Zawarto艣膰 tzw. azotu og贸lnego w wodzie jest sum膮 zawarto艣ci wszystkich form wyst臋powania azotu:
Nog = NNH4 + NNO2 + NNO3 + Norg
gdzie:
Nog - azot og贸lny,
NNH4 - azot amonowy (amoniak i sole amonowe),
NNO2 - azot azotynowy (azotany(III)),
NNO3 - azot azotanowy (azotany(V)),
Norg - azot w zwi膮zkach organicznych.
Najcz臋艣ciej azot og贸lny oznacza si臋 korzystaj膮c z automatycznych analizator贸w, w kt贸rych pr贸bka wprowadzana jest do wype艂nionego katalizatorem i ogrzanego do temperatury ok. 800掳C pieca rurowego gdzie ca艂y azot, niezale偶nie od formy wyst臋powania, przechodzi w NO i w tej postaci jest oznaczany przez odpowiedni detektor.
Mo偶na r贸wnie偶, korzystaj膮c ze specyficznych metod, oznaczy膰 oddzielnie ka偶d膮 z form wyst臋powania azotu, a azot og贸lny obliczy膰 jako ich sum臋. Ten spos贸b post臋powania jest bardziej pracoch艂onny, ale umo偶liwia uzyskanie informacji o tym w jakiej postaci azot wyst臋puje w wodzie, co jest konieczne do prawid艂owej oceny jej jako艣ci.
Amoniak (azot amonowy) wyst臋puj膮cy w wodach powierzchniowych pochodzi zwykle z biochemicznego rozk艂adu organicznych zwi膮zk贸w azotowych ro艣linnych lub zwierz臋cych, jak bia艂ko i produkty jego rozpadu, mocznik itp. 殴r贸d艂em amoniaku mog膮 by膰 tak偶e zrzuty 艣ciek贸w przemys艂owych (np. z koksowni) lub 艣ciek贸w miejskich. Zawarto艣膰 amoniaku w 艣ciekach miejskich mo偶e dochodzi膰 do kilkudziesi臋ciu mg/dm3 nnh4 W wodach silnie zanieczyszczonych amoniak mo偶e pochodzi膰 tak偶e z biochemicznego procesu redukcji azotan贸w.
W wodach podziemnych amoniak mo偶e wyst臋powa膰 na skutek redukcji azotan贸w(III) i azotan贸w(V) przez siarkowod贸r, piryty i inne zwi膮zki redukuj膮ce. Podwy偶szone ilo艣ci amoniaku w wodach podziemnych zwi膮zane s膮 z zwykle ze znaczn膮 zawarto艣ci膮 zwi膮zk贸w 偶elaza lub zwi膮zk贸w humusowych.
Du偶a zawarto艣膰 amoniaku w wodach u偶ytkowych jest niepo偶膮dana. W procesie uzdatniania wody amoniak stwarza trudno艣ci przy chlorowaniu wody, a poza tym zwi臋ksza korozj臋 rur wodoci膮gowych.
Z punktu widzenia sanitarnego istotne znaczenie ma nie tylko zawarto艣膰 amoniaku w wodzie, ale i jego pochodne. Cz臋sto obecno艣膰 amoniaku jest wywo艂ana rozk艂adem odpadk贸w zwierz臋cych, co stwarza znaczne zagro偶enie, szczeg贸lnie w przypadku u偶ytkowania w贸d do cel贸w komunalnych.
Zawarto艣膰 azotu amonowego NNH4
w wodzie powierzchniowej klasy I nie mo偶e przekracza膰 1,0 mg/dm3,
w wodzie klasy II - 3 mg/dm3,
w wodzie klasy III - 6 mg/dm3 (Dz. U. nr 16, z 5.11.1991r., poz. 503).
Zawarto艣膰 azotu amonowego w wodzie do picia nic mo偶e przekracza膰 0,5 mg/dm3, dla w贸d podziemnych niechlorowanych - 1,5 mg/dm3 (Dz. U. nr 82, z 4.10.2000r., poz. 937).
Oznaczenie amoniaku powinno by膰 wykonane jak najszybciej po pobraniu pr贸bki.
Azot amonowy mo偶na oznaczy膰 nast臋puj膮cymi metodami:
- kolorymetrycznie, wprost z pr贸bki po reakcji z odczynnikiem Nesslera,
- po destylacji, kt贸ra nale偶y stosowa膰 w przypadku wyst臋powania du偶ych ilo艣ci substancji przeszkadzaj膮cych, oznaczenie mo偶na przeprowadzi膰 b膮d藕 metoda kolorymetryczn膮 z odczynnikiem Nesslera, b膮d藕 przy wi臋kszych zawarto艣ciach amoniaku metoda miareczkowania alkacymetrycznego.
Metod膮 destylacyjn膮 mo偶na oznaczy膰 r贸wnie偶 azot organiczny po uprzednim rozk艂adzie zwi膮zk贸w organicznych metod膮 Kiejdahla w st臋偶onym kwasic siarkowym, wobec katalizatora - siarczanu rt臋ci. W tych warunkach azot zawarty w zwi膮zkach organicznych przechodzi w siarczan amonu i jest dalej oznaczany jak amoniak.
Zasada oznaczenia
W 艣rodowisku alkalicznym s艂abe zasady s膮 wypierane ze swoich soli. Amoniak nale偶y do s艂abych zasad, wi臋c po dodaniu NaOH do wody, w kt贸rej znajduj膮 si臋 sole amonowe, b臋dzie zachodzi艂a reakcja wymiany, przyk艂adowo dla chlorku amonu:
NH4C1 + NaOH = NaCl + NH3 + H2O
呕eby ca艂kowicie wydzieli膰 z pr贸bki amoniak nale偶y cz臋艣膰 pr贸bki oddestylowa膰. Destylat zawieraj膮cy amoniak zbiera si臋 w odmierzonej ilo艣ci roztworu kwasu solnego o znanym st臋偶eniu. Zachodzi reakcja:
NH3 + HCl = NH4C1
Ilo艣膰 kwasu musi by膰 tak dobrana, 偶eby z amoniakiem przereagowa艂a tylko jego cz臋艣膰. Pozosta艂y nadmiar kwasu oznacza si臋 metod膮 miareczkowania mianowanym roztworem NaOH wobec czerwieni metylowej jako wska藕nika.
Wiedz膮c ile moli kwasu nie przereagowa艂o i ile wzi臋to do poch艂aniania amoniaku mo偶na z r贸偶nicy obliczy膰 ilo艣膰 moli kwasu, kt贸ry przereagowa艂 z amoniakiem, a tym samym ilo艣膰 moli amoniaku.
Odczynniki
- kwas solny 0,1 mola HCl/dm3 (z biuret膮),
- wodorotlenek sodu 0,1 mola NaOH/dm3 (z biuret膮),
- wodorotlenek sodu 2 mole NaOH/dm3,
- wska藕nik - czerwie艅 metylowa 0,2% alkoholowy roztw贸r,
- odczynnik Nesslera.
Przyrz膮dy i naczynia
Zestaw do destylacji amoniaku, kolba sto偶kowa o poj. 300 cm3, pipeta jednomiarowa o poj. 50 cm3 , cylinder miarowy o poj. 50 cm3 , szkie艂ko zegarkowe.
Spos贸b wykonania
Do kolby sto偶kowej b臋d膮cej odbieralnikiem odmierzy膰 z biurety 20 cm3 kwasu solnego o st臋偶eniu 0,1 mol HCl/ cm3 i doda膰 kilka kropli wska藕nika. Przed艂u偶acz ch艂odnicy powinien by膰 zanurzony w kwasie.
Do kolby destylacyjnej odmierzy膰 50 cm3 badanej wody i doda膰 50 cm3 wody dejonizowanej. Wrzuci膰 kilka kawa艂k贸w porcelany aby unikn膮膰 przegrzewania si臋 cieczy i zwi膮zanego z tym podrzucania jej w kolbie w trakcie wrzenia. Nast臋pnie wla膰 50 cm3 (odmierzone cylindrem miarowym) roztworu NaOH o st臋偶eniu 2 mole/dm3 , szybko po艂膮czy膰 kolb臋 z nasadk膮 i ch艂odnic膮 i ogrza膰 roztw贸r do wrzenia. Nast臋pnie tak regulowa膰 ogrzewanie, aby wrzenie mia艂o spokojny przebieg. Po oddestylowaniu ok. 2/3 obj臋to艣ci roztworu usun膮膰 odbieralnik, zebra膰 na szkie艂ko zegarkowe kilka kropli destylatu i sprawdzi膰 odczynnikiem Nesslera czy destylat nie zawiera amoniaku. W razie obecno艣ci amoniaku kontynuowa膰 destylacj臋 a偶 do ca艂kowitego oddestylowania amoniaku z pr贸bki.
Po zako艅czeniu destylacji nadmiar kwasu w odbieralniku odmiareczkowa膰 mianowanym roztworem wodorotlenku sodu o st臋偶eniu 0,1 mol NaOH/ cm3do zmiany barwy wska藕nika z czerwonej na 偶贸艂t膮. Zawarto艣膰 azotu amonowego obliczy膰 wg wzoru:
gdzie:
VHCl - obj臋to艣膰 mianowanego roztworu HCI wlana do odbieralnika, cm3
CHCl - st臋偶enie mianowanego roztworu HCI, mg/dm3
VNaOH - obj臋to艣膰 mianowanego roztworu NaOH zu偶yta na miareczkowanie pr贸bki, cm3
CNaOH - st臋偶enie mianowanego roztworu NaOH, mol/dm3
Vp - obj臋to艣膰 pr贸bki, cm3
14 - masa molowa azotu
1000 - przelicznik z dm3 na cm3