1. Część teoretyczna:

Żelazo jest bardzo rozpowszechnione w skorupie ziemskiej, stanowiąc 5,6 % masowych jej składu. Jest czwartym pierwiastkiem pod względem ilości po: tlenie, krzemie i glinie. Żelazo występuje w małych ilościach w postaci rodzimej. Głównie jest on składnikiem rud: hematytu Fe2O3, magnetytu Fe3O4, limonitu Fe(OH)3, syderytu FeCO3, pirytu FeS2. W środowisku przyrodniczym znajdujemy wiele związków organicznych zawierających żelazo. Żelazo znajdujące się w wodzie może pochodzić z różnych źródeł: jest wynikiem wymywania ze skał i gruntu oraz korozji żelaznych zbiorników i przewodów.

Żelazo ogólne (suma wszystkich form żelaza) w wodzie można oznaczać różnymi metodami:

• metodą kolorymetryczną - rodankową

• metodą kolorymetryczną z fenantroliną

• metodą wersenianową

Oznaczanie żelaza ogólnego metodą kolorymetryczną - rodankową przebiega następująco: jony żelaza(III) w reakcji z jonami rodankowymi (SCN-) w środowisku kwaśnym tworzą kompleksy o czerwonym zabarwieniu. Intensywność barwy jest proporcjonalna do stężenia żelaza w badanej próbce.

W pierwszym etapie oznaczenia obecne w wodzie jony żelaza(II) należy utlenić do żelaza(III) w środowisku kwaśnym (np. nadtlenkiem wodoru). Następnie dodaje się roztwór rodanku potasu. Wraz ze wzrostem stężenia rodanku mogą tworzyć się w roztworze różne kompleksy żelaza np.: [Fe(SCN)]2+, [Fe(SCN)2]+, aż do [Fe(SCN)6]. Absorbancję (stężenie) żelaza mierzymy przy długości fali 480nm.

W tym oznaczeniu przeszkadzają: barwa wody, wysoka mętność wody, duża

zawartość związków organicznych, zawartość fluorków, fosforanów, gdyż tworzą one

w środowisku kwaśnym trwałe kompleksy z żelazem(III). Jony srebra, kadmu, rtęci, tworzą także kompleksy z rodankiem.

2. Przebieg doświadczenia:

Do szeregu cylindrów Nesslera odmierzamy kolejno następujące ilości roztworu wzorcowego żelaza: 0,0; 0,5; 1,0; 3,0; 5,0; 7,0 cm³ co odpowiada: 0,0; 0,05; 0,1; 0,3; 0,5; 0,7 mg Fe. Uzupełniamy wzorce wodą destylowaną do 100cm³.

Następnie należy pobrać próbkę wody z kranu. Do wszystkich cylindrów dodajemy po 5cm³ HCl i po 1cm³ KMnO₄ i mieszamy. Po 5 minutach dodajemy po 5cm³ roztwory rodanku i mieszamy do zaniku barwy.

Mierzymy absorbancję wzorców i wykreślamy krzywą wzorcową (zależność absorpcji od stężenia roztworu). Po zmierzeniu absorpcji naszej próby odszukujemy na krzywej wzorcowej wielkość odpowiadającą jej stężeniu.

3. Tabela pomiarowa:

Próbka 1	Próbka 2	Próbka 3	Próbka 3
Woda destylowana	Woda destylowana	Woda destylowana	Woda destylowana
5cm^3HCl 1:1	5cm^3HCl 1:1	5cm^3HCl 1:1	5cm^3HCl 1:1
H2O2 -0,5cm^3	H2O2 -0,5cm^3	H2O2 -0,5cm^3	H2O2 -0,5cm^3
Po 5 min. Dodano rodanek KSCN - 2,5ml	Po 5 min. Dodano rodanek KSCN - 2,5ml	Po 5 min. Dodano rodanek KSCN - 2,5ml	Po 5 min. Dodano rodanek KSCN - 2,5ml
Kolor 0,10	Kolor 0,12	Kolor 0,15	Próbnik

4. Wnioski:

Obecność niewielkich ilości żelaza w wodzie nie ma wielkiego znaczenia dla zdrowia człowieka, jednak zmienia walory smakowe i powoduje mętność wody.

Przeprowadzone doświadczenie wykazało, że wraz ze wzrostem stężenia żelaza w wodzie wzrasta absorpcja. Zależność ta jest wprost proporcjonalna, co wskazuje załączony do sprawozdania wykres. Na wykresie tym można zaobserwować pewne odchylenia wyników pomiarów od prostej. Są to mianowicie odchylenia od prawa Lamberta - Beera: natury chemicznej oraz instrumentalnej czyli niedokładność przyrządów.

Żelazo w wodzie używanej do picia i na potrzeby gospodarcze jest bardzo uciążliwe, ponieważ zostawia ciemne, trudne do usunięcia plamy na umywalkach, wannach i na bieliźnie pranej w wodzie zawierającej żelazo.

Próba wody wykazała, że zawartość żelaza wynosi 0,5mg/dm³. Władze sanitarne w Polsce określają, że maksymalne dopuszczalne stężenie żelaza w wodzie wynosi 0,3mg/dm³, więc badana woda jest zdatna do spożycia.

FOSFORANY

Fosfor w wodach naturalnych może pochodzić z rozkładu związków organicznych roślinnych lub zwierzęcych, z pól nawożonych nawozami fosforowymi oraz z zanieczyszczeń ściekami przemysłowymi. Związki fosforu w przyrodzie ulegają podobnym przemianom jak związki azotowe, przy czym przechodzą one w fosforany, co stanowi ostatnie stadium mineralizacji. Szczególnie intensywnie przebiega przemiana fosforanowa w wodach powierzchniowych, w których mikroorganizmy asymilują fosforany, a następnie obumierając opadają na dno, gdzie z kolei następuje mineralizacja. Z tych względów w wodach powierzchniowych obserwuje się okresowość występowania fosforanów na jesieni, zimą i wiosną, a zanik w lecie. Ilość fosforanów w czystych wodach powierzchniowych jest nieznaczna. Wody pochodzące z terenów bogatych w związki humusowe mogą zawierać do 0,25 mg/dm3 P04.

Fosforany w wodach podziemnych płytkich pochodzą najczęściej z zanieczyszczeń wydalinami lub nawożonej gleby, a zawartość ich wynosi od 01 do 0,2 mg/dm3 PO4. W wodach podziemnych głębokich fosforany występują tylko w wyjątkowych przypadkach. Wody naturalne zawierają fosfor zarówno wpostaci związków organicznych, jak i mineralnych — rozpuszczonych i nierozpuszczonych.

Obecność fosforanów w wodzie wodociągowej lub w wodzie przechowywanej przez pewien czas sprzyja rozwojowi mikroorganizmów i z tych względów fosforany nie są pożądane.

Do oznaczania fosforanów w wodzie najczęściej stosuje się metodę kolorymetryczną z molibdenianem amonowym i chlorkiem cynawym jako reduktorem. Mogą być również stosowane inne metody kolorymetryczne.

OZNACZANIE FOSFORANÓW METODĄ MOLIBDENOWĄ

Zasada oznaczania polega na tworzeniu się w roztworze kwaśnym kwasu fosforomolibdenowego H7(P)MoO2(O4)6 o żółtym zabarwieniu, który ulega redukcji pod wpływem chlorku cynawego, tworząc związek kompleksowy — błękit molibdenowy — o intensywnym niebieskim zabarwieniu. Intensywność zabarwienia jest proporcjonalna do zawartości fosforanów. Oznacza się ją wizualnie lub fotokolorymetrycznie. Dodatkowe zastosowanie ekstrakcji fosforanów z badanej próbki pozwala na zwiększenie czułości oznaczania i zmniejsza wpływ czynników przeszkadzających. Minimalne stężenie

wynosi ok. 0,01 mg/dm3 P04. W oznaczeniu przeszkadzają: krzemionka w postaci jonowej w stężeniu powyżej 25 mg/dm3, arseniany, mętność, barwa, znaczne ilości chlorków, azotyny, Fe3+ powyżej 1 mg/dm3, Fe2+ powyżej 100 mg/dm3, związki organiczne. Bardzo alkaliczne lub bardzo kwaśne wody należy zobojętnić wobec fenoloftaleiny. Wpływ krzemionki eliminuje się przez rozcieńczenie próbki. Wpływ żelaza można usunąć przez odpowiednie rozcieńczenie próbki lub dodanie równoważnej ilości 0,1 m roztworu wersenianu.

Przy dużych ilościach chlorków powstaje błękitnozielone zabarwienie, które się kompensuje porównując zabarwienie próbki z wzorcem zawierającym chlorki o takim samym stężeniu. Przy stężeniu azotynów do 25 mg/dm3 należy dodać do próbki 0,1 g kwasu aminosulfonowego. Mętność usuwa się przez odwirowanie próbki lub przesączenie. Związki organiczne, barwę, arseniany, w zależności od rodzaju oznaczanych fosforanów, eliminuje się na drodze mineralizacji próbki lub przez odpowiednie rozcieńczenie.

Wykonanie oznaczenia

Wykreślenie krzywej wzorcowej. Wzorce należy przygotować dopełniając kolbki miarowe do kreski. Następnie dodać — mieszając dokładnie za każdym razem — 2 cm3 roztworu molibdenianu amonowego i 0,5 cm3 roztworu chlorku cynawego. Następnie dokonać pomiaru absorbancji prób spektrofotometrem Spekol 10 przy długości fali 690 nm stosując jako odnośnik wzorzec z wodą destylowaną i wykreślić krzywą wzorcową, odkładając na osi odciętych stężenia fosforanów (PO4) we wzorcach, a na osi rzędnych odpowiednie wartości absorbancji. Wykonanie oznaczenia w badanych próbach.

Badane próby umieszczone w kolbkach miarowych dopełnić wodą destylowaną do kreski.

Następnie postępować identycznie jak podczas przygotowywania próbek do wykreślenia

krzywej wzorcowej. Po wykonaniu pomiaru absorbancji badanych prób dokonać odczytu

wartości stężeń fosforanów z wykreślonej wcześniej krzywej wzorcowej.

---