiseline uz indikatore fenolftalein i metiloran.Ukupan alkalitet (T alkalitet) ine alkalitet prema fenolftaleinu i alkalitet prema metil-oranu.Alkalitet prema fenolftaleinu (p alkalitet) potie od prisustva hidroksida ili karbonata ili smee

hidroksida i karbonata. Alkalitet prema metiloranu (m alkalitet) moe poticati od karbonata ibikarbonata pojedinano, ili smee karbonata i bikarbonata, kao to je ilustrativno prikazanaona slici 3.1. Istovremeno prisustvo hidroksida i bikarbonata u uzorku nije mogue, jer onireguju meusobno prema jednaini:

HCO3-+OH-CO3

2-+H2O

OH-, CO32-

pH

0

4,4

8,3

9,4

14

Jake, mineralnekiseline

HCl, HNO3

HCO3

- alkalitet

CO2aciditet

HCO3-, CO3

2-

prirodnev

ode

mineralnevode

m

alkalitet

p

alkalitet

METIL-ORANZ

FENOLFTALEIN

pH > 8,3ljubicasta

pH < 8,3 bezbojna

pH > 4,4 zutapH ~ 4,4

narandzasta pH < 4,4 crvena

Slika 3.1 Alkalitet vode u zavisnosti od pH

Alkalitet vode se izraava kao sadraj CaCO3 u mg/L vode.


25/77

25

Osnovni pojmovi:

I. Titracija osnovna operacija u volumetriji u kojoj se rastvor (poznate koncentracije) jednesupstance (titranta), dodaje iz birete rastvoru (tano odmerene zapremine, ali nepoznatekoncentracije) druge supstance (titranda), do zavretka reakcije, u cilju odreivanjanepoznate koncentracije titranda.

II. Titrand supstanca, rastvor koji se titrie.III. Titrant titraciono sredstvo, reaktant kojim se titrie.IV. Indikator jedinjenje koje se u volumetrijskoj analizi koriste za vizuelno odreivanje

zavrne take titracije na osnovu injenice da u blizini ekvivalentne take dolazi donagle i uoljive promene nekog fiziko-hemijskog svojstva indikatora (najee boje).

V. Volumetrija (volumetrijska analiza)metoda koja se zasniva na merenju zapreminetitranta-rastvora poznate koncentracije utroene za reakciju sa titrandom - rastvoromnepoznate koncentracije.

Odreivanje alkaliteta vode

Ukupan (T) alkalitet se odreuje titracijom 100,0 mL vode, rastvorom sumporne kiseline,koncentracije 0,05 mol/L, uz indikatore fenolftalein i metiloran.Za uzorke kod kojih je poetni pH>8,3, titracija se izvodi u dva stupnja:

I. uz indikator fenolftalein, dok se indikator ne obezboji (p alkalitet);II. uz indikator metiloran, do prelaska boje indikatora iz ute u narandastu(m alkalitet);

Za uzorke kod kojih je poetni pH


26/77

26

Tabela 3.1 Sadraj razliitih jonskih vrsta u zavisnosti od alkalnostiKONCENTRACIJA JONA

REZULTATTITRACIJE OH- CO3

2- HCO3-

p = 0 0 0 m

p < m/2 0 2p m 2p

p = m/2 0 2p= m 0

p > m/2 2p-m 2 (m-p) 0

p= m m 0 0

Tabela 3.2 Eksperimentalni rezultati odreivanja alkalnostiPreraunato prema

tabeli 3.1

Uzorakbr____

(42SOH

V )ff

mL

(42SOH

V )mo

mL

p

mg/L

m

mg/LT

mg/L T/2OH-mg/L

CO32-

mg/LHCO3

-mg/L

Iproba

IIproba

Napomena:

p alkalitetizraunava se prema sledeoj formuli:

1000)

uz

ffSOH

V

(Vp

42= , mg/L, izraeno preko CaCO3,

gde je:

42SOHV zapremina H2SO4utroena u prvom stupnju titracije (obezbojavanje fenolftaleina),

Vuz zapremina poetnog uzorka (100,0 mL).m alkalitetse izraunava prema sledeoj formuli:

1000)

V

(Vm

uz

moSOH 42= , mg/L , izraeno preko CaCO3,

gde je:

42SOHV zapremina H2SO4utroena u drugom stupnju titracije (promena boje metil-orana u

narandastu),Vuz zapremina poetnog uzorka (100,0 mL).

Ukupni alkalitet izraunava se kao: T=p+ m.


27/77

27

Izraunavanje sadraja hidroksida, karbonata i bikarbonata

Sadraj NaOH, Na2CO3i NaHCO3, (mg/dm3), u ispitivanoj vodi moe se izraunati na osnovu

zapremina rastvora kiseline utroene na titraciju vode (cm3).

qMcVaab

a= (mg/dm3) ;

pri emu je:Va - zapremina rastvora kiseline, koja moe da bude m,pili neka druga vrednost navedena

u tabeli 3.1, (u cm3),ca - koncentracija rastvora kiseline (u mol/dm

3),M - molarna masa jedinjenja (u g/mol) iq - alikvotni deo rastvora za analizu, najee 10.

Primer

1. Za titraciju 100,0 cm3 uzorka vode, u prisustvu fenolftaleina, utroeno je 7,00 cm3, a u

prisustvu metilorana (u drugoj probi) utroeno je 10,00 cm3

rastvora HCl koncentracije0,100 mol/dm3. Izraunati sadraj hidroksida, karbonata i bikarbonata (u mg/dm3) u vodi.

Reenje:p= 7,00 cm3, m= 10,00 cm3p> 1/2m: voda sadri hidroksid i karbonat-jone.

NaOH + HCl = H2O + NaCln(NaOH): n(HCl) = 1: 1[OH-] = V(HCl) c(HCl)M(OH-) qV(HCl) = 2p m

[OH

-

] = (2p m) c(HCl)M(OH

-

) q= (27,00-10,00) 0,10017,0010 = 68,0 mg/dm

3

Na2CO3+ 2HCl = H2CO3+ 2NaCln(Na2CO3): n(HCl) = 1: 2

[CO32-] = qMcV )(CO)(HCl)(HCl

2

1 -23

V(HCl) = 2(mp)

[CO32-] =

2

1 [2(mp)] qMc )(CO)(HCl -23 = (10,00-7,00) 0,10060,0010 = 180,0 mg/mol

Aciditet

Aciditet (kiselost) prirodnih voda potie od ugljene kiseline, a ponekad i od huminskihkiselina. Aciditet otpadnih voda moe poticati i od mineralnih kiselina (HCl, HNO3) ilihidrolizovanih soli. Odreivanje aciditeta je vano zbog agresivnih osobina kiselih voda.Veina prirodnih voda se smatraju alkalnim, mada mogu da sadre i slobodnu ugljenu kiselinu(H2CO3). Stoga mnoge prirodne vode mogu da sadre i aciditet i alkalitet, pri emu aciditetmoe poticati samo od ugljene kiseline.Ugljena kiselina se odreuje titracijom rastvorom NaOH u prisustvu fenolftaleina kaoindikatora. Odigrava se reakcija:

H2CO3+OH-HCO3

-+H2O

U prirodnim vodama samo CO2daje kiselost vodama i u zavisnosti od pH sredine prisutne su i

razliite forme ugljene kiseline, kako je prikazano na dijagramu raspodele koji je prikazan naslici 3.2.


28/77

28

0 2 4 6 8 10 12 140,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

pH=pK2=10,32pH=pK1=6,35

10

CO3

2-HCO3

-H2CO

3i

pH

Slika 3.2 Dijagram raspodele molekulskog i jonskih oblika ugljene kiseline u vodenom

rastvoru, u zavisnosti od pH vrednosti rastvora

Iz dijagrama se moe zakljuiti sledee:

1. Za pH


29/77

29

A-aciditet, odnosno koncentracija kiselih vrsta, mg/L

ffNaOH(V ) zapremina NaOH utroena u titraciji (do promene bojeffu ljubiastu), mL

Vuz zapremina poetnog uzorka (100 mL), mL.

Tabela 3.3 Eksperimentalni rezultati pri odreivanju kiselosti

Uzorak br______ffNaOH(V )

mL

Amg CaCO3/L

Napomena: U uzorku vode koji se ispituje nema jakih kiselina koje se odreuju titracijom saNaOH, uz indikator metiloran.

PODSETNIKIzraavanje masene koncentracijaPostoji nekoliko naina za izraavanje koncentracija, a jedan od najee korienih zaodreivanje kvaliteta vode jeste izraavanje preko masene koncentracije.Masena koncentracija izraava odnos mase supstance po jedinici zapremine rastvora ili odnosmase supstance po jedinici mase rastvora:

Masa po jedinici zapremine rastvora (mg/L) =(L)rastvorazapremina

(mg)supstancemasa

Masa po jedinici mase rastvora (mg/kg) =(kg)rastvoramasa

(mg)supstancemasa= (ppm)

Konverzija izmeu ova dva vida izraavanja koncentracija je jednostavna ukoliko je poznatagustina rastvora, rastvora: X (mg/kg) rastvora(kg/L) = Y mg/LU praksi je veoma rasprostranjeno miljenje da je gustina rastvora jednaka 1 kg/L pa sezaboravlja na razliku ove dve jedinice mere. Ovakav nain razmiljanja je uglavnom prihvatljivkada su u pitanju razblaeni rastvori na normalnoj temperaturi okoline, to je sluaj sa

prirodnim vodama ili vodom za pie. Meutim, ne treba zaboraviti da gustina nekih rastvorakada su u pitanju komunalne ili industrijske otpadne vode ne mora da zadovoljava ovaj uslov.

Ponekad je neophodno uporediti uticaj razliitih supstanci na kvalitet vode pa je uobiajeno dase tada koncentracije analiziranih supstanci izraze u vidu koncentracije elementa koji je

zajedniki za sve supstance. Ako se, na primer, eli ispitati uticaj amonijaka (NH4+

) i nitrata(NO3-) na recipijent, onda se to moe uraditi preko azota (N), koji je zajedniki element u oba

jedinjenja:

360 mg NH4+/L *

+4NHmg18

Nmg14= 280 mg NH4

+-N/L

1240 mg NO3-/L *

3NOmg62

Nmg14= 280 mg NO3

--N/L

Iz ovog primera se vidi da veoma razliite koncentracije amonijaka i nitrata u rastvorima moguprouzrokovati identian uticaj na recipijent ako se razmatra koliina azota koja se uputa urecipijent.


30/77

30

Veba 3bZASIENJE VODE I RAVNOTEE

Analiza vode i kontrola kvaliteta sa aspekta sadraja CO2, H2CO3i anjona, HCO3-i CO3

2, kao iprisustva jona kalcijuma su deo osnovne hemije vode. Oni pripadaju jednom kompleksnomravnotenom sistemu koji se menja usled spoljnog uticaja. Kiseline i baze utiu na ravnoteusistema i menjaju konentraciju jedinjenja pri odreenim pH vrednostima.

Osnovni pojmovi: Slobodna ugljena kiselina: rastvoreni, slobodni CO2odgovara najblie baznom kapacitetu

do pH 8,2. Agresivna ugljena kiselina: viak CO2. Vezana ugljena kiselina: sadraj HCO3

-i CO3

2--jona stehiometrijski preraunati u CO2.

Parametar sadraja CO2 ne koristi se u Pravilniku za vodu za pie u naoj zemlji, a premapreporukama EU voda ne sme biti agresivna, ali sadraj CO2 nije ograniena nekomvrednou.

Ugljena kiselinaUgljenik(IV)-oksid se rastvara u vodi: CO2 + H2O H2CO3, pri emu se delom nagradi

ugljena kiselina (samo oko 1 % rastvorenog CO2gradi ugljenu kiselinu). Za postizanje stanjaravnotee izmeu CO2 u atmosferi i u vodi potrebno je odreeno vreme. Koncentracijaslobodne ugljene kiseline u povrinskim vodama je odreena parcijalnim pritiskom CO2 uatmosferi. Povrinske vode obino sadre oko 10 mg/L slobodnog ugljenik(IV)-oksida (CO2)

dok koncentracija CO2 u podzemnim vodam moe imati mnogo veu vrednost (redukcionasredina).

Rastvaranjem 1 mmol CO2u destilovanoj vodi nastaje sloen sistem ugljene kiseline ije sukomponente prikazene u tabeli 3.4.

Tabela 3.4 Proizvodi reakcije pri rastvaranju 1 mmol CO2u 1 L vode

Hemijske vrste ugljene kiseline

Komponenta Udeo (%)

CO2 97,8

H2CO3 0,2HCO3- 2,0

CO32- 0,003

H+ 4,7

Karakteristike sistema ugljene kiseline.

Ugljena kiselina disosuje u 2 stepena pri emu nastaju bikarbonat i karbonatanjoni:

H2CO3HCO3-+ H+

HCO3-CO3

2-+ H+

Svaka reakcija sa anjonima ugljene kiseline vodi smanjenju koliine rastvorenog CO2sa kojimsu anjoni povezani uzajamnim dejstvom. Ako se u vodu, koja sadri CO2doda rastvor NaOH,


31/77

31

dogaa se efekat koji utie na sve komponente neorganskog ugljenika, pri emu se neutraliuH+joni. Novi H+joni e nastati disocijacijom H2CO3; meutim u skladu sa zakonomhemijske ravnotee i zakonom o dejstvu masa nagradie se nova koliina H2CO3 reakcijomCO2rastvorenog u vodi. Uspostavlja se novo ravnoteno stanje u sistemu, a CO 2je poslednjakarika u ovom lancu promena. Usled ovih procesa u vodi preostaje manje CO2, nego to je bilo

na poetku.

Bikarbonatjon, HCO3-, je oblik ugljene kiseline u vodi koji nastaje disocijacijom ugljene

kiseline u prvom stupnju. Bikarbonat-joni prisutni su u vodi kao rezultat rastvaranja karbonatapomou ugljene kiseline. Bikarbonatjoni su najraireniji oblik sadraja ugljene kiseline uprirodnim vodama, pri srednjim vrednostima pH. Oni ine alkalitet vode.

Karbonatjoni, CO32-, nastaju disocijacijom ugljene kiseline u drugom stupnju. Oni se nalaze

u alkalnim vodama pri pH iznad 8,4. U prisustvu kalcijumjona, Ca2+, sadraj CO32-jona je

mali usled male rastvorljivosti CaCO3. U prisustvu slobodne ugljene kiseline raste

rastvorljivost karbonata uz porast sadraja HCO3-

jona.Iz svega sledi da sadraj razliitih oblika ugljene kiseline u vodi zavisi od konstantedisocijacije ugljene kiseline u prvom i drugom stupnju, kao i od proizvoda rastvorljivostiCaCO3. Svi oblici ugljene kiseline istovremeno ne mogu postojati u vodi, vepostoji odreenadinamika ravnotea.

Osnovni karbonatni sistem prirodnih voda je sistem ugljene kiseline i bikarbonatnih jona:

CO2+ H2O H2CO3H++ HCO3

-

Ovaj sistem ima puferske osobine i obezbeuje postojanost pH prirodnih voda. Iz konstantedisocijacije ugljene kiseline sledi da koncentracija slobodne ugljene kiseline zavisi od pH i odsadraja karbonata.

Sadraj CO2moe znaajno da doprinese koroziji. Stabilne su one vode u kojima je prisutnaosnovna karbonatna ravnotea. Stabilne vode ne menjaju sastav u dodiru sa karbonatom,

betonom ili karbonatnim zatitnim oblogama. Vode koje imaju viak slobodne ugljene kiselinesu agresivne jer rastvaraju karbonate u kontaktu sa betonom ili ostalim karbonatnimnaslagama.Vode koje imaju vei sadraj bikarbonata od ravnotenog su takoe nestabilne, jer izazivajurazlaganje bikarbonata. U prisustvu jona kalcijuma i magnezijuma taloi se CaCO3

ili MgCO3to doprinosi stvaranju nepoeljnih taloga i naslaga. Zbog toga je u pripremi vode i kodkorienja vode neophodno da voda bude stabilna i da ne izaziva nepoeljne promene.

Dekarbonizacija (uklanjanje CO2) vode nakon poslednjeg stepena prerade kod omekavanjavode je prepoznatljiv tretman u tom smislu.

Kalcijum-jonUobiajeno je da se umesto konkretne baze, reakcija sa bazama predstavlja reakcijom sa OH-

jonima. Pored NaOH moe se u vodu kao baza dodati rastvor KOH ili Ca(OH)2. Od svih jonametala, koji su zastupljeni u prirodnim vodama, Ca2+jon gradi CaCO3, i ima najmanjurastvorljivost. Smatra se da je dovoljno posmatrati ulogu Ca2+jona i ravnotee u sistemuCaCO3/H2CO3.Napomena: MgCO3 je rastvorljiviji od CaCO3. Karbonati jona alkalnih metala (Na

+, K+) supotpuno rastvorljivi. Sr2+i Ba2+joni grade manje rastvorljive karbonate, ali se ovi joni nalaze

samo u tragovima to je zakljueno na osnovu analiza voda.


32/77

32

Ako se posmatra dodatak Ca(OH)2u obliku krene vode u vodu koja sadri rastvoren CO2,dostie se taka u kojoj ima dovoljno karbonatjona da nastaje talog CaCO3prema jednaini:

CO2+ H2O H2CO3

H2CO3H++ HCO3

-

HCO3-

H++ CO32-

CO3

2-+ Ca2+CaCO3(s)

U jednom momentu dostie se stanje kada vie ne dolazi do taloenja CaCO3; time jepostignuto zasienje sa CaCO3. Svako dalje dodavanje krene vode vodilo bi taloenju samokrea, Ca(OH)2. U prirodnim vodama, stanje zasienja sa CaCO3ne odvija se preko uticajaCa(OH)2, vepreko reakcije CO2sa CaCO3to se prikazuje jednainom:

CaCO3+ CO2+ H2O Ca2++ 2 HCO3

-

Sadraj Ca2+jona, koji odgovara ovoj jednaini i spregnut je sa HCO3-izdvaja se kao poseban

parametar i naziva se karbonatna tvrdoa.

OCENA VODE U POGLEDU ZASIENJA SA CaCO3Osnovno pravilo kod odreivanja zasienja sa CaCO3 je da voda ne sme da bude korozivna.U veini sluajeva viak CO2 slui za ocenjivanje korozivnosti vode.

ODREIVANJE AGRESIVNOG CO2 (AGRESIVNE UGLJENE KISELINE)Agresivna ugljena kiselina odreuje se posredno i zasniva se na odreivanju koliine

bikarbonata pre i posle dodatka meremera u prahu u vodi koja se ispituje. Ako se po dodatkumermera koliina bikarbonata poveala, onda je prisutna agresivna ugljena kiselina.

Reagensi:1. 0,05 mol/dm3H2SO4

2. 0,05 %-ni rastvor metilorana3. Mermer u prahu

Postupak:U staklenu bocu od 600 mL sa gumenim zapuaem sipa se 6 g mermera u prahu i zatim se

paljivo napuni vodom koja se ispituje, tako da pri zatvaranju boce ne ostane ni jedan mehurvazduha. Posle tri dana stajanja, uz povremeno mukanje (ili posle 4 sata mukanja narotacionoj mukalici), voda se procedi i 100 mL vode se titrie rastvorom sumporne kiseline uzmetiloran do promene boje. U tabelu 3.5 uneti rezultate odreivanja agresivne ugljenekiseline. Razlika broja utroenih mililitara sumporne kiseline pre (V1) i posle (V2) dodatkamermera, za 100 mL vode pomnoene sa 4,4 daje agresivnu ugljenu kiselinu u mg CO2/dm

3.

Rezultat: Tabela 3.5 Rezultati mermernog testa (odreivanja agresivne ugljene kiseline)

ISPITIVANI UZORAK

Utroakkiseline pre

dodatkamermera,V1, mL

Utroakkiselinenakon tri

dana,V2, mL

V=V2-V1

Slobodan CO2,

mg CO2/ dm3= 4,4 V

UZORAK KISELE VODE

UZORAK VODE ZA PIE

Objanjenje za faktor 4.4:

1 mL 3342 /105,0 dmmgCaCOSOH 23

33 /

100

44/ COdmmgCaCOdmmg ==


33/77

33

Veba 4TVRDOA VODE

Tvrdoa vode je jedan od vanijih parametara sa aspekta kvaliteta vode. Tvrdoa vode potie

od rastvorenih soli kalcijuma (Ca2+

) i magnezijuma (Mg2+

). Joni kalcijuma i magnezijuma uprirodnim vodama nalaze se u ravnotei sa bikarbonatima, sulfatima i hloridima. Tvrdoa vodese izraava kao sadraj CaCO3 u mg/L vode ili u stepenima (). Ova karakteristika vodeizdvojena je kao posebna kategorija jer je usko povezana sa izdvajanjem teko rastvornihkarbonata iz vode i stvaranjem naslaga, to ima uticaja na tehnoloke procese u industriji.Razlikuju se karbonatna (KT) i nekarbonatna (NT) tvrdoa vode, kao i prolazna i stalnatvrdoa, to je prikazano u tabeli 4.1

Tabela 4.1 Tipovi tvrdoeUKUPNA TVRDOA(UT)

PROLAZNA TVRDOA(PT)

STALNA TVRDOA(ST)

KARBONATNA TVRDOA(KT)

NEKARBONATNA TVRDOA(NT)

Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2

CaSO4, CaCl2,MgSO4, MgCl2

KT predstavlja sadraj Ca2+i Mg2+-jona koji su u ravnotei sa HCO3--jonima. KT vode naziva

se i prolazna tvrdoa vode (PT), jer se pri duem zagrevanju vode uklanja, usled izdvajanjateko rastvornih karbonata:

Ca2+ + 2HCO3-CaCO3(s) + H2O + CO2

Mg2++ 2HCO3-MgCO3(s) + H2O + CO2

NT predstavlja sadraj Ca2+ i Mg2+-jona u ravnotei sa svim drugim anjonima u vodi. NTpotie od soli kalcijuma i magnezijuma kao to su: CaCl2, MgCl2, CaSO4, MgSO4, Ca(NO3)2,Mg(NO3)2,CaSiO3, MgSiO3i dr. Posle kuvanja vode i izdvajanja teko rastvornih karbonata, uvodi preostaje minimalna koliina Ca2+ i Mg2+-jona koji su u ravnotei sa drugim anjonimakoji ine stalnu tvrdou (ST) vode, pa NT predstavlja ST.Ukupna tvrdoa (UT), jednaka je zbiru karbonatne i nekarbonatne tvrdoe: UT=KT+NT,odnosno zbiru prolazne i stalne tvrdoe: UT=PT+ST.

Zastarele jedinice za tvrdouU praksi i literaturi sreu se jedinice kao to su stepeni tvrdoe: nemaki, francuski i engleski

stepeni. Najee je korien nemaki stepen,o

dH, koji predstavlja sadraj od 10 mg CaO u 1L vode (ili 7,19 mg MgO u 1 L vode.) Stepeni tvrdoe nisu vie dozvoljene jedinice.

Omekavanje vodeVrlo est zadatak svih inenjera koji se bave vodama je omekavanje vode. Omekavanje je

proces pod kojim se podrazumeva uklanjanje Ca2+ i Mg2+-jona iz vode razliitim fiziko-hemijskim postupcima. Izmeu ostalog, omekavanje se vri dodatkom krea, Ca(OH)2, priemu se iz vode uklanjaju Ca2+, Mg2+ i HCO3

- joni, to se moe prikazati sledeomjednainom:

2Ca2++ Mg2++ 2HCO3- + 4OH-2CaCO3(s) + Mg(OH)2(s) + 2H2O

Eksperimentalno se odreujuUT i sadraj Ca2+jona.Raunskise moe odrediti sadraj Mg2+jona i ST.


34/77

34

Odreivanje ukupne tvrdoe vode

Prema ukupnoj tvrdoi voda se klasifikuje kao to je prikazano u tabeli 4.2.

Tabela 4.2 Klasifikacija vode prema tvrdoi

OCENA TVRDOE VODE TVRDOA, mg CaCO3/L

meka 200

Tvrdoa vode se izraava u mg CaCO3/dm3vode ili u stepenima ():

Nemakim:1dH=10 mg CaO/dm3vode

Francuskim:1French Deg.=10 mg CaCO3/ dm3vodeEngleskim:1English Deg.= 14,3 mg CaCO3/ dm

3vode

Pretvaranje jednih stepena u druge moe se izvesti pomou sledee tablice:

Tabela 4.3 Pretvaranje stepena tvrdoe

I Z N O S I

MERA

TVRDOE

mg

CaCO3/dm3

engleski

stepeni

franscuski

stepeni

nemaki

stepeni(dH)

mg CaCO3/dm3 1,00 0,07 0,10 0,056

1engleski 14,30 1,00 1,43 0,08

1francuski 10,00 0,70 1,00 0,56

1nemaki 17,90 1,25 1,79 1,00

Reagensi:

1. Rastvor IIIK (0,01 mol/dm

3

)2. Indikator: eriohromcrno T3. Pufer

Postupak:Ukupna tvrdoa vode se odreuje kompleksomterijskom titracijom 100,0 mL uzorka voderastvorom kompleksona, IIIK koncentracije 0,0100 mol/L, uz indikator eriohromcrno T.Hemijski naziv kompleksona je etilendiamin-tetrasiretna kiselina (EDTA). EDTA imasposobnost da vezuje Ca2+i Mg2+jone u kompleksna jedinjenja to znai da prestaju da postojekao slobodni joni. Na ovaj nain odredi se ukupna koliina Ca2+- i Mg2+-jona u uzorku vode.


35/77

35

Vizuelna predstava odreivanja ukupne tvrdoe:

ODMERITI:100,0 mL uzorka vode +

10 kapi pufera +5-6 kapi indikatora za ukupnu tvrdou

+IIIK

V

Rezultat:Utroak kompleksona za titraciju:

IIIKV =_______ mL.

UT se moe izraunati na osnovu sledee formule:UT= /Lmg______V

IIIK =10

Odreivanje sadraja Ca2+

-jona

Reagensi:1. Rastvor IIIK 0,01 mol/dm

32. Indikator: mureksid3. Pufer

Postupak:Sadraj Ca2+-jona odreuje se kompleksomterijskom titracijom 100,0 mL uzorka voderastvorom kompleksona, IIIK koncentracije 0,0100 mol/L, uz indikator mureksid. Uz navedeniindikator koji je specifian za Ca2+-jone moe se odrediti sadraj Ca2+-jona u ispitivanomuzorku vode.

Vizuelna predstava odreivanja ukupne tvrdoe:

ODMERITI:100 mL uzorka vode +10 kapi pufera +5-6 kapi indikatora mureksida

+IIIK

V

Rezultat:Utroak kompleksona za titraciju:

IIIKV =_______ mL.

Sadraj Ca2+-jona: /Lmg______VIIIK

=10

U tabeli 4.3. prikazati sve dobijene rezultate i izraunati sadraj Mg2+-jona iz razlike UT isadraja Ca2+-jona.

Tabela 4.3 Rezultati odreivanja tvrdoe vodeTVRDOA Koncentracija,

mg CaCO3/LTvrdoa

(dH)

Koncentracija,mg/L

Ukupna

Kalcijum, Ca

+2

Magnezijum, Mg+2


36/77

36

Preraunavanje koncentracije za jone u Mg2+ i Ca2+ -jone koristiti sledee odnose molskihmasa:

Ca2+-jone: 4,0100

40

3

2

==+

CaCO

Ca

M

M; Mg2+-jone: 24,0

100

24

3

2

==+

CaCO

Mg

M

M

.

Napomena za magnezijum i kalcijum: granine vrednostiPrema naem Pravilniku u vodi za pie propisana maksimalna doputena koncentracija zamagnezijum (Mg) je 50,0 mg/L, a za kalcijum (Ca) je 200,0 mg/L.

Odreivanje nekarbonatne tvrdoe vode

Prolazna tvrdoa (PT) se zbog naina odreivanja, moe povezati sa alkalitetom vode. Zaodreivanje PT (za titraciju HCO3

--jona ekvivalentnih sadraju Ca2+ ili Mg2+-jona u vodi),koristi se kiselina. Kiselina, meutim, reaguje sa svim supstancama koje ine alkalitet vode, ane samo sa HCO3

--jonima.

U prirodnim vodama alkalitet je uslovljen prisustvom nekog od anjona: OH-, HCO3-, CO32-(PO4

3-, HSiO3-, SiO3

2-, huminskih kiselina ili soli slabih organskih kiselina). Kod alkalnihvoda koje pored zemnoalkalnih, Ca2+ i Mg2+-jona, sadre i znaajne koliine alkalnih, Na+ iK+-jona, moe se dobiti PT vrednost koja je vea od UT. Na primer, ako alkalitet vode potieod prisustva NaHCO3i Ca(HCO3)2, u toku odreivanja prolazne tvrdoe, kiselina e se troitina ukupan sadraj HCO3

--jona, bez obzira da li oni potiu iz NaHCO3 ili Ca(HCO3)2, to semoe prikazati sledeom hemijskom jednainom:

HCO3-+ HCO3

- + 2H+2CO2+ 2H2O

Ovaj sluaj se lako prepoznaje jer se na osnovu poveanog utroka kiseline, dobije rezultat zaPT prividno vei od UT. U tom sluaju se PT izjednaava sa UT.UT, odreena kompleksometrijski, ekvivalentna je ukupnom sadraju Ca2+, Mg2+ i HCO3

--jona, koji ine tvrdou vode.U uzorku vode koji se ispituje moe se smatrati da je prolazna tvrdoa jednaka karbonatnojtvrdoi, odakle se raunski moe odrediti stalna tvrdoa u uzorku, kao to je prikazano u tabeli4.4.

Rezultat

Tabela 4.4 Rezultat odreivanja nekarbonatne tvrdoe vode

Odreivanje nekarbonatne tvrdoe vode Koncentracija,mg CaCO3/L

Ukupna tvrdoa = karbonatna + nekarbonatna

Karbonatna tvrdoa (sadraj HCO3--jona odreen iz alkaliteta)

Nekarbonatna tvrdoa = ukupna karbonatna

Proceniti kvalitet vode prema tvrdoi u odnosu na granine vrednosti date u Tabeli 4.2.

Voda koja je ispitivana je ______________________.


37/77

37

Veba 5

SADRAJ HLORIDA I GVOA U VODI

Hloridi (Cl-

)Skoro sve vode u prirodi, kao i otpadne vode, sadre hlorid-jone. Voda za pie sadri do 30mg/L hlorida. Sa higijenskog gledita voda za pie ne treba da sadri vie od 200 mg/Lhlorida. Ukoliko je koncentracija vea, voda ima slan ukus, naroito ako voda sadri i dostanatrijum-jona.

Granine vrednostiPrema direktivi EU hloridi nisu definisani (Directive 98/83/EC), a prema naem Pravilniku uvodi za pie propisana je granica od 200 mg/L. Granica podnoljivog ukusa u vodi za pie je250 mg/L.

Metode odreivanjaHlorid-joni se mogu odrediti: Morovim postupkom, titracijom pomou iva(II)-nitrata,

potenciometrijskom titracijom pomou AgNO3 i jonskom hromatografijom.

Eksperimentalni deo

Odreivanje hlorida iva(II)-nitratomTitracijom hlorid-jona rastvorom iva(II)-nitrata gradi se slabo rastvorljiv, iva(II)-hlorid,

prema sledeoj reakciji:

2 Cl+ Hg2+HgCl2(s).

Reagensi:1. Indikatori (difenilkarbazon i bromfenolplavo)

2. Rastvor azotne kiseline

3. Rastvor iva (II)-nitrata

Vizuelna predstava postupka za odreivanje sadraja hlorid-jona:

ODMERITI:

100,0 mL uzorka vode+

10 kapi indikatora

(difenilkarbazon+bromfenolplavo)

ljubiasta boja

+

Dodati

HNO3u kapima

(do promene boje uutu)

2Cl+Hg(NO3)2HgCl2(s)+2NO3-

plavoljubiasta

(titracija rastvorom iva (II)-nitrata,Hg(NO3)2)

Napomena: Koncentracija Hg(NO3)2i HNO3su propisane standardnom metodom.

Rezultat:

Utroak Hg(NO3)2za titraciju je: Veq= VHg(NO3)2 = ______________mL

Koncentracija hlorida u uzorku je: [Cl] = 5Veq = ______________mg/L


38/77

38

Gvoe (Fe2+, Fe3+)U toku obrade i pripreme vode za pie joni gvoa (posupkom deferizacije) i mangana(postupkom demanganizacije) se moraju ukloniti, jer njihovo prisustvo u vodi izazivaorganoleptike probleme, kao to su gorko-sladunjav i opor ukus, kao i promene na veu (fleke

pri pranju sa vodom kod koje je sadraj gvoa povean).

Granine vrednostiPo preporuci EU granina vrednost za gvoe iznosi 200 g/L, u vodi za pie. Prema naem

pravilniku maksimalna koncentracija gvoa iznosi 300 g/L.

Metode odreivanjaJoni gvoa se mogu odrediti: plamenom atomskom apsorpcionom spektrometrijskommetodom (AAS), spektrofotometrijskom metodom sa 1,10-fenantrolinom, kolorimetrijskim

postupkom sa 1,10-fenantrolinom i kolorimetrijskom metodom sa kalijum-rodanidom.

Eksperimentalni deo

Odreivanje gvoa spektrofotometrijskom metodom

(za koncentracije od 0,02-3,00 mg/L)

Reagensi: FerroVer Iron Reagent Powder Pillow

Opis metode:FerroVer reagens za odreivanje gvoa prevodi i rastvorne (dvovalentne) oblikegvoa i nerastvorne (trovalentne) u rastvorno dvovalentno gvoe. Dvovalentno gvoereaguje sa 1,10 fenantrolinom, indikatorom, sa kojim daje narandasto jedinjenje, iji intenzitet

boje je direktno proporconalan koncentraciji gvoa. Odreivanje intenziteta boje, odnosnokoncentracija gvoa meri se na talasnoj duini od 510 nm spektrofotometrijskom metodom.

Postupak za odreivanje gvoa prikazan je na slici 5.1 (a-h):

a. Pritisnuti na ekranu: b. Odabrati metodu: c. Priprema uzorka: d. Dodati reagens za FeSTORED PROGRAMS gvoe (br:265) napuniti kivetu sa (FerroVer PP)

10 mL uzorka -pojavie se narandasta bojaako je Fe prisutno


39/77

39

e. Pritisnuti TIMER>OK: f. SLEPA PROBA: g. Kada istekne vreme h. Staviti pripremljenREAKCIJA TRAJE 3 min napuniti kivetu sa staviti slepu probu, pritisnuti: uzorak, pritisnuti:

10 mL uzorka ZERO; READ(na ekranu e se pojaviti: 0.00 mg/L) (rezultati su u mg/L Fe)

Rezultat: Fe2+,3+= ___________ mg/L Fe


40/77

40

Veba 6

SADRAJ SULFATA I AZOTNIH JEDINJENJA U VODI

Sulfati (SO42-

)Sulfati su prisutni u svim vodama.

Granine vrednostiPo preporuci EU (Directive 98/83/EC) i po naem Pravilniku sulfati su u vodi za pieogranieni na 250 mg/L.

Metode odreivanjaMetode za odreivanje sulfata zasnovane su na slaboj rastvorljivosti BaSO4. Mogu bitigravimetrijske, volumetrijske (titracija rastvorom Ba(ClO4)2), fizike (merenje mutnoe posledodavanja BaCl2).

Eksperimentalni deo

Odreivanje sulfata izvodi se u reakciji sulfata sa barijum-hloridom, pri emu nastaje slaborastvorni barijum-sulfat:

Ba2++SO42BaSO4(s)

POSTUPAK ZA ODREIVANJE SULFATA MERENJEM MUTNOE POSLE DODAVANJA BACl2

1. Odmeriti pomou menzure (od 100 mL) 50 mL uzorka;

2. Dodati 10,0 mL rastvora koji se sastoji od NaCl i HCl (za odravanje BaSO4 u suspenziji);

3. Dodati uzorku 1 kaiicu kristalnog BaCl2;

4. Mukati uzorak oko 5 min.;

5. Pomou turbidimetra odrediti mutnou, koja je direktno proporcionalna koncentraciji

sulfata. Sadraj sulfata odreuje se iz dijagrama 6.1. Dobijene rezultate uneti u tabelu 6.1


41/77

41

Rezultat

Tabela 6.1. Eksperimentalni rezultati odreivanja sadraja sulfata

Zapremina ispitivanog uzorkaUzorak br____

V1(mL)

Vo(mL)

RazblaenjeR

REZULTATIODREIVANJAMUTNOE, NTU

Sadraj SO42-

jona,mg/L

Dijagram zavisnosti mutnoe od koncentracije sulfata

0

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

Mutnoa (NTU)

Sulfat

i(mg/L)

Dijagram 6.1 Zavisnost mutnoe od koncentracije sulfata



42/77

42

Azotna jedinjenja u vodi: amonijak (NH3), nitrati (NO3-) i nitriti (NO2

-)

Amonijak (NH3)Amonijak pripada grupi azotovih jedinjenja. Pored amonijaka, od jedinjenja azota, u vodi senalaze nitriti i nitrati, koji u klasinoj higijensko-hemijskoj analizi vode za pie slue kao

indikatori hemijskog zagaenja vode. Poreklo azotnih materija u vodi moe biti iz nekolikoizvora: iz atmosfere, kao proizvod raspadanja organskih materija ili iz azotnih vetakihubriva. Do raspadanja organskih materija moe doi pod dejstvom bakterija ili pod uticajemhemijskih reakcija.

Granine vrednostiPo preporuci EU (EU Directive od 3.11.1998.) granina vrednost za nitrate iznosi 50 mg/L, aza nitrite 0,1 mg/L. Granina vrednost za nitrate (NO3

-) po naem Pravilniku u vodi za pieiznosi 50 mg/L, za nitrite (NO2

-) iznosi 0,03 mg/L, a za amonijak (NH3) 0,1 mg/L (zavodovode do 5000 ES).

Eksperimentalni deoKlasini reagens za amonijak je Neslerov reagens. Ovaj reagens je specifian (reaguje samosa amonijakom) i osetljiv (reaguje na veoma niske koncentracije amonijaka) reagens zaamonijak.

Odreivanja amonijaka na HACH spektrofotometru

Opis metode: Mineralni stabilizator dodaje se u sluaju da tvrdoa vode prelazi vrednost od500 mg/L CaCO3i 500 mg/L Mg kao CaCO3. Polivinilalkohol (PVA) disperzni agens dodaje

se kako bi pospeio nastanak boje nakon reakcije Neslerovog reagensa i amonijum jona.Napomena: Neslerov reagens sadri ivu(II)-jodid. Koncentracija ive koja je prisutna uispitivanom uzorku i u slepoj probi sadrae ivu u koncentraciji koja je propisana za opasanotpad. Neslerov reagens je toksian i korozivan, pa se preporuuje paljivo odmeravanje idodavanje ovog reagensa.

uta boja koja nastaje proporcionalna je po intenzitetu koncentraciji amonijum jona.Odreivanje se izvodi na spektrofotometru na talasnoj duini od 425 nm.

Postupak za odreivanje amonijaka prikazan je na slici 6.1 (1-12) :

1. Pritisnuti na ekranu: 2. Odabrati metodu: 3. Priprema uzorka: 4. Priprema slepe probe:

STORED PROGRAMS amonijak (br:380) napuniti menzuru napuniti menzuruod 25 mL uzorkom. od 25 mL dest.vodom


43/77

43

5.Dodati 3 kapi stabilizatora: 6. Dodati 3 kapi PVA 7. Odmeriti 1 mL 8.Pritisnuti TIMER>OKzatvoriti menzure i promeati u svaku mezuru. Neslerovog reagensa. (Reakcija traje 1 min)

sadraj nekoliko puta. Zatvoriti menzure i Zatvoriti menzure i

promeati nekoliko puta. promeati nekoliko puta.

9. Sipati po 10 mL 10. Kada istekne vreme 11. Staviti pripremljen 12. Pritisnuti: READoba rastvora u kivete. staviti uzorak slepe uzorak u kiveti. (na ekranu e biti rezultat u mg/L NH3-N)

probe pritisnuti

ZERO;

(na ekranu e se pojaviti: 0.00 mg/L)

Rezultat

NH3= ___________ mg/L N

Odreivanja nitrata na HACH spektrofotometru

Opis metode: Kadmijum, metal koji se nalazi uNitraVerreagensu, redukuje nitrate u uzorkudo nitrita. Nitrit-jon reaguje u kiseloj sredini sa sulfanilnom kiselinom, iz NitraVerai nastaje

prelazno jedinjenje diazonijum so. Diazonijum so daje uti rastvor sa kiselinom u regensu.Intenzitet ute boje proporcionalan je koncentraciji nitrat-jona. Odreivanje se izvodi naspektrofotometru na talasnoj duini od 400 nm.


44/77

44

Postupak za odreivanje nitrata prikazan je na slici 6.2 (1-10):

1. Pritisnuti na ekranu: 2. Odabrati metodu: 3.Priprema uzorka: 4. Priprema uzorka:

STORED PROGRAMS nitrati (br:353) napuniti kivetu dodadati NitraVer reagens

uzorkom od 10 mL. PP. Zatvoriti kivetu.

5. Pritisnuti TIMER>OK 6.Pritisnuti TIMER>OK 7.Priprema slepe probe: 8. Ubaciti uzorak sl.probe(Reakcija traje 1 min) (Reakcija traje 5 min) napuniti kivetu uzorkom Pritisnuti: ZERO

Promeati dobro kivetu od 10 mL. (na ekranu e se pojaviti: 0.00 mg/L)posle 1 min.

9. Nakon 2 min, posle isteka 10. Pritisnuti: READ

vremena ubaciti uzorak. Rezultati su u mg/L NO3N.

Rezultat

NO3-= ___________ mg/L N


45/77

45

Odreivanja nitrita na HACH spektrofotometru

Opis metode: Nitrit-jon u uzorku vode reaguje sa sulfanilnom kiselinom, izNitriverreagensa,i dolazi do nastanka prelaznog jedinjenja diazonijum soli. Diazonijum so daje rastvor roze

boje sa hromotropnom kiselinom u reagensu. Intenzitet boje proporcionalan je koncentracijinitrit-jona. Odreivanje se izvodi na spektrofotometru na talasnoj duini od 507 nm.

Postupak za odreivanje nitrita prikazan je na slici 6.3 (1-8):

1. Pritisnuti na ekranu: 2. Odabrati metodu: 3.Priprema uzorka: 4. Priprema uzorka:

STORED PROGRAMS nitriti (br:371) napuniti kivetu dodadati NitriVer reagens

uzorkom od 10 mL. PP. Zatvoriti kivetu.

5. Pritisnuti TIMER>OK 6. Priprema slepe probe: 7. Ubaciti uzorak sl.probe 8. Pritisnuti: READ(Reakcija traje 20 min) napuniti kivetu uzorkom Pritisnuti: ZERO. Rezultati su u mg/L NO3

N.

od 10 mL. (na ekranu e sepojaviti: 0.00 mg/L)

Rezultat

NO2-= ___________ mg/L N


46/77

46

Veba 7a

PROVERA TANOSTI REZULTATA HEMIJSKE ANALIZE VODE

Kontrola kvaliteta rezultata analizeZa tano razumevanje analize vode, za pravilnu ocenu i klasifikaciju vode potrebno je dobropoznavanje hemijskih procesa i analitikih metoda, kao i promena koje su mogue u uzorku iposledica koje one imaju na kvalitet vode. Promene koje se odvijaju utiu na rezultat, amogue su u svim fazama analize, od uzorkovanja, pripreme uzorka, uvanja analize iizvoenja analize.

Hemijske promene, odnosno reakcije koje se odvijaju u vodi su: reakcije rastvaranja i taloenja, oksido-redukcione reakcije, reakcije jonske izmene, reakcije neutralizacije, rekacije sorpcije.

Dakle, retko kad vodu i sve reakcije koje se deavaju u njoj moemo posmatrati izolovano odokoline.

Provera tanosti uraene analize izvodi se na osnovu kriterijuma prihvatljivosti kontrolekvaliteta. Za to postoji nekoliko naina. Jedan od njih je:

proraun ukupnih rastvorenih materija za koje rezultat treba da se sloi sa sledeimzbirom (mg/L):

ukupne rastvorene materije = 0,6 (alkalitet)+Na+K+Ca+Mg+Cl+SO4+SiO3+(NO3-N)+F.

Ako je izmerena koncentracija vea od izraunate, moe biti da znaajan doprinos nekihkomponenti nije uzet u obzir pri izraunavanju. Ako je ta razlika vea od 20 % potrebno jeuzeti nove podatke koji se koriste u raunu. Drugi postupak provere tanosti analize vode su:

odnos ukupnih rastvorenih materija (mg/L) i provodljivosti (S/cm) treba da bude uopsegu od 0,55 do 0,7. Ako to nije sluaj, potrebno je ponoviti merenje.

Trei postupak je: ravnotea katjona i anjona u vodi.

Za svaku vodu vai da je elektroneutralna, pa se moe za prirodne vode pisati:2 [Ca2+]+2 [Mg2+]+[K+]+[Na+]+[NH4

+]+[Mg2+]+2[Fe2+]+2[Mn2+]=[Cl-]+[NO3-]+2[SO4

2-]+x[PO43-]

pri emu simboli u zagradama predstavljaju molarne koncentracije. Silicijumova kiselina nijeuzeta u obzir u jonskom bilansu, jer je u prirodi nedisosovana. Kod fosforne kiseline uzavisnosti od pH postoji razliita zastupljenost pojedinih anjona, pa se u zavisnosti od pHuzima razliita vrednost x. Odstupanja do 5 % se toleriu u raunu jonske ravnotee, a kodslabo mineralizovane vode i do 10 %, a uvek treba voditi rauna i o uticaju kompleksnih

jedinjenja na jonsku ravnoteu.U tano uraenoj analizi vode zbir koncentracija anjona jednak je zbiru koncentracija katjona:

anjona = katjonasa doputenim odstupanjem 2 %. Obe sume izraavaju se u meq/L.

Prema standardnim metodama za analizu voda i otpadnih voda definisani su kriterijumiprihvatljivosti za razlike koje se dobijaju (%) izmeu zbira anjona i katjona.


47/77

47

relacija izmeu provodljivosti i ukupnih katjona i anjona treba da za izraunate ukupnevrednosti katjona ili anjona (izraene u meq/L) i pomnoena sa 100, budu blizuizmerene vrednosti za provodljivost (izraena u S/cm). U suprotnom potrebno je

ponoviti analizu. relacija izmeu ukupne tvrdoe i vrednosti za kalcijum i magnezijum.

relacije izmeu razliitih formi azota. relacije izmeu razliitih formi fosfora.

SUMA KATJONA I ANJONA

U tabelama 7.1 i 7.2 odrediti i analizirati koncentracije anjona i katjona u vaim uzorcima ucilju odreivanja elektroneutralnosti ispitivanih uzoraka vode.

Tabela 7.1 Suma anjonaMolskamasa KoncentracijaAnjonig/mol mg/L mmol/L meq/L

Hloridi Cl- 35

Nitrati NO3- 62

Sulfati SO42- 96

Karbonati CO32- 60

Bikarbonati HCO3- 61

Tabela 7.2 Suma katjonaMolskamasa

KoncentracijaKatjoni

g/mol mg/L mmol/L meq/LKalcijum Ca2+ 40

Magnezijum Mg2+ 24

Gvoe, Fe2+,3+ 56

Amonijum NH4+ 18

U vodi treba da se uspostavi ravnotea odnosno da suma anjona bude jednaka sumi katjona.Sanjona = ______ meq/L

Skatjona = ______ meq/L

Rezultat: anjona = katjona

Uslov o jednakosti anjona i katjona nije/jeste ispunjen.Pri analizi nisu/jesu analizirani svi anjoni i katjoni koji se nalaze u uzorku.


48/77

48

ZADACI IZ KONTROLE KVALITETA REZULTATA ANALIZE VODE

1. Rezultati analize prirodne vode prikazani su u tabeli 7.3.

KATJONI c(mmol/L) ANJONI c(mmol/L)

Ca2+

1,525 HCO3-

3,600Mg2+ 0,565 SO4

2- 0,485Na+ 0,900 Cl- 0,510

Koje soli su rastvorene u vodi? Izraunati koncentracije soli u meq/L i u mmol/L!

Reenje:Ovo je primer gde je poznavanje normalne koncentracije izuzetno korisno! Koncentracijerazliitih supstanci mogu se sabirati samo ako se uvai njihov razliit hemizam, a to jemogue jedino preko ekvivalenata, odnosno normalnih koncentracija. Zbir normalnihkoncentracija katjona u vodenom rastvoru (izraenih u eq/L ili meq/L, kao u ovom sluaju)mora da bude jednaka zbiru normalnih koncentracija anjona. Normalne koncentracijeukazuju na povezanost koncentracija katjona i anjona, odnosno njihovo poreklo iz soli!

Za jednovalentne jone:E =M; c(meq/L) =c(mmol/L)Za dvovalentne jone:E =M/2; c(meq/L) =2c(mmol/L)

Sledi:KATJONI c(meq/L) ANJONI c(meq/L)Ca2+ 3,050 HCO3

- 3,600Mg2+ 1,130 SO4

2- 0,970Na+ 0,900 Cl- 0,510

katjona 5,080 anjona 5,080

Kombinacijom jona, na ta ukazuju odnosi ekvivalenata moe se sagledati dasu rastvorene soli prikazane u tabeli:SOLI c(meq/L) c(mmol/L)Ca(HCO3)2 3,050 1,525Mg(HCO3)2 0,550 0,275MgSO4 0,580 0,290

Na2SO4 0,390 0,195NaCl 0,510 0,510

2. Rezultati analize prirodne vode prikazani su u tabeli 7.4.

KOMPONENTA c(mg/L) KOMPONENTA c(mg/L)Ca2+ 36,0 HCO3

- 150Mg2+ 10,0 SO4

2- 5,0Na+ 4,60 Cl- 13,0K+ 0,800 NO3

- 0,800SiO2 18,0 Fe2O3 0,400

Izraunati koncentracije svih komponenti u: a) meq/L, b) mmol/L.


49/77

49

Reenje:

Za jednovalentne jone:E = M; c(meq/L) = c(mmol/L)Za dvovalentne jone:E =M/2; c(meq/L) =2c(mmol/L)

Za jedinjenja:E = metalabrojmetalavalentnost M

Za SiO2:E = 4

)SiO( 2M c(meq/L)=4c(mmol/L)

Za Fe2O3:E= 23

)OFe( 32

M c(meq/L)=6c(mmol/L)

Sledi:

c cPARAMETAR(meq/L) (mmol/L)

PARAMETAR(meq/L) (mmol/ L)

Ca2+ 1,80 0,900 HCO3- 2,46 2,46

Mg2+ 0,820 0,410 SO42- 0,104 0,0520

Na+ 0,200 0,200 Cl- 0,370 0,370K+ 0,0200 0,0200 NO3

- 0,0100 0,0100

katjona 2,84 - anjona 2,94SiO2 1,20 0,300 Fe2O3 0,0150 0,00250Rezultat merenja ukljuuje greku odreivanja, to je uoeno kroz proveru: katjona anjona!

3. Analizom jedne vode dobijeni su rezultati prikazani u tabeli 7.5.Parametar, jedinica Izmerena vrednostTemperatura, C 6,0Suspendovane materije, mg/L 7,0

pH vrednost 6,5Nitrati (N2O5), mg/L 6,7Nitriti (N2O3), mg/L 0,2Amonijak (NH3), mg/L nemaHloridi (Cl-), mg/L 12,0Utroak KMnO4, mg/L 16,6

Suvi ostatak, mg/L 299,0Gvoe (Fe), mg/L 0,5Ukupna tvrdoa, dH 10,8m-Alkalitet, mg/L 215,0Rastvoreni kiseonik (O2), mg/L 11,1Silikati (SiO2), mg/L 10,0Fosfati (PO4

3-), mg/L 1,0Sulfati (SO4

2-), mg/L 16,9Mangan (Mn), mg/L nemaEl.provodljivost na 25 C, S 550

Ca tvrdoa, dH 8,8


50/77

50

Iz navedenih podataka, i poreenjem sa odgovarajuim propisima, izvesti zakljuak o: primenljivosti analizirane vode za pie, potpunosti analize, i tanosti analize.

Reenje:Parametar Jedinica Izmerena vrednost U pravilniku Potrebnopreiavanje

Temperatura C 6,0 / NE

Suspendovane materije mg/L SiO2 7,0 10 NE

pH 6,9 6,8-8,5 NE

Utroak KMnO4 mg/L 16,6 12,0 DA

Suvi ostatak mg/L 299,0 1000 NE

Rastvoreni kiseonik (O2) mg/L 11,1 / NE

Silikati (SiO2) mg/L SiO2 10,0 / NE

Nitrati (NO3-)

mg/L N2O5mg/L NO3

-

mg/L Nme/L

S

6,703,850,870,062

4,42

50,0 NE

Nitriti (NO2-)

mg/L N2O3mg/L NO2

-

mg/L Nme/L

S

0,20,1210,0370,003

zanemarljiva

0,03 DA

Hloridi (Cl-)

mg/L Cl-me/L

S

12,00,34

25,68

200,0 NE

Sulfati (SO42-)

mg/L SO42-

me/L

S

16,90,528

26,3

250,0 NE

m-Alkalitet

mg/L CaCO3mg/L HCO3

-me/L

S

215,0262,34,3

187,5

/ NE

Fosfati (PO43-)

mg/L PO43-

me/L

S

1,00,032

zanemarljivo

/ NE

Ukupna tvrdoa dH / NE

Ca tvrdoa

dHmg/L Ca2+

me/L

S

8,863,013,14

163,8

/ NE

Mg tvrdoa

mg/L Mg2+me/L

S

8,710,716

33,26

/ NE

Gvoe (Fe)

mg/L Fe3+

me/L

S

0,50,027

zanemarljiva

0,3 DA

Mangan (Mn) mg/L Mn2+ 0 0,005 NE

Amonijak (NH3) mg/L NH3+ 0 0,1 NE


51/77

51

Reenje:

anjona = 5,090 me/L katjona=3,883 me/Lel.provodljivost merena= 550 S el.provodljivost raunska = 440,69 S

Odgovori:

Voda nije za pie-videti tabelu. Analiza nije potpuna. Potrebno je odrediti jo neke katjone u vodi! O tanosti se ne moe dati komentar jer analiza nije potpuna!

Napomene:

Za pretvaranje jedinice koncentracije koristiti faktor: F=2

1

M

M, gde je:

M1-molekulska masa hemijske vrste u kojoj se eli izraziti koncentracija,M2-molekulska masa hemijske vrste u kojoj je izraena koncentracija.

c2=Fc1

Raunska el. provodljivost dobija se tako to se faktor za svaki jon pomnoi sakoncentracijom (u mg/L) i sve sabere.

Parametar Faktor (F) Raunska provodljivostrauna se kao mg/L F= S

po mg/L

KATJONI (+)

Kalcijum, Ca2+ 2,60

Magnezijum, Mg2+ 3,82

Kalijum, K+ 1,84

Natrijum, Na+ 2,13

ANJONI (-)

Bikarbonati, HCO3- 0,715

Sulfati, SO42- 1,54

Hloridi, Cl- 2,14

Nitrati, NO3- 1,15


52/77

52

Veba 7b

PROVERA TANOSTI REZULTATA HEMIJSKE ANALIZE VODEJONSKOM HROMATOGRAFIJOM

-SAVREMENA INSTRUMENTALNA TEHNIKA ZA ANALIZU ANJONA IKATJONA U VODI -

UVODHromatografija (od grkih rei :chroma - boja i :grafein - pisati) je naziv zagrupu laboratorijskih tehnika za razdvajanje komponenti smea. Pod hromatografijom se

podrazumevaju razliite metode koje se zasnivaju na razliitoj raspodeli komponenata uzorkaizmeu dve faze, od kojih je jedna mobilna, a druga stacionarna u odnosu na prvu.Hromatografske metode ukljuuju kretanje smee koja se ispituje i koja je rastvorena umobilnoj fazi i kree se kroz stacionarnu fazu. Ovom tehnikom se delovi smee razdvajaju na

komponente (kvalitativna analiza) i omoguava se kasnijoj fazi metode da se komponentaanalizira i kvantitativno. Hromatografija moe biti analitika i preparativna. Preparativnehromatografske metode se bave razdvajanjem komponenti smee radi dalje analize i smatrajuse i metodom preiavanja. Sa druge strane analitike hromatografske metode, gde se radi sarelativno malim koliinama uzorka, odreuju procentualni odnos komponenti neke smee.Drugim reima, hromatografija je analitika metoda koja omoguava razdvajanje ikvantitativno odreivanje supstanci koje su po strukturi sline i imaju sline hemijske osobine.

KLASIFIKACIJA HROMATOGRAFSKIH METODAPostoji vie podela hromatografskih metoda. Klasifikacija metoda hromatografije zavisi odagregatnog stanja faza (mobilne i stacionarne), od fiziko-hemijskih reakcija koje se deavaju

prilikom razdvajanja komponenti, od mehanizama razdvajanja.

Podela prema fizikom stanju faza:

- Tena hromatografija:- Teno/vrsto (adsorpciona)- Teno/teno (particiona)

- Gasna hromatografija:- Gas/teno- Gas/vrsto

- Superkritina fluidna hromatografija

Tena hromatografija (LC) je hromatografska metoda razdvajanja supstanci na osnovudistribucije izmeu vrste stacionarne i tene mobilne faze. Tena hromatografija se deli naklasinu tenu hromatografiju (LC) i tenu hromatografiju visokih performansi (HPLC).Klasina koristi velike kolone, duine do 50 cm, pakovane poroznim materijalom a mobilnafaza prolazi kroz stacionarnu silom gravitacije, pa u dananje vreme se vie ne smatra zadovoljno efikasnu. Tena hromatografija visokih performansi (HPLC) je modernija analitikatehnika kod koje se mobilna faza dovodi pomou pumpe. Uzorak se ubacuje pomou injektora.Kolone za HPLC se pune SiO2ili nekim polimerom. Postoji vie vrsta detektora, najei suUV-VIS, fotodiodni, fluoroscentni i elektrohemijski. Od pojave tene hromatografije visokih

performansi (HPLC) krajem ezdesetih godina, tena hromatografija se razvila u jednu odnajvanijih metoda moderne instrumentalne analize. Tena hromatografija se takoe razlikuje


53/77

53

na osnovu polarnosti gde su faze normalne ili obrnute. Razdvajanje sa normalnim fazamapodrazumeva da je stacionarna faza polarna (silikatna), a mobilna faza je nepolarna (npr.heksan). Kod razdvajanja na obrnutim fazama stacionarna faza je nepolarna (npr. C-18ugljovodonik), a mobilna faza je polarna (npr. voda ili metanol).

Gasna hromatografija (GC)je metoda razdvajanja i detekcije organskih jedinjenja, mada jeisto mogue analizirati i nekih neorganskih gasova. Metoda je nastala 1950. i razvijena jetokom sledeih godina, tako da je prerasla u jednu sasvim odvojenu granu hromatografije.Princip gasne hromatografije je razdvajanje gasnog uzorka koji je noen inertnim gasom, kojislui kao mobilna faza i tene ili vrste stacionarne faze. Instrument kojim se slui prilikomrada sa ovom hromatografskom metodom je gasni hromatograf. Kao gas nosa se najeekoristi, u zavisnosti od vrste uzorka i detektora, helijum, azot, vodonik ili smea argona imetana. Uzorak se u kolonu unosi pomou injektora. Kolone za razdvajanje mogu biti

pakovane i kapilarne. Unutranji zidovi kapilarnih kolona su obino presvueni vrstomporoznom materijom ili viskoznom tenou. Gasni hromatograf moe koristiti vie vrstadetektora, iji izbor zavisi od komponente koja se analizira.

Superkritina fluidna hromatografija (SFC)je hromatografska metoda kod koje je mobilnafaza gas na temperaturi i pritisku iznad kritinih vrednosti. Pod ovim kritinim uslovimamobilna faza je superkritini fluid, nije ni gas ni tenost. Superkritini fluidi imaju viskoznostslinu gasovima i lako prolaze kroz razliite vrste kolona koje su u upotrebi (kapilarne ili

punjene). Gustina superkritinih fluida je bliska tenostima i ponaaju se kao rastvarai.Najee se koristi CO2jer se relativno lako postiu njegove kritine vrednosti.

JONSKA HROMATOGRAFIJAPoetkom 70-tih godina pojavila se jonska hromatografija i u kratkom vremenskom periodurazvila se u nezavisnu analitiku tehniku koja danas obuhvata sve HPLC metode koje definiuorganske ili neorganske jone.Postoji vie metoda jonske hromatografije od kojih su poznatije:

- hromatografija formiranja jonskog para- hromatografija izdvajanja jona- hromatografija jonske izmene

Kombinacija jonoizmenjivake kolone i detekcija provodljivosti (hromatografija jonskeizmene) predstavlja najvaniju metodu jonske hromatografije.Hromatografija jonske izmene (IEC) je hromatografska metoda koja kao stacionarnu fazukoristi polimerne smole (najee polistirenske umreene pomou divinil-benzena), na koju sukovalentnom vezom vezane jonske funkcionalne grupe, koje su pozitivno ili negativno

naelektrisane. Te grupe su neutralisane jonima suprotnog polariteta, i mogu biti zamenjenijonima istog naelektrisanja koji su prisutni u ispitivanom uzorku. U zavisnosti od afiniteta, jonie se zadravati na stacionarnoj fazi u razliitom vremenskom periodu, to omoguava njihovorazdvajanje. Za svaki jon, proces je opisan odgovarajuom jonsko izmenjivakomravnoteom, koja odreuje raspodelu izmeu pokretne i nepokretne faze.


54/77

54

Gde su:A anjon uzorkaE anjon izmenjivaa

Razliite komponente ispitivanog uzorka se mogu odvojiti na osnovu njihovih razliitih

afiniteta prema stacionarnoj fazi jonskog izmenjivaa (razliita konstanta ravnotee K).

Najvaniji materijali za izradu jonskih izmenjivaa (kolona) su organski materijali bazirani nasintetskim smolama. Najee se kao nosa koristi kopolimer stirena i divinilbenzena.Katjonski izmenjivai se dobijaju naknadnom sulfonacijom smole stiren divinilbenzen, dokse anjonski izmenjivai dobijaju kopolirmerizacijom nakon ega sledi aminacija. Pored ovihsmola, za stacionarnu fazu koriste se i drugi polimeri i silikagelovi sa hemijski vezanimgrupama. Za razdvajae anjona koriste se kvaternerne amonijum grupe, alkil amini, hidroksi

alkilamini. Za razdvajae katjona koriste se sulfonati, karboksilati.

Mobilna faza predstavlja pokretnu fazu koja se sastoji od analita (supstance koja se analizira) i

nosioca analita (eluenta). Za mobilnu fazu najee se koriste puferi i ona je najee u tenojformi. Za analizu anjona za mobilnu fazu se koriste ftalna kiselina, salicilna kiselina, benzeovakiselina, phidroksibenzoeva kiselina, borati, borati/glukonati, karbonat/bikarbonat, itd. Zaanalizu katjona koriste se azotna kiselina, vinska kiselina, oksalna kiselina/etilen,diamin/aceton, vinska/limunska kiselina, itd.

Osnovni IC hromatografski sistem sadri:

- mobilnu fazu (eluent)- pumpu visokog pritiska- injekcioni ventil injektor

- analitiku kolonu (stacionarnu fazu)- supresor- detektor- peristaltika pumpa i- raunar radi ispisa rezultata.

Vizuelni prikaz rezultata hromatografske analize uzorka predstavlja hromatogram, koji jeprikazan na slici 7.1. Hromatogram predstavlja eluacionu krivu zavisnosti (signal vreme)


55/77

55

Slika 7.1 Tipian prikaz hromatograma

Na hromatografu razlikujemo nekoliko karakteristinih veliina:

t0 mrtvo vreme (vreme potrbno da mobilna faza protekne kroz separacioni sistem) tR vreme zadravanja (vreme proteklo od injektiranja uzorka do pojavljivanja

njegovog maksimuma na kraju separacionog sistema) tR ukupno vreme zadravanja (vreme zadravanja umanjeno za mrtvo vreme)

Parametri koji karakteriu svaki hromatografski sistem su oblik hromatografske krive, mrtvo

vreme i vreme zadravanja. Promena kolone, eluenta ili brzine protoka neizbeno dovodi dopromene hromatografskih parametara. Zbog toga se uz kolonu uvek prilae i test kolone, kojipokazuje da se separacija postie pri tano definisanim uslovima.

Koncentracije jona u uzorku dobijamo integraljenjem hromatografske krive. Povrina ispodhromatografske krive dirktno je proporcionalna koliini (koncentraciji). Prethodno moramodetektovati razdvojene jone. Postoji vie tipova detekcije jona:

- detektor provodljivosti- amperometrijski detektor- UV/VIS detektor- IR detektor- maseno spektrometrijski detektor

Izbor eluenta zavisi od izbora metode detekcije. U detekciji organskih i neorganskih jonauglavnom se koristi postupak merenja provodljivosti jona u rastvoru konduktometrija.Provodljivost se meri proputanjem elektrinog polja izmeu dve elektrode. Joni uelektrinom polju migriraju. Anjoni migriraju ka anodi, a katjoni ka katodi. Meri se elektriniotpor rastvora. Provodljivost je jednaka recipronoj vrednosti otpornosti.

R = otpornost []

Kc= konstanta elije [1/cm] = specifina provodljivost [1/ili S]

CK

R

1=


56/77

56

Specifina provodljivst k jona u eluentu zavisi od koncentracije c svakog pojedinanog jona,naelektrisanja jona, Zi, i ekvivalentne provodljivosti jona, i. Ekvivalentna provodljivost jona,i, zavisi od koncentracije.

i= ekvivalentna provodljivost [Scm2/mol]

Zi= naelektrisanje jonaci= koncentracija [mol/L] = specifina provodljivost [1/ ili S]= suma jona (anjona i katjona)

Na provodljivost utie vie parametara:

- veliina jona- naelektrisanje jona- koncentracija jona- ekvivlentna provodljivost

- temperatura (const.)- konstanta elije (const.)

Da bismo bili u stanju da izmerimo naelektrisanje jona u rastvoru potrebno je provodljivosteluenta smanjiti na minimum. Postupak kojim se providljivost eluenta svodi na minimumnaziva se supresija. Na osnovu tipa supresije razlikujemo eluente sa hemijskom supresijom ieluente sa elektronskom supresijom.

Eluenti sa hemijskom supresijom predstavljaju soli slabih kiselina koje pokazuju slabuprovodljivost nakon hemijske modifikacije. esto se koriste natrijum-karbonat inatrijumhidrogenkarbonat (Na2CO3 iNaHCO3). Kao rezultat supresorske reakcije od eluenta

visoke provodljivosti nastaje hidrogen karbonat H2CO3, odnosno voda H2O (+CO2 ) koja imanisku provodljivost.

+H+ Na-

3+ HCO+Na 32COH 22 CO+OH

Takoe se kao eluent koriste i aminokiseline (a aminokarboksilna kiselina). Produktsupresorske reakcije je NH3-CH2-COO

- sa niskom provodljivou. Ranije su se kao eluentikoristili Na-fenolat (C6H5ONa) i Na-hidroksid (NaOH).

Kao eluenti sa elektronskom supresijom koriste se benzoati, ftalati i sulfobenzoati zbog

zadovoljavajueg afiniteta prema nepokretnoj fazi, kao i zbog relativno niske provodljivostipozadinskog signala.

ZAKLJUAK

Jonska hromatografija je metoda koja se koristi za odredjivanje anjona i katjona u vodi (vodaza pie, otpadna voda, povrinska voda,...). Katjoni koji se najee odredjuju ovom metodomsu: Na+, NH4

+, K+, Ca+, Mg+i Li+ Od anjona, ovom metodom se najee odredjuju F-, Cl-,NO2

-, NO3-, PO4

3-i SO42- Metoda je vrlo osetljiva, vrlo brza i ne zahteva dodatnu pripremu

uzoraka, pa zato spada u red najpopularnijih metoda za odredjivanje katjona i anjona u vodi.

( )iii cZ =


57/77

57

Aanaliza katjona i anjona u vodi na jonskom hromatografu Metrohm

Opis metode: U uzorcima ispitivanih voda proveren je sadraj i izvrena analiza anjona ikatjona. Korien je jonski

praktikum 2010 voda

Documents