Kraków 30.10.2015r.
prowadzący: dr hab. Broniatowski Marcin

Kowalczyk Justyna
Biologia środowiska
Grupa A

SPRAWOZDANIE

Temat ćwiczenia: SPEKTROFOTOMETRYCZNE OZNACZANIE FOSFORANÓW

CEL ĆWICZENIA:

Celem ćwiczenia było spektrofotometryczne oznaczanie fosforanów w próbkach wód powierzchniowych, napojach gazowanych i proszkach do prania.

Metoda spektrofotometryczna z molibdenianem amonu stosowana w ćwiczeniu, dotyczy wykrywania fosforanów w próbkach wody powierzchniowej, gruntowej i morskiej. A także może być wykorzystywana do wykrywania fosforanów w ściekach, produktach przemysłowych jak i spożywczych. Należy zaznaczyć, iż tą metodą można oznaczyć tylko ortofosforany (V). W celu oznaczenia fosforu ogólnego, należy przed analizą zmineralizować próbkę.¹

OPIS ĆWICZENIA WRAZ Z OBLICZENIAMI, WYNIKAMI I WNIOSKAMI:

1. Przygotowanie roztworu wzorcowego PO₄^3- o stężeniu 0,01 mg/cm³:

1. Pobrano 1 cm³ roztworu zawierającego 1mg PO₄^3-/cm³ i przeniesiono ilościowo do kolby miarowej o obj. 100 cm³, dodano wody destylowanej do kreski i wymieszano.

1. Przygotowanie serii wzorców:

1. Do kolb miarowych o pojemności 100 cm³ pobrano kolejno: 0 ( ślepa próba), 0,5; 1; 1,5; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8 cm³ roztworu wzorcowego roboczego o stężeniu 0,01 mg/cm³.

2. Następnie do każdej kolby dodano za pomocą cylindra miarowego po 50 cm³ wody destylowanej i wymieszano.

3. Do każdej kolby odpipetowano po 2 cm³ (NH₄)₂MoO₄ i dodano pipietą automatyczną po 0,2 cm³ SnCl₂ w glicerynie. Uzupełniono wodą destylowaną do kreski kalibracyjnej i dokładnie wymieszano.

1. Pomiar widma:

1. Z pomocą prowadzącego przygotowano spektrofotometr i zmierzono linie bazową dla kuwety wypełnionej woda destylowaną.

2. Napełniono kuwetę roztworem, w którym znajdowało się 8 cm³ roztworu wzorcowego i zmierzono długość fali.
   Pomiar widma dla roztworu zawierającego 8 cm³ roztworu wzorcowego => Długość fali 700 nm.

1. Pomiar absorbancji roztworów wzorcowych:

1. Po upływie 10 minut wykonano pomiary absorbancji na spektrofotometrze przy wyznaczonej długości fali, używając kuwety o grubości warstwy 5 cm³.

2. Pomiary mierzono rozpoczynając od próby ślepej ( próbka 0,0) i przyjęto jako tzw. odniesienie. Wartość tą zapisano w pamięci spektrofotometru i wykonano pomiary absorbancji serii wzorców.

3. Wyniki przedstawiono w tabelce:

ABSORBANCJE WZORCÓW METODY MOLIBDENOWEJ
OBJĘTOŚĆ ROZTWORU WZORCOWEGO [cm^3]
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0

1. Sporządzono wykres krzywej kalibracyjnej metody molibdenianowej:

Na podstawie sporządzonego wykresu przechodzącego pzez punkt osi A = (0,0) wyznaczono równanie prostej: y = 14,565x, a więc zgodnie z prawem Lamberta-Beera:
A=14,565m;
gdzie: A – Absorbancja; m- zawartość PO₄^3- w mg.
Następnie przy pomocy programu MS Excel obliczono błąd współczynnika kierunkowego prostej i formuły regresji liniowej. Wartość błędu współczynnika kierunkowego prostej wyniosła ± 0,24

OZNACZENIE FOSFORANÓW W WODACH POWIERZCHNIOWYCH

1. Pomiar stężenia fosforanów w próbkach wody powierzchniowej:

1. Pobrano pipetą 50 cm³ badanej wody i wlano do kolby miarowej o obj. 100 cm³.

2. Do każdej kolby dodano po 2 cm³ (NH₄)₂MoO₄ i po 0,2 cm³ SnCl₂ w glicerynie. Uzupełniono wodą destylowaną do kreski i dokładnie wymieszano.

3. Po 10 minutach zmierzono absorbancje. Wyniki zanotowano.

4. Obliczono masę i stężenie PO₄^3- w próbce:
   Przykład:
   A = 14,565 * m;

$m = \frac{A}{14,56}$;

$m = \frac{0,032}{14,56}$;

masa PO₄^3- w wodzie z kranu = 0,0022 [mg]

$$C = \ \frac{1000*0,0022}{50}$$

C = 0,044 [mg/dm³]

1. Wszystkie wyniki zestawiono w tabeli:

WYNIKI OZNACZEŃ ZAWARTOŚCI ORTOFOSFORANÓW (V) W WODZIE
BADANA WODA
Zalew San
Zalew Nowohucki
Kran
Wilga
Dłubnia
Rudawa
Woda z Białucha

Zgodnie z rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 9.11.2011r. dla wód powierzchniowych wyróżnia się V klas jakości ekologicznej:
Fosforany: KLASA I ≤0,2mg/l; KLASA II ≤0,4mg/l KLASA III-V nie określa się
Wody z zalewu San, Nawohuckiego, z kranu, Wilgi i Dłubini znajdują w pierwszej klasie czystości wód w Polsce, a więc są to wody bardzo dobre. Natomiast woda z Białucha i Rudawy znajdują się już w drugiej klasie czystości, czyli wody te są dobre.
Minister Zdrowia w rozporządzeniu dotyczącej wody zdatnej do picia przez ludzi nie podał parametrów granicznych dla fosforanów.

1. Oznaczanie ortofosforanów (V) w napojach gazowanych i soku z cytryny:

• W NAPOJACH TYPU COLA:
  W celu odgazowania napojów typu coca-cola ( Polo cola; Coca-cola; Pepsi ) przelano niewielką ilość do zlewki, następnie pobrano 1 cm³ i przeniesiono ilościowo do kolby miarowej o obj. 100 cm³ , dolano wody destylowanej do kreski i wymieszano.
  Z tak przygotowanego roztworu pobrano 5 cm³ i przeniesiono do kolby miarowej o obj. 100 cm³. Następnie dodano cylindrem miarowym 50cm³ wody destylowanej, dodano po 2 cm³ (NH₄)₂MoO₄ i dodano pipietą automatyczną po 0,2 cm³ SnCl₂ w glicerynie. Uzupełniono wodą destylowaną do kreski i dokładnie wymieszano.

• W MIRINDZIE:
  Pobrano 2 cm³ napoju, przeniesiono do kolby miarowej na 100 cm³, dodano cylindrem miarowym 50cm³ wody destylowanej, potem dodano 2 cm³ (NH₄)₂MoO₄ i dodano pipietą automatyczną 0,2 cm³ SnCl₂ w glicerynie. Uzupełniono wodą destylowaną do kreski i dokładnie wymieszano.

• W SPRITE
  Pobrano 50 cm³ sprite’a, przeniesiono do kolby miarowej na 100 cm³, potem dodano 2 cm³ (NH₄)₂MoO₄ i dodano pipietą automatyczną 0,2 cm³ SnCl₂ w glicerynie. Uzupełniono wodą destylowaną do kreski i dokładnie wymieszano.

• W SOKU Z CYTRYNY

Do zlewki wyciśnięto sok z cytryny, później przesączono przez bibułę filtracyjną do czystej małej zlewki. Pobrano 2 cm³ przesączonego już soku z cytryny i przeniesiono ilościowo do kolby na 100 cm³ dolano 50cm³ wody destylowanej, potem dodano 2 cm³ (NH₄)₂MoO₄ i pipietą automatyczną 0,2 cm³ SnCl₂ w glicerynie. Uzupełniono wodą destylowaną do kreski i dokładnie wymieszano.

Po upływie około 10 minut zmierzono absorbancje. Obliczono masę i stężenie PO₄^3- w próbce.

• Sok z cytryny:

Masa => 0,144/14,56 = 0,0099 [mg]

Stężenie => (1000*0,0099)/2 = 4,95 [mg/dm³]

• Mirinda
  Masa => 0,242/14,56 = 0,01662 [mg]

Stężenie => (1000 * 0,01662)/2 = 8,31 [mg/dm³]

• Polo cola
  Masa => 0,339/14,56 = 0,02328 [mg]
  Stężenie => (100000 * 0,02328)/5 = 465,6 [mg/dm³]

• Coca cola
  Masa => 0,479/14,56 = 0,03290 [mg]

Stężenie => (100000 * 0,03290)/5 = 658 [mg/dm³]

• Pepsi
  Masa => 0,542/14,56 = 0,03722 [mg]

Stężenie => ( 100000 * 0,03722)/5 = 744,4 [mg/dm³]

Wyniki przedstawiono w tabelce:

WYNIKI OZNACZEŃ ZAWARTOŚCI ORTOFOSFORANÓW (V) W PRÓBKACH NAPOJÓW GAZOWANYCH I W SOKU Z CYTRYNY
Sprite
Sok z cytryny
Mirinda
Polo cola
Coca cola
Pepsi

Jak widzimy największą ilość fosforanów zawierają napoje typu cola, dzieje się tak ponieważ do produkcji tych napojów dodawany jest kwas fosforowy i jego pochodne. Natomiast najmniejszą ilość fosforanów, a nawet ich brak jest w napoju Sprite’a. Sprite ma posmak kwaskowy ponieważ zawiera naturalny kwasek cytrynowy.

OZNACZANIE FOSFORANÓW W PROSZKACH DO PRANIA

1. Przygotowanie roztworu proszku:

1. Do porcelanowych moździerzy wsypano w niewielkich ilościach proszku do prania ( dreco, dosia, bobas, vizir i clear) i tabletkę do zmywarki. Następnie ucierano je do momentu rozdrobnienia wszystkich grudek.

2. Odważono na wadze analitycznej każdy rodzaj utartego proszku. Następnie przeniesiono ilościowo do kolb miarowych o obj. 500cm³. Dopełniono wodą do kreski.

3. Gdy proszek całkowicie się rozpuścił pobrano 50 cm³ roztworu, przeniesiono ilościowo do kolby stożkowej.

1. Mineralizacja proszku:

1. Do kolby stożkowej dodano 1 cm³ 25% kwasu siarkowego VI i 04g nadsiarczanu amonu.

2. Włożono do kolby stożkowej pręcik szklany, następnie gotowano na kuchence elektrycznej przez 20 minut. Po tym czasie zdjęto kolby z kuchenki i pozostawiono na moment, aby ostygnęły.

1. Przygotowanie mineralizowanej próbki proszku do pomiarów absorbancji:

1. Przeniesiono ilościowo zawartość kolb pozostałą po mineralizacji do kolb miarowych o obj 100 cm³ i dopełniono wodą destylowaną do kreski.

2. Pobrano pipetą po 5 cm³ przygotowanego roztworu do kolb miarowych na 100 cm³, dodano 50 cm wody destylowanej, 2 cm³ (NH₄)₂MoO₄ i 0,2 cm³ SnCl₂ w glicerynie. Uzupełniono wodą destylowaną do kreski i dokładnie wymieszano.

3. Wykonano pomiar absorbancji, obliczono masę w próbce proszku po mineralizacji, w naważce proszku oraz procentową zawartość fosforanów w proszku.

Masy proszków zalecane do 1 prania/zmywania:

• Wizir ----- 70g

• Bobas ---- 150g

• Drecco ---- 195 g

• Clear (zmywanie) ---- 70g

• Dosia ------- 170 g

• Tabletka (zmywanie) ---- 20g

PRZYKŁAD OBLICZEŃ DLA WIZIR’A:

• Masa PO₄^3- W PRÓBCE PO MINERALIZACJI: m=0,111/14,56 m=0,0076 [mg]

• Masa PO₄^3- W ODWAŻCE PROSZKU: 0,0076 mg ------- 5 cm³

x mg ------ 1000 cm³

x = 1,52 ,g

• ZAWARTOŚĆ FOSFORANÓW W PROSZKU: $\frac{\mathbf{1,52}}{\mathbf{500,0}}\mathbf{*100\% = 0,304\%}$

• MASA W PORCJI POTRZEBNA DO JEDNEGO PRANIA: 70 g --------- 100 %

x g --------- 0,304 %

x = 0,2128 g

OBLICZENIA DLA TABLETKI :

• Masa PO₄^3- W PRÓBCE PO MINERALIZACJI: m=0,961 /14,56 m=0,0660 [mg]

• Masa PO₄^3- W ODWAŻCE PROSZKU: 0,0660 mg ------- 1 cm³

x mg ------ 1000 cm³

x = 132,0 ,g

• ZAWARTOŚĆ FOSFORANÓW W PROSZKU: $\frac{\mathbf{132,0}}{\mathbf{506,9}}\mathbf{*100\% = 26,04\%}$

• MASA W PORCJI POTRZEBNA DO JEDNEGO PRANIA: 20 g --------- 100 %

x g --------- 26,04 %

x = 5,208 g

WYNIKI OZNACZEŃ ZAWARTOŚCI FOSFORANÓW W PROSZKACH DO PRANIA
WIZIR
BOBAS
DRECO
CLEAR
DOSIA
TABLETKA

Dopuszczalna zawartość fosforanów w porcji proszku do prania wynosi > 0,5g. Jako jedyny proszek Wizir spełnia tę normę ( zawartość fosforanów w jednej porcji wynosi 0,2128g). Niestety reszta proszków, którymi zajmowaliśmy się na ćwiczeniach przekracza tę normę ( Bobas - 1,01g; Dreco – 1,59g ;
Clear – 1,26g ; Dosia – 1,46g ). W przypadku tabletki do zmywarki dopuszczalna zawartość fosforanów w jednej porcji powinna wynosić ≤0,3g. Tabletka, którą się zajmowaliśmy przekracza tę normę . Zawartość fosforanów tabletce wynosi 5,208 g. Normy te wejdą w życie dopiero w 2017 roku, dlatego też na chwilę obecną producenci nie stosują się do nich.

---

1. Materiały do ćwiczenia numer 3 „ Spektrofotomeryczne oznaczanie fosforanów” Dr hab. Broniatowski Marcin↩