Oznaczanie azotu amonowego metodą miareczkowania alkacymetrycznego

po wstępnej destylacji

Zawartość tzw. azotu ogólnego w wodzie jest sumą zawartości wszystkich form

występowania azotu:

N

og

= N

NH

4

+ N

NO

2

+ N

NO

3

+ N

org

gdzie:

N

og

- azot ogólny,

N

NH

4

- azot amonowy (amoniak i sole amonowe),

N

NO

2

- azot azotynowy (azotany(III)),

N

NO

3

- azot azotanowy (azotany(V)),

N

org

- azot w związkach organicznych.

Najczęściej azot ogólny oznacza się korzystając z automatycznych analizatorów, w

których próbka wprowadzana jest do wypełnionego katalizatorem i ogrzanego do temperatury
ok. 800°C pieca rurowego gdzie cały azot, niezależnie od formy występowania, przechodzi w
NO i w tej postaci jest oznaczany przez odpowiedni detektor.

Można również, korzystając ze specyficznych metod, oznaczyć oddzielnie każdą z form

występowania azotu, a azot ogólny obliczyć jako ich sumę. Ten sposób postępowania jest
bardziej pracochłonny, ale umożliwia uzyskanie informacji o tym w jakiej postaci azot
występuje w wodzie, co jest konieczne do prawidłowej oceny jej jakości.

Amoniak (azot amonowy) występujący w wodach powierzchniowych pochodzi zwykle

z biochemicznego rozkładu organicznych związków azotowych roślinnych lub zwierzęcych,
jak białko i produkty jego rozpadu, mocznik itp. Źródłem amoniaku mogą być także zrzuty
ścieków przemysłowych (np. z koksowni) lub ścieków miejskich. Zawartość amoniaku w
ściekach miejskich może dochodzić do kilkudziesięciu mg/dm

3

N

NH

4

. W wodach silnie

zanieczyszczonych amoniak może pochodzić także z biochemicznego procesu redukcji
azotanów.

W wodach podziemnych amoniak może występować na skutek redukcji azotanów(III)

i azotanów(V) przez siarkowodór, piryty i inne związki redukujące. Podwyższone ilości
amoniaku w wodach podziemnych związane są z zwykle ze znaczną zawartością związków
żelaza lub związków humusowych.

Duża zawartość amoniaku w wodach użytkowych jest niepożądana. W procesie

uzdatniania wody amoniak stwarza trudności przy chlorowaniu wody, a poza tym zwiększa
korozję rur wodociągowych.

Z punktu widzenia sanitarnego istotne znaczenie ma nie tylko zawartość amoniaku w

wodzie, ale i jego pochodne. Często obecność amoniaku jest wywołana rozkładem odpadków
zwierzęcych, co stwarza znaczne zagrożenie, szczególnie w przypadku użytkowania wód do
celów komunalnych.

Zawartość azotu amonowego N

NH

4

w wodzie powierzchniowej klasy I nie może

przekraczać 1,0 mg/dm

3

, w wodzie klasy II - 3 mg/dm

3

, w odzie klasy III - 6 mg/dm

3

(Dz. U.

nr 16, z 5.11.1991 r., poz. 503).

Zawartość azotu amonowego w wodzie do picia nie może przekraczać 0,5 mg/dm

3

, dla

wód podziemnych niechlorowanych - 1,5 mg/dm

3

(Dz. U. nr 82, z 4.10.2000r., poz. 937).

Oznaczenie amoniaku powinno być wykonane jak najszybciej po pobraniu próbki.
Azot amonowy można oznaczyć następującymi metodami:



kolorymetrycznie, wprost z próbki po reakcji z odczynnikiem Nesslera,



po destylacji, którą należy stosować w przypadku występowania dużych ilości substancji
przeszkadzających, oznaczenie można przeprowadzić bądź metodą kolorymetryczną

z odczynnikiem Nesslera, bądź przy większych zawartościach amoniaku metodą
miareczkowania alkacymetrycznego.
Metodą destylacyjną można oznaczyć również azot organiczny po uprzednim rozkładzie

związków organicznych metodą Kiejdahla w stężonym kwasie siarkowym, wobec
katalizatora - siarczanu rtęci. W tych warunkach azot zawarty w związkach organicznych
przechodzi w siarczan amonu i jest dalej oznaczany jak amoniak.
Zasada oznaczenia

W środowisku alkalicznym słabe zasady są wypierane ze swoich soli. Amoniak należy do

słabych zasad, więc po dodaniu NaOH do wody, w której znajdują się sole amonowe, będzie
zachodziła reakcja wymiany, przykładowo dla chlorku amonu:

NH

4

Cl + NaOH = NaCl + NH

3

+ H

2

O

Żeby całkowicie wydzielić z próbki amoniak należy część próbki oddestylować. Destylat

zawierający amoniak zbiera się w odmierzonej ilości roztworu kwasu solnego o znanym
stężeniu. Zachodzi reakcja:

NH

3

+ HCl = NH

4

Cl

Ilość kwasu musi być tak dobrana, żeby z amoniakiem przereagowała tylko jego część.

Pozostały nadmiar kwasu oznacza się metodą miareczkowania mianowanym roztworem
NaOH wobec czerwieni metylowej jako wskaźnika.

Wiedząc ile moli kwasu nie przereagowało i ile wzięto do pochłaniania amoniaku można z

różnicy obliczyć ilość moli kwasu, który przereagował z amoniakiem, a tym samym ilość
moli amoniaku.

Odczynniki



kwas solny 0,1 mola HCl/dm

3

(z biuretą),



wodorotlenek sodu 0,1 mola NaOH/dm

3

(z biuretą),



wodorotlenek sodu 2 mole NaOH/dm

3

,



wskaźnik - czerwień metylowa 0,2% alkoholowy roztwór,



odczynnik Nesslera.

Przyrządy i naczynia

Zestaw do destylacji amoniaku, kolba stożkowa o poj. 300 cm

3

, pipeta jednomiarowa o

poj. 50 cm

3

, cylinder miarowy o poj. 50 cm

3

, szkiełko zegarkowe.

Sposób wykonania

Do kolby stożkowej będącej odbieralnikiem odmierzyć z biurety 20 cm

3

kwasu solnego o

stężeniu 0,1 mol HCl/dm

3

i dodać kilka kropli wskaźnika. Przedłużacz chłodnicy powinien

być zanurzony w kwasie.

Do kolby destylacyjnej odmierzyć 50 cm

3

badanej wody i dodać 50 cm

3

wody

dejonizowanej. Wrzucić kilka kawałków porcelany aby uniknąć przegrzewania się cieczy i
związanego z tym podrzucania jej w kolbie w trakcie wrzenia. Następnie wlać 50 cm

3

(odmierzone cylindrem miarowym) roztworu NaOH o stężeniu 2 mole/dm

3

, szybko połączyć

kolbę z nasadką i chłodnicą i ogrzać roztwór do wrzenia. Następnie tak regulować
ogrzewanie, aby wrzenie miało spokojny przebieg. Po oddestylowaniu ok. 2/3 objętości
roztworu usunąć odbieralnik, zebrać na szkiełko zegarkowe kilka kropli destylatu i sprawdzić
odczynnikiem Nesslera czy destylat nie zawiera amoniaku. W razie obecności amoniaku
kontynuować destylację aż do całkowitego oddestylowania amoniaku z próbki.

Po zakończeniu destylacji nadmiar kwasu w odbieralniku odmiareczkować mianowanym

roztworem wodorotlenku sodu o stężeniu 0,1 mol NaOH/dm

3

do zmiany barwy wskaźnika z

czerwonej na żółtą. Zawartość azotu amonowego obliczyć wg wzoru:





3

p

NaOH

NaOH

HCl

HCl

N

mg/dm

V

1000

14

c

V

c

V

C

3

NH













gdzie:

V

HCl

- objętość mianowanego roztworu HCl wlana do odbieralnika, cm

3

c

HCl

- stężenie mianowanego roztworu HCl, mol/dm

3

V

NaOH

- objętość mianowanego roztworu NaOH zużyta na zmiareczkowanie próbki, cm

3

c

NaOH

- stężenie mianowanego roztworu NaOH, mol/dm

3

V

p

- objętość próbki, cm

3

14 - masa molowa azotu
1000 - przelicznik z dm

3

na cm

3