Sulfātu joni ir vidēji sērskābes sāļi. Daudzi no šiem savienojumiem labi šķīst ūdenī. Normālos apstākļos vielas ir cietā agregācijas stāvoklī, tām ir gaiša krāsa. Daudzi sulfāta joni ir nogulumu izcelsmes, tie ir jūras un ezeru ķīmiskie nogulumi.
Ēkas funkcijas
Kristāla struktūra pieļauj komplekso anjonu SO42- saturu. Divvērtīgos metālu sulfātus var atšķirt kā izplatītus savienojumus. Piemēram, sulfātu joni, savienojoties ar kalcija, bārija, stroncija katjoniem, veido nešķīstošus sāļus. Šie nogulumi ir minerāli, kas brīvi eksistē dabā.
Būt ūdenī
Turklāt sulfāta jons veidojas sāļu disociācijas laikā, tāpēc šie joni ir atrodami virszemes ūdeņos. Galvenais šādu savienojumu avots ir sulfīdu un sēra ķīmiskās oksidācijas procesi.
Sulfātu joni ievērojamā daudzumā nonāk ūdenstilpēs dzīvo organismu nāves, sauszemes un ūdens augu radījumu oksidēšanās laikā. Turklāt tie ir atrodami pazemes notekcaurulēs.
Brūpniecības un lauksaimniecības notekūdeņos veidojas ievērojams daudzums sulfātjonu.
Zemas mineralizācijas ūdeni raksturo SO42- jonu klātbūtne. Pastāv arī stabilas šādu savienojumu formas, kas pozitīvi ietekmē dzeramā ūdens mineralizāciju. Piemēram, magnija sulfāts ir nešķīstošs savienojums, kas uzkrājas ūdenī.
Sēra cikla nozīme
Ja analizējam sulfāta jonu ūdenī, ir jāatzīmē tā nozīme pilnā sēra un tā savienojumu ciklā dabā. Pateicoties sulfātu reducējošo baktēriju iedarbībai, bez piekļuves atmosfēras skābeklim tas tiek reducēts līdz sērūdeņradim un sulfīdiem. Skābekļa klātbūtnes dēļ augsnes ūdeņos šīs vielas atkal tiek pārveidotas par sulfātiem.
Sulfātus reducējošo baktēriju iedarbībā un skābekļa trūkuma gadījumā tās pārvēršas par sulfīdiem un sērūdeņradi. Bet, tiklīdz dabiskajā ūdenī parādās skābeklis, tie atkal tiek oksidēti līdz sulfātiem.
Lietus ūdenī SO42- jonu koncentrācija sasniedz 10 mg uz kubikdecimetru. Saldūdeņiem šis skaitlis ir aptuveni 50 mg uz dm3. Pazemes avotos sulfātu kvantitatīvais saturs ir ievērojami augstāks.
Virszemes ūdeņus raksturo sakarība starp gadalaiku un sērskābes jonu procentuālo daudzumu. Turklāt kvantitatīvo rādītāju ietekmē cilvēka saimnieciskā darbība, savvaļas dabā notiekošie reducēšanās un oksidācijas procesi.
Ietekme uz ūdens kvalitāti
Sulfāti būtiski ietekmē dzeramā ūdens kvalitāti. To paaugstinātā koncentrācija nelabvēlīgi ietekmē organoleptiskās īpašības. Ūdens iegūst sāļu garšu, palielinās tā duļķainība. Palielināts šādu anjonu saturs nelabvēlīgi ietekmē cilvēka organismā notiekošos fizioloģiskos procesus. Tie slikti uzsūcas asinīs no zarnām. Paaugstinātā koncentrācijā tie dod caureju veicinošu efektu, izjauc gremošanas procesus.
Bija iespējams konstatēt sulfātu negatīvo ietekmi uz matiem, kairinošo iedarbību uz acu un ādas gļotādu. Ņemot vērā bīstamību, ko tie rada cilvēka ķermenim, ir svarīgi noteikt sulfātjonus un savlaicīgi veikt pasākumus, lai samazinātu to daudzumu dzeramajā ūdenī. Saskaņā ar noteikumiem tie nedrīkst pārsniegt 500 mg uz kubikdecimetru.
Anjonu noteikšanas pazīmes ūdenī
Laboratorijas pētījumi ir balstīti uz kvalitatīvu reakciju uz sulfāta jonu ar Trilon B. Titrēšana tiek veikta saskaņā ar GOST 31940-12, kas noteikts SO42-. Lai veiktu laboratorijas eksperimentus, kas saistīti ar sulfātu anjonu satura noteikšanu dzeramajā un notekūdeņos, tiek sagatavoti bārija hlorīda šķīdumi ar noteiktu koncentrāciju (0,025 mol uz dm3). Turklāt analīzei ir nepieciešami šķīdumi: magnija sāļi, amonjaka buferšķīdums, Trilons B, sudraba nitrāts, melnā eriohroma T indikators.
Algoritmsanalīzes soļi
Laborants izmanto konisko kolbu, kuras tilpums ir aptuveni 250 ml. Tam ar pipeti pievieno 10 ml magnija sāls šķīduma. Pēc tam analizētajā kolbā pievieno 90 ml destilēta ūdens, 5 ml buferēta amonjaka šķīduma, dažus pilienus indikatora, titrēšanu veic ar EDTA dinātrija sāls šķīdumu. Process tiek veikts, līdz krāsa mainās uz zilu no sarkanvioletas.
Pēc tam tiek noteikts titrēšanai nepieciešamais EDTA dinātrija sāls šķīduma daudzums. Lai iegūtu ticamu rezultātu, procedūru ieteicams atkārtot 3-4 reizes. Izmantojot korekcijas koeficientu, veiciet sulfātu anjonu satura kvantitatīvu aprēķinu.
Analizēto paraugu sagatavošanas iespējas titrēšanai
Vienlaicīgi tiek analizēti divi paraugi ar tilpumu 100 ml. Ir nepieciešams ņemt koniskās kolbas, kas paredzētas 250 ml. Laborants katrā no tiem ievada 100 ml analizētā parauga. Pēc tam tiem pievieno 2-3 pilienus koncentrētas sālsskābes, 25 ml bārija hlorīda, un kolbas ievieto ūdens vannā. Karsēšanu veic 10 minūtes, pēc tam analizētos paraugus jāatstāj uz 60 minūtēm.
Pēc tam paraugus filtrē tā, lai uz filtra nebūtu bārija sulfāta nogulsnes. Filtru mazgā ar destilētu ūdeni, pārbauda, vai šķīdumā nav hlorīda jonu. Lai to izdarītu, periodiski veiciet kvalitatīvureakcija ar sudraba nitrāta šķīdumu. Ja parādās duļķainība, tas norāda uz hlorīdu klātbūtni šķīdumā.
Pēc tam ievietojiet filtru kolbās, kur tika veikta nogulsnēšana. Pēc 5 ml amonjaka pievienošanas samaisiet kolbas saturu ar stikla stienīti, atlociet filtru, izklājiet to pa apakšu. Pamatojoties uz 5 mg analizēto jonu, ūdenim pievieno 6 ml EDTA dinātrija sāls. Saturu karsē ūdens vannā, pēc tam vāra uz elektriskās plīts, līdz pilnībā izšķīst nogulsnes, kas iekļuvušas ūdenī kopā ar filtru.
Apsildes ilgums nedrīkst pārsniegt piecas minūtes. Lai uzlabotu analīzes kvalitāti, ir nepieciešams periodiski maisīt kolbas saturu ar stikla stienīti.
Kad paraugs ir atdzisis, pievienojiet tam 50 ml destilēta ūdens, 5 ml buferēta amonjaka šķīduma un dažus pilienus spirta indikatora šķīduma. Pēc tam titrēšanu veic ar dinātrija sāls EDTA pārākumu sulfāta vai magnija hlorīda šķīdumā, līdz parādās stabila purpursarkana nokrāsa.
Secinājums
Nātrija, kālija, sulfāta joni notekūdeņos veidojas ne tikai dažādu dabas procesu, bet arī cilvēka darbības rezultātā. Lai pārtikā izmantotais ūdens neatstātu negatīvu ietekmi uz dzīviem organismiem, nepieciešams uzraudzīt dažādu anjonu un katjonu kvantitatīvo saturu tajā.
Piemēram, titrējot paraugus ar Trilon B, ir iespējams veikt kvantitatīvus sulfātu anjonu satura aprēķinus paraugos,veikt īpašus pasākumus šī rādītāja samazināšanai (ja nepieciešams). Mūsdienu analītiskajās laboratorijās dzeramā ūdens paraugos tiek konstatēti arī smago metālu katjoni, hlora anjoni, fosfāti, patogēni mikroorganismi, kas, pārsniedzot pieļaujamās koncentrācijas, negatīvi ietekmē cilvēka fizisko un emocionālo veselību.
Pamatojoties uz šādu laboratorijas eksperimentu rezultātiem un daudziem pētījumiem, analītiskie ķīmiķi secina, ka ūdens ir piemērots patēriņam vai tam nepieciešama papildu attīrīšana, īpašas filtrēšanas sistēmas izmantošana, kuras pamatā ir ūdens ķīmiskā attīrīšana.
