Некоторые характеристики загрязняющих и биогенных веществ в водной среде - Экология и охрана природы статья
Главная
Экология и охрана природы
Некоторые характеристики загрязняющих и биогенных веществ в водной среде
Главные источники соединений железа в поверхностных водах. Аналитическая классификация катионов, связанная с их разделением на аналитические группы при последовательном действии групповыми реагентами. Окислительные состояния хрома в природных водах.
посмотреть текст работы
скачать работу можно здесь
полная информация о работе
весь список подобных работ
Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Некоторые характеристики загрязняющих и биогенных веществ в водной среде
К тяжелым металлам относят более 40 элементов периодической системы Д.И. Менделеева с атомной массой свыше 50 атомных единиц: V , Сг, Мn, F е, Со, Ni, Си, Хп, Мо, С n , Hg, Рb, Вi и др. При этом немаловажную роль в категорировании тяжелых металлов играют следующие условия: их высокая токсичность для живых организмов в относительно низких концентрациях, а также способность к биоаккумуляции и биомагнификации. Практически все металлы, попадающие под это определение (за исключением свинца, ртути, кадмия и висмута, биологическая роль которых на настоящий момент не ясна), активно участвуют в биологических процессах, входят в состав многих ферментов.
Ионы металлов являются непременными компонентами природных водоемов. В зависимости от условий среды (рН, окислительно-восстановительного потенциала, наличия лигандов) они существуют в разных степенях окисления и входят в состав разнообразных неорганических и металлорганических соединений, которые могут быть истинно растворенными, коллоидно-дисперсными или входить в состав минеральных и органических взвесей.
Истинно растворенные формы металлов, в свою очередь, весьма разнообразны, что связано с процессами гидролиза, гидролитической полимеризации (образованием полиядерных гидроксокомплексов) и комплексообразования с различными лигандами. Соответственно, как каталитические свойства металлов, так и доступность для водных микроорганизмов зависят от форм существования их в водной экосистеме.
Многие металлы образуют довольно прочные комплексы с органическими соединениями; эти комплексы являются одной из важнейших форм миграции элементов в природных водах. Большинство органических комплексов образуются по хелатному механизму и являются устойчивыми. Комплексы, образуемые почвенными кислотами с солями железа, алюминия, титана, урана, ванадия, меди, молибдена и других тяжелых металлов, относительно хорошо растворимы в условиях нейтральной, слабокислой и слабощелочной сред. Поэтому металлорганические комплексы способны мигрировать в природных водах на весьма значительные расстояния. Особенно важно это для маломинерализованных и в первую очередь поверхностных вод, в которых образование других комплексов невозможно.
Источниками загрязнения вод тяжелыми металлами служат сточные воды альванических цехов, предприятий горнодобывающей промышленности, черной и цветной металлургии, машиностроительных заводов. Тяжелые металлы входят в состав удобрений и пестицидов и могут попадать в водоемы вместе со стоком с сельскохозяйственных угодий.
Повышение концентраций тяжелых металлов в природных водах часто связано с другими видами загрязнения, например, с закислением. Выпадение кислотных осадков способствует снижению рН и переходу металлов из сорбированного (на минеральных и органических веществах) состояния в свободное.
ТМ относятся к числу распространенных и сильно токсичных веществ. Загрязнение ими морских вод происходит в результате демпинга, сброса в акватории стоков от различных промышленных предприятий, стоков сельского хозяйства, стоков рек, а также через атмосферу (с пылью и жидкими атмосферными осадками).
Основным источником поступления меди в природные воды являются сточные воды предприятий химической, металлургической промышленности, шахтные воды, альдегидные реагенты, используемые для уничтожения водорослей. Медь может появляться в результате коррозии медных трубопроводов и других сооружений, используемых в системах водоснабжения. В подземных водах присутствие меди обусловлено взаимодействием воды с медьсодержащими горными породами.
Главными источниками соединений железа в поверхностных водах являются процессы химического выветривания горных пород, сопровождающиеся их механическим разрушением и растворением. В процессе взаимодействия с содержащимися в природных водах минеральными и органическими веществами образуется сложный комплекс соединений железа, находящихся в воде в растворенном, коллоидном и взвешенном состояниях. Значительные количества железа поступают с подземным стоком и со сточными водами предприятий металлургической, металлообрабатывающей, текстильной, лакокрасочной промышленности и с сельскохозяйственными стоками.
В поверхностные воды марганец поступает в результате выщелачивания железомарганцевых руд и других минералов, содержащих марганец. Значительные количества марганца поступают в процессе разложения водных животных и растительных организмов, особенно сине-зеленых, диатомовых водорослей и высших водных растений. Соединения марганца выносятся в водоемы со сточными водами марганцевых обогатительных фабрик, металлургических заводов, предприятий химической промышленности и с шахтными водами.
Присутствие никеля в природных водах обусловлено составом пород, через которые проходит вода: он обнаруживается в местах месторождений сульфидных медно-никелевых руд и железоникелевых руд. В воду попадает из почв и из растительных и животных организмов при их распаде. Повышенное по сравнению с другими типами водорослей содержание никеля обнаружено в сине-зеленых водорослях. Соединения никеля в водные объекты поступают также со сточными водами цехов никелирования, заводов синтетического каучука, никелевых обогатительных фабрик. Значительные выбросы никеля сопровождают сжигание ископаемого топлива. Концентрация его может понижаться в результате выпадения в осадок таких соединений, как цианиды, сульфиды, карбонаты или гидроксиды (при повышении рН), за счет потребления его водными организмами и процессов адсорбции.
В поверхностные воды соединения трех- и шестивалентного хрома попадают в результате выщелачивания их из пород. Некоторые количества поступают из почв, в процессе разложения организмов и растений. Значительные количества могут поступать в водоемы со сточными водами гальванических цехов, красильных цехов текстильных предприятий, кожевенных заводов и предприятий химической промышленности. Понижение концентрации ионов хрома может наблюдаться в результате потребления их водными организмами и процессов адсорбции.
Цинк попадает в природные воды в результате протекающих в природе процессов разрушения и растворения горных пород и минералов, а также со сточными водами рудообогатительных фабрик и гальванических цехов, производств пергаментной бумаги, минеральных красок, вискозного волокна и др.
Аналитическая классификациая катионов
Аналитическая классификация катионов связана с их разделением на аналитические группы при последовательном действии групповыми реагентами. В настоящем руководстве подробно рассматривается кислотно-щелочная схема разделения катионов, поэтому их аналитические реакции целесообразно изучать в соответствии с кислотно-щелочной классификацией:
I Li(I), NH 4 + , Na(I), K(I), Mg(II)
IV Zn(II), Al(III), Sn(II, IV), V(V), Сr(III), Mo(VI)
V Ti(IV), Zr(IV), Sb(III, V), Bi(III), Mn(II),
VI Co(II), Ni(II), Cu(II), Cd(II), Hg(II), Mg(II)
Поскольку катион Mg(II) практически всегда встречается с катионами I и II групп и по аналитическим свойствам занимает промежуточное положение, характерные реакции ионов магния изучают после реакций катионов I группы.
Далее рассмотрены свойства, формы содержания в природных водах, а также качественные реакции и методы анализа наиболее значимых катионов тяжелых металлов, представленных III-VI аналитическими группами.
1. Сероводород и сульфид аммония. При добавлении сульфид-иона к раствору, содержащему ионы Hg(I), образуется черный осадок, состоящий из HgS и Hg:
Ртуть в степени окисления + 1 существует в виде иона Hg 2 2+ . Близость величин и обусловливает равновесие
Диспропорционирование Hg 2 2+ возможно, поскольку ионы Hg(II) образуют малорастворимые и малодиссоциированные соединения с большинством лигандов. Предел обнаружения ртути -- 5 мкг.
2. Аммиак. При действии аммиака на Hg 2 Cl 2 образуется черный осадок Hg и HgNH 2 Cl:
Hg 2 Cl 2 + 2NH 3 = Hgv + HgNH 2 Clv + NH 4 Cl
Предел обнаружения ртути -- 20 мкг.
3. Соляная кислота (люминесцентная реакция). Для обнаружения Hg(I) можно использовать реакцию образования каломели Hg 2 Cl 2 , способной люминесцировать оранжево-красным светом в ультрафиолетовом свете. Предел обнаружения ртути -- 0,5 мкг. Не мешают 200-кратные количества Cu(II), Pb(II), Ag(I), Sn(II), Bi(III). Интенсивность свечения каломели значительно снижается в присутствии Hg(II), металлической ртути и оксида азота (IV).
1. Дихромат или хромат калия. При добавлении дихромата или хромата калия к нейтральному или уксуснокислому раствору соли свинца образуется желтый осадок РbСrО 4 :
2Pb(NO 3 ) 2 + К 2 Сr 2 О 7 + 2СН 3 COONa + Н 2 О = 2PbCrO 4 + 2СН 3 СООН + 2KNO 3 + 2NaNO 3
Cr 2 O 7 2? + H 2 O = 2CrO 4 2? + 2Н +
Осадок РbСrO 4 малорастворим в разбавленных HNO 3 или НС1; практически нерастворим в аммиаке, уксусной кислоте, ацетате и тартрате аммония. Растворяется в NaOH и концентрированной HNO 3 . Например:
PbCrO 4 + 4NaOH =Na 2 Pb(OH) 4 + Na 2 CrO 4
Эта реакция позволяет отличить РbСrО 4 от ВаСrО 4 , который не растворяется в NaOH.
Предел обнаружения свинца -- 20 мкг. Мешают Ba(II), Sr(II), Bi(III), Hg(II), Ag(I), образующие с хромат-ионами окрашенные осадки. В их присутствии свинец предварительно выделяют в виде сульфата (при этом осаждаются также BaSO 4 и SrSO 4 ). Осадок сульфатов растворяют при нагревании в ацетате или тартрате аммония; свинец в виде комплексных соединений переходит в раствор:
2PbSO 4 + 2CH 3 COONH 4 = Pb 2 SO 4 (CH 3 COO) 2 + (NH 4 ) 2 SO 4
PbSO 4 + C 4 H 4 O 6 (NH 4 ) 2 = (NH 4 ) 2 PbC 4 H 2 O 6 + H 2 SO 4
При добавлении к полученному раствору СН 3 СООН и К 2 Сr 2 O 7 выпадает желтый осадок РbСrО 4 .
2. Иодид калия. Ионы свинца осаждаются иодид-ионами в виде желтого осадка PbJ 2 , легкорастворимого при нагревании и вновь выпадающего при охлаждении раствора. Это одна из наиболее красивых аналитических реакций. Предел обнаружения свинца -- 100 мкг.
В избытке KJ осадок растворяется с образованием РbJ(Н 2 О) 3 + , РbJ 2 (Н 2 О) 2 и РbJ 3 (Н 2 О) ? , РbJ 4 2? . Аналогичные комплексы образуются при действии избытка галогеноводородной кислоты на РbС1 2 и РbВr 2 , а во фторидных растворах образуется только PbF(H 2 O) 3 + . Поскольку РbJ 2 растворим значительно меньше, чем РbС1 2 , то при добавлении KJ к насыщенному раствору РbС1 2 выпадает желтый осадок РbJ 2 .
Реакция неселективна: Ag(I), Hg(I), Cu(II), Fe(III), CrO 4 2? , MnO 4 ? взаимодействуют с KJ. Поэтому для обнаружения свинца предварительно выделяют осадок хлоридов свинца, серебра и ртути (I). При обработке этого осадка горячей водой растворяется только РbС1 2 . К полученному водному раствору после охлаждения прибавляют KJ и наблюдают выпадение желтого осадка.
3. Дитизон. В нейтральных и слабощелочных растворах дитизон реагирует с ионами свинца, образуя внутрикомплексное соединение красного цвета. Предел обнаружения свинца -- 0,8 мкг.
Дитизонат свинца нерастворим в воде, но растворим в органических растворителях (СС1 4 и СНС1 3 ).
Дитизон образует окрашенные комплексные соединения с Мn(II), Fe(II), Со(II), Ni(II), Cu(I, II), Ag(I), Zn(II), Cd(II), Hg(I, II), Sn(II) и др. Избирательность можно повысить, применяя маскирующие реагенты. В присутствии 0,1 М раствора цитрата или тартрата (для предотвращения образования нерастворимых гидроксидов металлов) и цианид-ионов (в качестве маскирующего реагента) кроме свинца дитизон взаимодействует только с висмутом и оловом (II). От висмута свинец можно легко отделить реэкстракцией разбавленной азотной кислотой (рН 2). Дитизонат висмута полностью остается в органической фазе. Мешающее влияние олова (II) можно устранить его предварительным окислением. Свинец маскируют ЭДТА и фосфат-ионами.
4. Соляная кислота (люминесцентная реакция). При медленном приливании НСl к раствору соли свинца выделяется белый осадок РbС1 2 , растворимый в избытке НС1 с образованием РbС1 3 (Н 2 О) ? и РbС1 4 2? . Замороженные солянокислые растворы свинца (-196 °С, жидкий азот) обладают синей люминесценцией, которая переходит в зеленую при размораживании. Ион Рb(II), подобно Sb(III) и Bi(III), принадлежит к ряду так называемых ртутеподобных ионов. В замороженном состоянии их галогенидные комплексы обладают собственной люминесценцией. Обнаружение свинца можно проводить в 1 -- 11 НС1.
Предел обнаружения свинца -- 0,04 мкг. Не мешают 1000-кратные количества Na(I), NH 4 + , K(I), Ba(II), Sr(II), Mg(II), ), Cd(II), Co(II), Ni(II), Сr(III), Fe(III), Al(III), As(III).
1. Соляная, азотная и серная кислоты. Подкисление растворов вольфрама (VI) при комнатной температуре приводит к образованию белого осадка вольфрамовой кислоты WO 3 •2H 2 O. Это соединение не содержит отдельных молекул H 2 WO 4 ; все протоны связаны в молекулах воды. При нагревании дигидрат превращается в желтый моногидрат WO 3 •Н 2 О.
Осаждение вольфрамовой кислоты начинается при рН 5,4 (K S = 2,1•10 ?22 ). Растворимость в 1 М НС1 при 25 °С равна 1,0•10 ?4 М.
В зависимости от рН, концентрации W(VI) и времени стояния раствора состояние ионов W(VI), их реакционная способность различны, что необходимо учитывать при проведении реакций обнаружения W(VI).
Фтористоводородная и органические кислоты (щавелевая, винная, лимонная и др.) препятствуют осаждению вольфрамовой кислоты, так как образуют устойчивые комплексы:
WO 3 •2H 2 O + HF = HWO 3 F + 2H 2 O
WO 3 •2Н 2 О + Н 2 С 2 О 4 = H 2 WO 3 (C 2 O 4 ) + 2Н 2 О
2. Сероводород и сульфид аммония. В кислых растворах сероводород с вольфрамовой кислотой не взаимодействует. При добавлении сульфида аммония к раствору вольфраматов образуются тиосоли:
WO 4 2? + 4S 2? + 8NH 4 + = WS 4 2? + 8NH 3 + 4Н 2 О
При подкислении тиосоли разлагаются с образованием желтого сульфида:
Реакции образования вольфрамовой кислоты и сульфида вольфрама применяются для отделения вольфрама (VI) от других ионов.
3. Металлический цинк (алюминий) и хлорид олова ( II ) в кислом растворе восстанавливают вольфрамовую кислоту с образованием продуктов переменного состава, содержащих соединения W(VI) и W(V) интенсивно-синего цвета. Предел обнаружения вольфрама -- 5 мкг.
Цинк - энергичный водный мигрант; особенно характерна его миграция в термальных водах вместе с Pb; из этих вод осаждаются сульфиды цинка, имеющие важное промышленное значение. Цинк также энергично мигрирует в поверхностных и подземных водах; главным осадителем для него является H 2 S, меньшую роль играет сорбция глинами и другие процессы. Цинк - важный биогенный элемент; в живом веществе содержится 5•10 -4 % цинка, но имеются и организмы- концентраторы (например, некоторые фиалки).
В воде цинк существует главным образом в ионной форме или в форме его минеральных и органических комплексов, иногда встречается в нерастворимых формах: в виде гидроксида, карбоната, сульфида и др.
В речных водах концентрация цинка обычно колеблется от 3 до 120 мкг/дм , в морских -- от 1,5 до 10 мкг/дм .
Цинк относится к числу активных микроэлементов, влияющих на рост и нормальное развитие организмов. В то же время многие соединения цинка токсичны, прежде всего его сульфат и хлорид.
ПДК В 2п составляет 1 мг/дм (лимитирующий показатель вредности -- общесанитарный), ПДК вр 2п 2+ -- 0,01 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности -- токсикологический).
Эндрогенный минерал цинка - сфалерит ZnS - в воде растворяется лучше, чем другие сульфиды.В зоне окисления сфалерит сравнительно легко разлагается с образованием сульфатов и карбонатов. Почти все соединения цинка, кроме фтористого цинка ZnF 2 , относительно широко растворимы в природных водах. В следствии этого, в отличие от меди и свинца цинк хорошо растворен в водах (занимает второе место после марганца). В загрязненных тяжелыми металлами водах концентрация цинка может достигать сотни микрограммов на 1 л. При содержании цинка 10 мкг/л рН выпадения его гидроксида равняется 9,5.Цинк - необходимый элемент, как для человека, так и для растений. В организме цинк уменьшает токсичность кадмия и меди. При недостатке цинка в растительных организмах нарушается обмен углеводов и белков, уменьшается содержание хлорофилла. Цинк образует значительное количество комплексов различной прочности. Среди процессов, оказывающих наиболее существенное влияние на поведение цинка (II) в водных растворах, выделяют гидролиз и комплексообразование.
В результате гидролиза образуется несколько многоядерных гидрокомплексов, для природных вод наиболее характерны [ZnOH + ] и в меньшей степени [Zn(OH) 2 ] o . В составе неорганических комплексных соединений цинка при отсутствии органических лигандов преобладают карбонатные и гидрокарбонатные комплексы. В присутствии органических лигандов степень закомплексованности Zn 2+ значительно возрастает и достигает 85-97% валового содержания растворенных форм цинка. Среди металлов цинк (II) по устойчивости комплексных соединений с гумусовыми веществами занимает четвертое место после Hg(II), Cu(II), Ni(II). Прочность комплексов цинк с гумусовыми веществами зависит от кислотности среды и увеличивается с возрастанием рН. Миграционная способность у цинка более высокая, чем у меди и свинца.
В почве цинк принадлежит к числу редких элементов (микроэлемент). Накопление цинка в почве происходит при разложении органических веществ, поскольку он входит в зольный состав растений и микроорганизмов. Цинк - постоянная, необходимая для жизни составная часть растений и животных. Концентрируют его многие морские моллюски и рыбы (в печени и мышцах). Обычная концентрация цинка в пищевых растениях 1-10 мг/100 г свежего вещества. Повышенное содержание его обнаруживается в дрожжах, пшеничных и рисовых отрубях, зернах какао, шляпках грибов. Физиологическая роль цинка определяется его связью с активностью некоторых ферментов и гормонов. Цинк существенно влияет на активность гормонов гипофиза, участвует в реализации биологического действия инсулина, поддерживает кислотно-щелочное равновесие в организме. Его липотрофные свойства с способствуют нормализации жирового обмена, усиливая распад жиров и предотвращая жировую дистрофию печени. Определенную роль цинк играет в кроветворении. В организме он находится в виде легко диссоциирующих соединений с белком. При недостатке цинка замедляется рост и развитие организма. Избыток цинка также отрицательно сказывается на жизнедеятельности организма, вызывая анемию. Это объясняется тем, что цинк вытесняет медь из биологически активных соединений, участвующих в кроветворении. Следует отметить, что металлический цинк не токсичен для организма, выраженной токсичность обладают сульфаты, хлориды и другие соли.
1. Тетрароданомеркурат ( II ) аммония образует с ионами цинка в слабокислой среде белый кристаллический осадок ZnHg(SCN) 4 :
ZnCl 2 + (NH 4 ) 2 Hg(SCN) 4 = ZnHg(SCN) 4 v + 2NH 4 C1
Осадок растворяется в сильных кислотах и разлагается щелочами с образованием желтого осадка HgO. Предел обнаружения цинка -- 30 мкг.
В присутствии Cu(II) образуются изоморфные кристаллы фиолетового цвета; в присутствии Со(II) -- от голубого до синего цвета в зависимости от концентрации Со(II). Следует иметь в виду, что ионы Со(II) и Cu(II) при достаточно высоких концентрациях образуют с (NH 4 ) 2 Hg(SCN) 4 осадки синего и травянисто-зеленого цветов соответственно. Поэтому концентрация раствора СоС1 2 •6Н 2 О не должна превышать 0,02%, a CuSO 4 •5Н 2 О -- 0,1%.
Мешают реакции большие количества никеля и железа (II, III). Никель и железо (II) образуют осадки зеленоватого цвета, железо (III) -- фиолетового цвета. Кроме того, в присутствии железа (III) возможно образование комплексных соединений Fe(SCN) n (3- n )+ красного цвета. Мешающее влияние железа (III) устраняют добавлением фторидов, оксалатов, фосфатов. Мешают обнаружению цинка Cd, Sn(II). Олово (II) восстанавливает Hg(II) до Hg(I) и образуется осадок Hg 2 Cl 2 .
При выполнении реакции обнаружения цинка в присутствии небольших количеств Со (II) предел обнаружения цинка снижается до 4 мкг (рН 7) и до 10 мкг в 0,5 М НС1.
2. Дитизон образует с ионами цинка внутрикомплексное соединение, хорошо растворимое в органических растворителях (СС1 4 , СНС1 3 ). Это соединение в отличие от дитизонатов других катионов окрашивает в щелочной среде не только органическую, но и водную фазу в красный цвет. Предел обнаружения цинка -- 1 мкг. Мешают Ag(I), Hg(II), Рb(II), Cu(II), Cd(II), Со(II), Ni(II), Bi(III). Их маскируют тиосульфатом, цианидом либо осаждают в виде сульфидов.
3. Тетрароданомеркурат ( II ) аммония (микрокристаллоскопическая реакция). С (NH 4 ) 2 Hg(SCN) 4 в слабокислой среде ионы цинка образуют характерные кристаллы -- кресты, дендриты; в подкисленных минеральной кислотой или разбавленных растворах кристаллы имеют вид неравносторонних треугольников и клиньев. Предел обнаружения цинка -- 0,2 мкг (рН 7) и 0,5 мкг (0,5 М НС1). Мешают Cd(II), Co(II), Сu(II) и Fe(II).
1. Сероводород в сильнокислой среде (2 М НСl) образует с ионами олова (II) осадок шоколадного цвета:
SnCl 4 2 ? + H 2 S = SnSv + 4Сl ? + 2Н +
Предел обнаружения олова -- 1,5 мкг.
Сульфид олова растворим в концентрированной НСl с образованием хлоридных комплексов; нерастворим в растворах сульфидов щелочных металлов и аммония. Это объясняется тем, что SnS обладает основными свойствами. Однако он легко растворяется в полусульфиде аммония, который сначала окисляет SnS до SnS 2 , а последний растворяется с образованием тиосолей:
2. Хлорид ртути ( II ). Ионы олова (II) в солянокислой среде восстанавливают ионы Hg(II) до Hg(I), при этом образуется белый осадок каломели Hg 2 Cl 2 :
2HgCl 2 + SnCl 4 2 ? = Hg 2 Cl 2 v + SnCl 6 2 ?
В избытке ионов олова (II) осадок каломели постепенно чернеет, так как Hg(I) восстанавливается до металлической ртути. Предел обнаружения олова -- 12,5 мкг.
1. Восстановление олова ( IV ) до олова ( II ) металлами. Металлическое железо восстанавливает Sn(IV) только до Sn(II); металлические Mg и Аl при недостатке кислоты могут восстановить Sn(IV) до металлического. Однако при действии концентрированной НСl металлическое олово растворяется с образованием комплексов Sn(II).
2. Диметилглиоксим с ионами олова (II) или олова (IV) в присутствии ионов железа (II) образуют смешанное комплексное соединение Sn(II) -- Fe(II) -- диметилглиоксим красного цвета, экстрагируемое бутанолом. Предел обнаружения олова -- 10 мкг. Обнаружение возможно в присутствии больших количеств щелочных и щелочноземельных металлов, а также Аl(III), Сr(III), Fe(III), Zn(II), Mn(II), Ni(II), Pb(II), Cu(II), Cd(II) и 50-кратных количеств ионов Hg(I, II), Bi(III), Sb(III, V). При избытке ионов Fe(III) нужно прокипятить раствор с железными опилками до обесцвечивания раствора. Кобальт мешает определению олова, если его концентрация в исследуемом растворе больше, чем концентрация Fe(II), так как в щелочной среде кобальт образует соединение с диметилглиоксимом. Если концентрация Fe(II) превышает концентрацию кобальта, олово хорошо обнаруживается.
1. Кислоты. Состояние ионов ванадия (V) в водном растворе зависит от концентрации ионов водорода. В щелочной среде преобладает ион VO 4 3? . При подкислении раствора образуются более сложные ионы:
2VO 4 3? + 3Н + > V 2 O 6 (OH) 3? + Н 2 О
3VO 4 3? + 6Н + > V 3 O 9 3? + 3Н 2 О
При рН 1 -- 2 присутствуют ионы H n V 10 O 28 (6- n )? , в сильнокислой среде (4 М и выше) -- VO 2 + , VO 3+ .
При высоких значениях рН растворы ванадатов бесцветны, но по мере понижения рН они приобретают желтую и затем оранжевую окраску вследствие образования поливанадатов вышеуказанного состава.
Выполнение реакции. К 2 -- 3 каплям раствора, содержащего ионы ванадия (V), добавляют по каплям 1 М H 2 SO 4 . Наблюдают изменение окраски от бесцветной до оранжевой.
2. Пероксид водорода в кислой среде (2 М H 2 SO 4 и выше) образует с ионами ванадия (V) пероксосоединения красно-коричневого цвета:
VO(O 2 ) + , V(O 2 ) 3+ , [V(O 2 )] 2 (SO 4 ) 3
Интенсивность окраски пероксидных соединений максимальна при соотношении компонентов 1:1 и кислотности раствора не менее 9 моль H 2 SO 4 на 1 моль ванадия. Предел обнаружения ванадия -- 50 мкг. Следует избегать избытка Н 2 О 2 и H 2 SO 4 ; в присутствии избытка Н 2 О 2 образуется желтая ортопероксиванадиевая кислота VO 2 (OH) 3 .
В щелочной среде пероксосоединения имеют различный состав и окраску:
VO 4 3? + 2H 2 O 2 = VO 2 (O 2 ) 2 3? + 2H 2 O
VO 4 3? + 4H 2 O 2 = V(O 2 ) 4 3? + 4H 2 O
Мешающее влияние железа (III) и титана (IV) устраняют добавлением фосфатов и фторидов, которые с указанными ионами образуют бесцветные устойчивые комплексы Fe(HPO 4 ) + , FeF 6 3? ,TiF 6 2? .
Вольфрам (VI) образует с Н 2 О 2 бесцветный комплекс W 2 O 11 2? . Молибден (VI) в аммиачной среде образует красный комплекс Мо 2 О 11 2? , который при подкислении приобретает желтую окраску. Для уменьшения влияния ионов вольфрама и молибдена добавляют щавелевую кислоту. Пероксидные соединения хрома синего цвета экстрагируют диэтиловым эфиром. Предел обнаружения повышается в присутствии иодидов, бромидов, а также в присутствии окрашенных ионов металлов.
3. Металлы ( Zn , Al , Cd ) в кислой среде восстанавливают ионы ванадия (V) ступенчато с образованием ионов V(IV), V(III), V(II) с характерной окраской. Сначала образуются ионы VO(H 2 O) 5 2+ , синего цвета; затем акваионы V(H 2 O) 6 3+ зеленого цвета и, наконец, V(H 2 O) 6 2+ фиолетового цвета:
VO 2 + + 2H + + 4H 2 O + e = VO(H 2 O) 5 2 + E ° = 1,0 В;
VO(H 2 O) 5 2+ + 2H + + e = V(H 2 O) 6 3+ E ° = 0,36 В;
V(H 2 O) 6 3+ + e = V(H 2 O) 6 2+ E ° = 0,25 В.
Если в растворе одновременно присутствуют ионы V(H 2 O) 6 2+ и VO(H 2 O) 5 2 + , возможно образование промежуточного соединения коричневого цвета, в котором имеется мостиковая группа VOV 4+ .
4. 8-Оксихинолин в уксуснокислых растворах с ионами VO 3 ? образует нерастворимое в воде соединение, экстрагируемое хлороформом. Строение этого соединения отличается от строения оксихинолинатов многих металлов; вероятно, в этом случае образуются эфиры 8-оксихинолина с ванадиевой кислотой:
Предел обнаружения ванадия -- 2 мкг. Мешают Cu(II), Fe(III), Ti(IV); используя в качестве маскирующего реагента ЭДТА, можно устранить влияние этих элементов.
Хром. В поверхностных водах соединения хрома находятся в растворенном и взвешенном состояниях, соотношение между которыми зависит от состава вод, температуры, рН раствора. Взвешенные соединения хрома представляют собой в основном сорбированные соединения хрома. Сорбентами могут быть глины, гидроксид железа, высокодисперсный оседающий карбонат кальция, остатки растительных и животных организмов. В растворенной форме хром может находиться в виде хроматов и бихроматов. При аэробных условиях Сг( V 1) переходит в Сг( III ), соли которого в нейтральной и щелочной средах гидролизуются с выделением гидроксида.
В речных незагрязненных и слабозагрязненных водах содержание хрома колеблется от нескольких десятых долей микрограмма до нескольких микрограммов в 1 дм 3 , в загрязненных водоемах оно достигает нескольких десятков и сотен микрограммов в 1 дм 3 . Средняя концентрация в морских водах -- 0,05 мкг/дм , в подземных водах -- обычно в пределах n•10 -n•10 2 мкг/дм .
Соединения Сг( V 1) и Сг( II 1) в повышенных количествах обладают канцерогенными свойствами. Соединения Сг( V 1) являются более опасными.
ПДК В для Сг(V1) 0,05 мг/дм 3 , для Сr(III) -- 0,5 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности -- санитарно-токсикологический); ПДК вр для Сг(V1) -- 0,001 мг/дм , для Сг(III) -- 0,005 мг/дм (лимитирующий показатель вредности -- токсикологический).
Хром присутствует в малых количествах в ДНК некоторых организмов.
Млекопитающие способны перенести 100-200- кратное увеличение содержания хрома в организме против нормы без вредных последствий. В желудке за счет кислой среды Cr 6 + , поглощение которого стенками желудка не превышает 1%.
Поступающий из антропогенных источников Cr 6+ в пресных водах восстанавливается до Cr 3+ , а затем сорбируется взвесью и донными осадками. Поступление бытовых стоков в реки вызывает резкое падение содержания растворенного кислорода и образование сероводорода. Это в 2,5-3 раза снижает долю Cr 6+ от общего содержания хрома в растворе.
Поведение хрома зависит как от рН, так и от окислительно-восстановительного потенциала. Так, при одном и том же значении Еh = 500 мВ в интервале рН 5-7 преобладает Cr(III), а при рН>7 - Cr(VI). На поведение хрома существенное влияние, оказывают органические вещества. Установлено, что Cr 6+ и органические соединения хрома не соосаждаются с дидроксидолм железа в морской воде; в водах хром на 10-20% представлен формой Cr 3+ , на 25-40% - Cr 6+ , на 45-65% - органической формой.
Поскольку хром (III) в кислой среде инертен (выпадая почти полностью в осадок при рН 5,5), его соединения в почве весьма стабильны. Напротив, хром (IV) крайне нестабилен и легко мобилизируется в кислых и щелочных почвах. Снижение подвижности хрома в почвах может приводить к его дефициту в растениях.
Установлено, что известкование, а также применение фосфора и органических веществ существенно снижают токсичность хроматов в загрязненных почвах. При загрязнении почв хромом (IV) подкисление, а затем применение восстанавливающих агентов (например, серы) используется для восстановления его до хрома (III), после чего проводится известкование для осаждения соединений Cr(III).
Два главных окислительных состояний хрома в природных водах - это Cr 3+ и Cr 6+ . В кислосодержащих водах термодинамически устойчив Cr 6+ . Однако Cr 3+ благодаря кинетической стабильности может присутствовать в связанной с твердыми частицами формами. Условия взаимного перехода Cr 3+ Cr 6+ близки к условиям природных вод.
Cr 6+ легко восстанавливается в присутствии Fe 2+ , растворенных сульфидов и некоторых органических веществ, содержащих SH-группы. Cr 3+ , напротив, быстро окисляется при большом избытке MnO 2 и медленно - кислородом в условиях природных вод.
В пресных водах, поступающих из антропогенных источников хорошо растворимый Cr 6+ удаляется при восстановлении до Cr 3+ с последующей сорбцией взвесью и донными оса
Некоторые характеристики загрязняющих и биогенных веществ в водной среде статья. Экология и охрана природы.
Эссе Поступление В Лицей Вшэ
Дипломная работа по теме Физическое оздоровление детей дошкольного возраста в условиях детских дошкольных учреждений при сотрудничестве с семьей
Сочинение Про Ручей 7 Класс
Дипломная работа по теме Мотивационные факторы управления персоналом в субъектах малого предпринимательства туристской индустрии
Дипломная работа: Психолого-педагогические условия организации исследовательской деятельности учащихся средних общеобразовательных учебных заведений в современном образовательном пространстве
Курсовая Работа На Тему Анализ Базовой Макроэкономической Модели И Проблем Макроэкономического Равновесия
Курсовая работа по теме Оценка затрат предприятия, возникающих вследствие несчастных случаев на производстве
Реферат На Тему Період Руїни В Україні
Собрание Сочинений Сталина В 13 Томах
Эссе Осенний Пейзаж В Моем Городе
Синдром Сухого Глаза Реферат
Реферат по теме Элементная база компьютера
Реферат по теме Права нации
Реферат по теме Правовое положение хозяйственных объединений (Украина)
Зож Реферат По Физкультуре 5 Класс
Реферат На Тему Антибиотики В Комплексном Лечении Заболеваний Внутренних Органов: Основные Группы, Показания К Применению, Побочные Действия
Курсовая Работа По Художественной Литературе
Доклад по теме Elf
Мама Сочинение Егэ
Глобализация Как Угроза Международной Финансовой Безопасности Эссе
Ніндзя та виникненні сьогунату Токугава - История и исторические личности реферат
Реакция центральной гемодинамики в ответ на стандартную функциональную пробу у девочек среднего школьного возраста - Спорт и туризм курсовая работа
Саванны и редколесья - География и экономическая география презентация