تعيين مقدار اكسيژن محلول:
· مقدمه:
تمام موجودات زنده
براي انجام متابوليسم و تهيه انرژي جهت رشد و توليد مثل نياز به اكسيژن به فرمهاي
مختلف دارند. واكنشهاي هوازي داراي اهميت خاصي بوده
زيرا به اكسيژن آزاد نياز دارند. تمام
گازخاي موجود در هوا به مقدارهاي مختلف در آب محلولند. نيتروژن و اكسيژن بعلت
حلاليت كم در آب مورد توجه ميباشند. زيرا با آب فعل و انفعال شيميائي انجام نداده
و حلاليت آنها مستقيماً به فشار جزئي آنها بستگي دارد. حلاليت
اكسيژن دردرجه حرارتهاي مختلف آب متفاوت است. مقدار حلاليت اكسيژن اتمفسر در آب
نسبتاً خالص از ۶/۱۴
ميليگرم در ليتر در صفر درجه سانتيگراد تا ۷ ميليگرم در ليتر در ۳۵ درجه سانتيگراد تحت فشار ۱ اتمسفر متفاوت است. اكسيژن
به مقدار كم در آب محلول بوده و حلاليت آن با فشار اتمسفر و درجه حرارت متغير است.
كمبود حلاليت اكسيژن در آب يكي از فاكتورهاي اصلي است كه ظرفيت تصفيه طبيعي آب را
كاهش ميدهد. لذا تصفيه فاضلابها قبل از ورود به رودخانهها ضروري ميگردد. اكسيژن
محلول رودخانهها نيز ميتوان آلودگي آنها را كنترل نمود. اكسيژن فاكتور مهمي در
ايجاد خورندگي آهن و فولاد بخصوص در سيستمهاي توزيع آب و بويلرها ميباشد. لذا
تعيين مقدار اكسيژن محلول براي كنترل خورندگي آب به كار ميرود.
● اساس روش اندازهگيري:
معموليترين روش
تعيين اكسيژن محلول بر اساس آزاد كردن يد توسط اكسيژن محلول ميباشد. يد آزاد شده
عموماً توسط يك محلول احياءكننده مانند تيوسولفات سديم اندازهگيري ميشود. چسب
نشاسته خاتمه عمل را نشان ميدهد. نشاسته يد آزاد شده را جذب نموده و رنگ آبي
ايجاد ميكند و هنگاميكه تمامي يد احياء گرديد محلول بيرنگ ميشود.
روش و نيكلر يا
يدومتري روش استانداردي براي تعيين اكسيژن محلول ميباشد. اين روش بر اساس
اكسيداسيون Mn۲+ به
ظرفيت بالاتر (Mn۴+) در
محيط قليائي توسط اكسيژن ميباشد. منگنز با ظرفيت چهار يون يد را در محيط اسيدي به
يد آزاد اكسيده ميكند و مقدار يد آزاد شده كه برابر با اكسيژن محلول ميباشد توسط
تيتزاسيون با تيوسولفات استاندارد اندازهگيري ميشود.
در اين روش وجود بعضي
از مواد مانند نيتويتها و آهن سه ظرفيتي قابليت اكسيدكنندگي I- را به I۲ دارند. و نتيجه آزمايش را زياد نشان ميدهد.
و بر عكس مواد احياء كننده مانند S۲-, So۳۲-, Fe۲+ يد را احياء كرده و به I- تبديل ميكنند و نتيجه آزمايش را كمتر
از حد واقعي نشان ميدهد. بنابراين روش تصحيح نشده چنانكه اكسيژن در محيط وجود
نداشته باشد با افزايش سولفات منگنز و معرف يدور قليائي (NaOH, KI) رسوب
سفيد رنگ ۲Mn(OH) تشكيل ميگردد.
Mn۲+ + ۲OH- Mn(OH)۲
● رسوب سفيد رنگ
اگر در محيط اكسيژن
موجود باشد مقداري از Mn۲+ به ظرفيت بالاتر اكسيده شده و رسوب قهوهاي
رنگ Mno۲ ظاهر
ميگردد.
Mn(OH)۲ + ½ O۲ Mno۲ + H۲O
● رسوب قهوهاي رنگ
اكسيداسيون Mn۲+ به Mno۲ به
آهستگي انجام ميگيرد بدين منظور محلول تكان داده ميشود تا تمام اكسيژن محلول به
صورت تركيب درآيد. حركت
دادن محلول براي مدت حداقل ۲۰
ثانيه لازم است در صورتيكه آب مورد آزمايش شور باشد. زمان تماس بايستي به مراتب
طولانيتر باشد. پس از حركت دادن، نمونه را براي تركيب كامل اكسيژن در جائي ساكن
گذاشته و پس از مدتي به آن اسيد سولفوريك اضافه ميكنند. در محيط اسيدي Mno۲ يون I- را اكسيد كرده و يد آزاد ميكند. براي
انجام واكنش بطور كامل بايستي درب بطري را بست و براي حداقل ۱۰ ثانيه آن را حركت داد تا يد به طور
يكسان در تمام محلول پخش گردد. يد حاصله را با تيوسولفات سديم استاندارد تيتر ميكنند.
Mno۲ + ۲ I- + ۴H+ Mn۲+ + I۲ + ۲H۲O
I۲ + ۲ Na۲S۲o۳ Na۲S۴O۶ + ۲ NaI
همانطور كه اشاره شد
يون نيتريت يكي از مواد مزاحم در تعيين اكسيژن محلول مبباشد. يون نيتريت Mn۲+ را
اكسيده نميكند ولي I- را
در محيط اسيدي به I۲ اكسيد مينمايد. لذا اگر نيتريت در محيط
وجود داشته باشد تشخيص نقطه پاياني مشكل خواهد بود. زيرا به محض اينكه رنگ آبي
معرف نشاسته و يد محو ميگردد نيتريتها مقداري از I- را
به I۲ اكسيد كرده و رنگ آبي دوباره ظاهر ميگردد.
براي حذف دخالت نيتريتها از آز يد سديم (Nan۳) استفاده ميشود.
NaN۳ + ۹H+ ۳NH۳ + Na+ + NH۳ + NO۲- + H+ N۲ + N۲O + H۲O
HN۳ + NO۲- + H+ N۲ + N۲O + H۲O
بدين طريق دخالت
نيتريتها ميگردد.
● معرفهاي لازم:
محلول سولفات منگنز:
مقدار ۴۸۰ گرمMnSO۴.۴H۲۰ يا ۴۰۰ گرم MnSO۴. ۲H۲O و يا ۳۶۴ گرم MnSO۴.H۲O را در آب مقطر حل كرده و حجم آن را به
يك ليتر برسانيد.
معرف يدور و آز يد
قليائي: مقدار ۵۰۰
گرم از NaOH
را با ۱۵۰ گرم يدور پتاسيم در آب مقطر حل كرده و
حجم آن را به يك ليتر برسانيد. به
آن مقدار ۱۰ گرم آز يد سديم كه
در ۴۰ سي سي آب مقطر حل
شده اضافه كنيد.
- اسيد سولفوريك غليظ
- نشاسته: ۲
گرم نشاسته و ۲/۰
گرم اسيد ساليسيليك را در ۱۰۰
سي سي آب مقطر گرم حل كنيد.
- سديم تيوسولفات استاندارد M ۰۲۵/۰: ۲۰۵/۶ گرم
از Na۲S۲O۳. ۵H۲O را در آب مقطر جوشيده سرد شده حل كرده
به آن ۴/۰ گرم
سود افزوده و در بالن ژوژه يك ليتري به حجم برسانيد. اين محلول را در مقابل محلول
استاندارد ۰۲۵/۰
نرمال بيكرمات پتاسيم و يا بي يدات پتاسيم استاندارد كنيد.
● روش كار:
به نمونه مورد آزمايش
كه در بطريهاي ۲۵۰
سيسي يا ۳۰۰ سي سي جمعآوري شده
مقدار ۱ سي سي محلول سولفات
منگنز و ۱ سي سي معرف يدور و
آزيد قليائي اضافه كنيد. سپس درب بطري را با دقت بسته چندين بار آن را تكان داده
تا رسوب هيدروكسيد منگنز ظاهر گردد. بعد از تهنشين شدن رسوب مقدار ۱ سي سي اسيد سولفوريك غليظ به آن افزوده
و آن را مخلوط كنيد تا رسوب بطور كامل حل شود، ۲۰۰ سي سي از محلول فوق را در يك ارلن ريخته و با تيوسولفات N ۰۲۵/۰ تا
رنگ زرد كم رنگ تيتر كنيد. سپس چند قطره چسب نشاسته به آن افزوده و تيتراسيون را
تا بي رنگ شدن محلول ادامه دهيد. حجم تيوسولفات مصرفي را يادداشت كنيد. با استفاده
از معادلههاي واكنش مقدار اكسيژن محلول نمونه را بر حسب ميليگرم در ليتر محاسبه
كنيد.