Фотометричне визначення розчинних форм силіцію

ВИЗНАЧЕННЯ Силіцію

У поверхневих водах суходолу силіцій міститься у вигляді малорозчинної ортосиліцієвої кислоти H₄SiO₄ (розчинність близько 6 мг/дм³), продукту її дисоціації Н₃SіO₄^-, полісилікатів та силіційвмісних органічних сполук. До складу колоїдних форм і зависей в основному входять гідратований діоксид силіцію та природні силікати. У річкових водах вміст сполук силіцію зазвичай коливається в межах 1−20 мг/дм³.

Силіцій є постійним компонентом природних вод, що зумовлено великою поширеністю його сполук в гірських породах, і лише їх мала розчинність у воді пояснює низький вміст Si у воді. Головним джерелом сполук силіцію в природних водах є процеси хімічного вивітрювання і розчинення кремнійвмісних мінералів, наприклад, алюмосилікатів:

2NaAlSi₃O₈ + 2H₂CO₃ + 9H₂O = 2Na⁺ + 4H₄SiO₄ + 2HCO₃^– +Al₂Si₂O₅(OH)₄

2KMg₃AlSi₃O₁₀(OH)₂ + 14H₂CO₃ + H₂O = 2K⁺ + 6Mg²⁺ + 14HCO₃^– + 4H₄SiO₄ + Al₂Si₂O₅(OH)₄

Значні кількості силіцію поступають в природні води в процесі відмирання наземних і водних рослинних організмів, з атмосферними опадами, а також зі стічними водами підприємств, що виробляють керамічні, цементні, скляні вироби, силікатні фарби, кремнійорганічний каучук та ін. Форми сполук, в яких знаходиться силіцій в розчині дуже різноманітні і міняються залежно від мінералізації, складу води і значень рН. Частина Si знаходиться в істинно розчиненому стані у вигляді силіцієвої кислоти і полісиліцієвих кислот. Інша частина Si занаходиться в природних водах в колоїдному стані та у вигляді зависей, наприклад гідратований SiO₂, силікат заліза та алюмосилікати.

Вміст силіцію визначають фотометричним методом у вигляді жовтої силіціймолібденової гетерополікислоти або продукту її відновлення − синього силіціймолібденового комплексу. Чутливішим і надійнішим є його визначення у вигляді сполуки синього кольору, тому що в цьому разі кольоровість води, зумовлена наявністю жовтих гумусових речовин, практично не впливає на результати аналізу.

Класичний гравіметричний метод визначення вмісту силіцію осадженням його діоксиду потребує наявності в пробі води не менш як 5 мг SiO₂, він незручний і довготривалий, тому не знайшов широкого використання в практиці гідрохімічних досліджень.

Одним з найбільш поширених методів визначення вмісту силіцію в природних водах є фотометричний метод визначення у вигляді жовтої силіцій-молібденової гетерополікислоти (Si-ГПК), яка утворюється при взаємодії реакційно здатних мономерних форм силіцієвої кислоти з молібдатом амонію в кислому середовищі:

H₂SiO₃ + 12(NH₄)₂MoO₄ + 24HNO₃ = H₄[Si(Mo₃O₁₀)₄]+ 24NH₄NO₃ + 11H₂O.

Для утворення Si-ГПК оптимальним є рН близько 1-1,5. Для повного переведення силіцію в комплекс Si-ГПК вводять надлишок молібдату амонію. Фотометричне визначення силіцію проводять при 400 нм, молярний коефіцієнт поглинання становить ε₄₀₀ = 1,2∙10³ л∙моль^-1∙см^-1. Інтенсивність забарвлення досліджуваного розчину пропорційна концентрації силіцію, яку знаходять за градуювальним графіком. Мінімальна концентрація сполук силіцію, яку можна визначити цим методом, дорівнює 1 мг SiO₂/л або 0,5 мг Si/л.

Визначенню Si у вигляді жовтої ГПК можуть заважати інші елементи, що утворюють гетерополікислоти: P, As, Ge,B, V, W. Але реально при аналізі природних вод заважають лише ортофосфати. Для усунення їх впливу додають оксикарбонові кислоти: винну, лимонну, щавлеву та інші, які руйнують фосфорну ГПК, зв’язуючи молібден в комплекси.

Для визначення розчинних форм силіцію воду попередньо фільтрують і зберігають у холодильнику при температурі 4-10^оС. Консервація не потрібна.

Заважаючий вплив:

· Відновники (Fe²⁺, SO₃^2-, феноли та інш.) – усувають додаванням персульфату амонію;

· Фториди – усувають взаємодією з борною кислотою;

· Фосфати – усувають винною кислотою;

· Fe³⁺ (при концентрації >20 мг/л) усувають додаванням фториду, надлишок якого усувають борною кислотою.

Реактиви:

1. Робочий розчин силіцію 20 мг Si/л;

2. Молібдат амонію 5 % водний розчин;

3. Соляна кислота (1:1);

4. Винна кислота 10 % водний розчин.

Прилад:

Фотоелектроколориметр КФК-2 зі скляними кюветами (l=3,0 см та 5,0 см), 2 шт.

Дата добавления: 2014-11-06