Достоинства и недостатки броматометрического метода.

     Броматометрический метод отличается рядом достоинств по сравнению с дру­гими методами.

1. Бромат-бромидные растворы можно применять не только для определения восстановителей и окислителей, но и для анализа органиче­ских 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, применяе­мых 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 ана­лиза.

3. При введении в бромат-бромидную смесь ионов ртути (II) увели­чивается потенциал системы бром — бромид благодаря образованию устойчивых комплексных ионов [HgBr₄]^2-;  случае пре­вышает . 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 органиче­ских соединений.

2. Окисление некоторых органических соединений сопровождается нежелательными побочными реакциями гидролиза, замещения и присо­единения, вызываемыми действием ионов воды и брома.

3. В ряде случаев реакции бромата калия с органическими веще­ствами протекают не в строго стехиометрических отношениях, что при­водит 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 за­грязнений, поступающих в поверхностные воды со стоками пред­приятий нефтеперерабатывающей, лесохимической, коксохими­ческой, и др. В сточных водах этих предприятий содержание фенолов может превосходить 10—20 г/л при весьма разнообразных сочетаниях.

  В поверхностных водах фенолы могут нахо­диться в растворенном состоянии в виде фенолятов, фенолят-ионов и свободных фенолов. Фенолы в водах могут вступать в реак­ции 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 при­дают воде неприятный запах и вкус. Спуск в водоемы и водотоки фенольных вод резко ухудшает их общее санитарное состояние, оказывая влияние на живые ор­ганизмы не только своей ядовитостью, но и значительным изме­нением режима биогенных элементов и растворенных газов (О₂, С0₂).

  В токсикологическом и органолептическом отношении фенолы неравноценны. Летучие с паром фенолы более токсичны и обла­дают более интенсивным запахом при хлорировании, чем неле­тучие фенолы. Наиболь­шей токсичностью отличается гидрохинон, затем по уменьшению токсичности следуют нафтепы, кспленолы, пирокатехин, крезолы, фенол, резорцин,  пирогаллол, флороглюцин. Токсикологические пороговые концентрации фенолов состав­ляют несколько миллиграммов в литре, органолептические значи­тельно 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, закры­вают 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 тио­сульфата натрия, прибавляя в конце титрования, когда окраска раствора станет светло-желтой, 2—3 мл раствора крахмала. Тит­рование продолжают до исчезновения синей окраски раствора. Проводят три титрования и рассчитывают средний объем V₁из 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; V_пр —  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 t_{p , 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.

 

Список литературы

 

1. В.Н. Алексеев «Количественный анализ», изд. «Химия», 1972.

2. А.П. Крешков «Основы аналитической химии», том 2,

изд. Москва, 1976.

3. В.П. Васильев «Аналитическая химия. Гравиметрический и титриметри- 

ческий анализ», изд. Москва «Высшая школа», 1989.

4. Статья А.В. Бугаевского «Титриметрические методы».

 

* При проведении данного анализа использовался стандартизированный раствор тиосульфата натрия с C=0,0184 М

** В условиях данного эксперимента анализировался раствор содержащий 0,4009 г/л фенола