Достоинства и недостатки броматометрического метода.
Броматометрический метод отличается рядом достоинств по сравнению с дру¬гими методами. 1. Бромат-бромидные растворы можно применять не только для определения восстановителей и окислителей, но и для анализа органиче¬ских ненасыщенных, ароматических и гетероциклических соединений, а также для косвенного определения разнообразных ионов, осаждаемых в виде нерастворимых в воде соединений, например в виде оксихинолятов. 2. В отличие от стандартных растворов йода или брома, применяе¬мых для анализа тех же соединений, растворы бромата калия устойчивы и не меняют своего титра в течение продолжительного времени.
Поэтому при пользовании броматом получаются более надежные результаты ана¬лиза. 3. При введении в бромат-бромидную смесь ионов ртути (II) увели¬чивается потенциал системы бром — бромид благодаря образованию устойчивых комплексных ионов [HgBr4]2-; случае пре¬вышает. При этом происходит окисление таких ионов и соединений, которые в отсутствие ионов ртути не окисляются бромат-бромидной смесью.
Например, хром (III) легко окисляется до хрома (VI) в присутствии ионов ртути (II). Броматометрический метод имеет также ряд недостатков. 1. Вода, присутствующая в растворе или образующаяся в процессе титрования неводных растворов, мешает определению многих органиче¬ских соединений. 2. Окисление некоторых органических соединений сопровождается нежелательными побочными реакциями гидролиза, замещения и присо¬единения, вызываемыми действием ионов воды и брома. 3. В ряде случаев реакции бромата калия с органическими веще¬ствами протекают не в строго стехиометрических отношениях, что при¬водит к искажению конечных результатов анализа. Фенолы.
Фенолы — производные бензола с одной или несколькими гид-роксильными группами. Их принято делить на две группы — летучие с паром фенолы (фенол, крезолы, ксиленолы, гваякол, тимол) и нелетучие фенолы (резорцин, пирокатехин, гидрохинон, пирогаллол и другие многоатомные фенолы). Фенолы в естественных условиях образуются в процессах метаболизма водных организмов, при биохимическом распаде и трансформации органических веществ.
Фенолы являются одним из наиболее распространенных за¬грязнений, поступающих в поверхностные воды со стоками пред¬приятий нефтеперерабатывающей, лесохимической, коксохими¬ческой, и др. В сточных водах этих предприятий содержание фенолов может превосходить 10—20 г/л при весьма разнообразных сочетаниях. В поверхностных водах фенолы могут нахо¬диться в растворенном состоянии в виде фенолятов, фенолят-ионов и свободных фенолов.
Фенолы в водах могут вступать в реак¬ции конденсации и полимеризации, образуя сложные гумусоподобные и другие довольно устойчивые соединения Хлорирование фенолсодержащих вод при водоочистке приводит к образованию хлорфенолов (фенола, о- и м-крезолов и др.), которые даже при концентрации 1 мкг/л при¬дают воде неприятный запах и вкус. Спуск в водоемы и водотоки фенольных вод резко ухудшает их общее санитарное состояние, оказывая влияние на живые ор¬ганизмы не только своей ядовитостью, но и значительным изме¬нением режима биогенных элементов и растворенных газов (О2, С02). В токсикологическом и органолептическом отношении фенолы неравноценны. Летучие с паром фенолы более токсичны и обла¬дают более интенсивным запахом при хлорировании, чем неле¬тучие фенолы.
Наиболь¬шей токсичностью отличается гидрохинон, затем по уменьшению токсичности следуют нафтепы, кспленолы, пирокатехин, крезолы, фенол, резорцин, пирогаллол, флороглюцин.
Токсикологические пороговые концентрации фенолов состав¬ляют несколько миллиграммов в литре, органолептические значи¬тельно ниже и для различных фенолов отличаются более чем в 1000 раз. Поэтому большое практическое значение имеет суммарное содержание фенолов. Определение фенола. Большое практическое применение имеет броматометрическое определение фенола. Определение фенола основано на том, что в анализируемый раствор вводится избыток бромат-бромидной смеси, которая в кислой среде выделяет свободный бром: Образующийся бром реагирует с фенолом: С6Н5ОН + ЗВг2 С6Н2Вг3ОН + 3HBr При добавлении к этому раствору иодида калия избыточный, не прореагировавший бром окисляет иодид до йода, который титруют стандартным раствором тиосульфата натрия: Br2 + 2I = 2Br + I2 I2 + 2S2O = 2I + S4O Реактивы: 1. Тиосульфат натрия 0,02 М раствор (или стандартизированный)* 2. Бромат-бромидная смесь. 3. Серная кислота 1М раствор 4. Крахмал, 0,5% раствор 5. Иодид калия, KI (к) Посуда: 1. Колба мерная 500 мл 2. Колба коническая 250-300 мл 3. Мерный цилиндр 20 мл 4. Пипетки 20 и 25 мл 5. Бюретка 25 мл Выполнение работы.
Бромат-бромидный раствор можно приготовить по навеске: 0,334 г KBrO3 и 1,2 KBr растворяют в дистиллированной воде и доводят до метки в мерной колбе вместимостью 500 мл, в этом случае концентрация приблизительно равна 0,024 М. Для получения такой же концентрации раствор можно приготовить из фиксанала KBrO3 –KBr 0,1 Н но в этом случае содержимое запаянной ампулы нужно растворить в 4 л дистиллированной воды. Для анализа отбирают аликвоту (10 мл) раствора, содержащего 0,02-0,4 г/л фенола**, пипеткой в коническую колбу для титрования.
Прибавляют 12 мл (пипеткой) бромат-бромидной смеси, 10 мл 1М раствора серной кислоты, закры¬вают пробкой и оставляют на 30 мин. Затем прибавляют 1 г иодида калия, взвешенного на технических весах, и снова закрывают пробкой.
Через 5 мин титруют выделившийся йод раствором тио¬сульфата натрия, прибавляя в конце титрования, когда окраска раствора станет светло-желтой, 2—3 мл раствора крахмала.
Тит¬рование продолжают до исчезновения синей окраски раствора. Проводят три титрования и рассчитывают средний объем V1 из сходящихся результатов. Определение общей массы брома, выделяющейся из бромат-бромидного раствора, выполняют следующим образом. В чистые конические колбы приливают дистиллированную воду в том же объеме, в каком был взят анализируемый раствор, прибавляют 25 мл (той же пипеткой) бромат-бромидный раствор, 10 мл 1М раствора серной кислоты, закрывают пробкой, выдерживают 30 мин, прибавляют 1 г иодида калия и также через 5 мин оттитровывают выделившийся иод тиосульфатом натрия. Титрование повторяют три раза, находят средний результат V2. Рассчитывают концентрацию (мг/л) фенола: где m (1/6С6Н5ОН) — молярная масса эквивалента фенола; Vпр — объем пробы, взятый для анализа.
Результаты эксперимента: V1, мл 1,45 1,40 1,40 V2, мл 15,4 15,3 15,3 С1= (мг/л) С2= (мг/л) С3= (мг/л) Математическая обработка результатов (P=0,95 tp, n-1=4,30 при n=3) , мг/л мг/л 402,41 0,96 400,97 401,45 0,48 0,831 2,06 401,45 2,06 400,97 0,48 На основании данного эксперимента можно сделать вывод о том, что метод броматометрического определения фенола вполне точный, т.к. были получены результаты, удовлетворяющие исходному условию.
Оценка данных эксперимента методом математической обработки показала, что погрешность, связанная с различными факторами, присутствует только в третьем знаке после запятой, что допустимо для данного определения.
Важно также отметить, что данный метод достаточно быстрый (~50 мин), простой и не требует больших расходов.