Jak rozlišit dusičnany a dusitany?

Dusičnany a dusitany jsou sloučeniny obsahující dusík a kyslík. Molekuly dusičnanů a dusitanů obsahují po jednom atomu dusíku. Dusitany zase obsahují dva atomy kyslíku a dusičnany – tři.

Dusičnany – jedná se o soli kyseliny dusičné, ve vodě se tyto soli disociují na kovový kation a anion NO3-. Dusičnany jsou nejvíce oxidovaným stavem dusíku a běžně se vyskytují ve vodě.

Dusitany – jedná se o soli kyseliny dusité (HNO2), v roztoku disociují také na kovový kation a anion NO2-. Protože dusitany snadno oxidují na dusičnany, nenacházejí se často v povrchových vodách. Přítomnost velkého množství dusitanů svědčí o částečně rozloženém organickém odpadu v analyzované vodě.

Oba anionty nemají oxidační ani redukční aktivitu, ale mají vysokou reaktivitu. Největším nebezpečím je vstup dusičnanů a dusitanů do vodních útvarů a následně do půd a podzemních vod. Zdroje dusičnanů a dusitanů mohou být:

• Odtok z polí, protože většina průmyslových hnojiv obsahuje dusík ve formě dusičnanů.
• Roztoky dusitanů se používají jako inhibitory koroze v průmyslových procesních vodách.
• Odpadní voda z různých průmyslových procesů.
• Potravinářský průmysl používá jako konzervanty sloučeniny dusitanů.

Proč je nutné analyzovat koncentraci dusičnanů/dusitanů?

Dusičnany a dusitany jsou biogenní prvky a zdroje dusíku pro rostliny a další organismy a účastní se také koloběhu dusíku. Nadměrné koncentrace dusitanů a dusičnanů negativně ovlivňují procesy čištění odpadních vod a mohou poškodit zdraví živých bytostí:

• Zvýšený obsah dusičnanů a dusitanů ve vodních plochách stimuluje nadměrný růst řas (zarůstání vodních ploch);
• Zvýšení koncentrace dusitanů v nádrži vede k poškození dýchacího systému ryb, dusičnanovému šoku;
• Přítomnost dusitanů snižuje účinnost dezinfekce vody chlórem;
• Pitná voda nebo potraviny obsahující velké množství dusičnanů nebo dusitanů způsobují methemoglobinémii (zhoršenou výměnu krevních plynů);

Monitorování koncentrace dusičnanů a dusitanů je nezbytné, když:

Čištění odpadních vod

Jednou z fází čištění odpadních vod je nitrifikace, při které dochází k přeměně amoniaku a amonia na dusičnany a dusitany vlivem nitrifikačních bakterií a souvisejících technologických parametrů: koncentrace kyslíku, pH, teplota, po které dusičnany a dusitany podléhají denitrifikaci v kyslíko- volné prostředí a jsou ze systému odstraněny ve formě molekulárního dusíku. Monitorování je v tomto případě nezbytné ve všech fázích čištění, protože umožňuje určit účinnost procesů čištění a také posoudit, zda zbytková koncentrace odpovídá standardním hodnotám.

Výroba pitné vody

Výsledky sledování koncentrací dusičnanů a dusitanů v pitné vodě jsou známkou procesu nitrifikace, tedy přítomnosti mikroorganismů v pitné vodě, které jsou schopny přeměnit amoniak/amonium na dusičnany.

Sledování tohoto parametru je nesmírně důležité pro ochranu veřejného zdraví.

Povrchové a podzemní vody

Koncentraci těchto parametrů ve vodních útvarech upravuje legislativa v oblasti životního prostředí. Protože se dusičnany a dusitany používají jako hnojivo v zemědělství, mohou znečišťovat povrchové vody.

Rovněž při provádění odběru vody je nutné provádět monitoring za účelem stanovení fází přípravy před použitím vody v technologickém cyklu, voda s vysokým obsahem dusičnanů může komplikovat primární úpravu nebo být nevhodná pro použití.

V Ruské federaci je obsah dusičnanů v domácích a rybářských vodách standardizován. Přidělování probíhá SanPiN’om 1.2.3685-21, a na objednávku od 13.12.2016. 552. XNUMX N XNUMX. Pro rybářské vody je nejvyšší přípustná koncentrace dusičnanového aniontu 40 mg/l a pro domácí vody 45 mg/l.

Jak stanovit obsah dusičnanů/dusitanů ve vodě: metody, zařízení, činidla

Spektrofotometrie

LCK soupravy jsou předem odměřená a připravená činidla pro analýzu v uzavřených kyvetách. Jsou plně kompatibilní se spektrofotometry Hach řady DR. Tímto způsobem je dosaženo sjednocení celého procesu analýzy, což vede ke zvýšení přesnosti a spolehlivosti dat. Testovací soupravy LCK jsou vhodné pro stanovení koncentrace dusitanů / dusičnanů ve vzorcích odpadních, povrchových, pitných vod, ale i v půdě, substrátech a živných médiích.

Stanovení koncentrace dusičnanů ve vzorku vody pomocí LCK 339 a LCK 340
Rozsah měření soupravy LCK 339 je od 0,23 – 13,5 mg/l a LCK 340 od ​​5 – 35 mg/l.
Princip činnosti těchto souprav je stejný a spočívá v reakci dusičnanových iontů s 2,6-dimethylfenolem v kyselém prostředí za vzniku barevného organického komplexu. Rušivým faktorem je vysoký obsah organických sloučenin ve vzorku, tato souprava poskytuje spolehlivé výsledky, pokud je obsah nižší než 200 mg/l. Dalším rušivým faktorem mohou být dusitany (v koncentraci vyšší než 2 mg/l) a tvrdost; rušivý účinek je odstraněn přidáním kyseliny amidsulfonové, respektive EDTA.
Pro kontrolu kvality a přesnosti výsledků se doporučuje použít sadu standardů LCA 703 ADDISTA (LCK 339) a LCA 704 ADDISTA (LCK 340)

Kolorimetrie

• Kolorimetrická metoda analýzy je realizována pomocí hotových testovacích souprav TNT pro dusičnany a dusitany s pokrytými koncentračními rozsahy 0,2 – 30 mg/la 0,002 – 0,5 mg/l. Principem fungování obou souprav je reakce dusičnanů a dusitanů s kyselinou chromotropní za vzniku barevného roztoku, jehož intenzita barvy se měří kolorimetricky na kolorimetru DR900. Každá sada obsahuje 50 testů.

Expresní metody

• Testovací proužky poskytují příležitost k rychlé analýze, ale kvůli formě provedení nejsou schopny poskytnout přesné výsledky. Mají rozsah měření od 0 – 50 mg/l pro dusičnany a od 0 – 3 mg/l pro dusitany.

Pudrové polštáře

Tyto soupravy jsou práškové činidlo v jednotlivých sáčcích s odměřenou dávkou činidla pro jednu analýzu. Reagencie Powder Pillows jsou plně kompatibilní s kolorimetry a spektrofotometry Hach.

Práškové polštáře Dusičnanová činidla jsou prezentovány ve dvou sadách s rozsahy měření od 0,3 do 30 mg/l a od 0,01 do 0,50 mg/l. Principem činnosti je reakce dusičnanových iontů s kyselinou sulfanilovou za vzniku diazoniové soli, která se spojí s kyselinou gentisovou za vzniku jantarově zbarveného roztoku. Barva se analyzuje pomocí fotometru nebo kolorimetru při vlnových délkách 400 nm a 420 nm.

společnost AquaAnalytics® je oficiálním zástupcem společnosti Hach v Rusku a zemích SNS. Kontaktujte nás a naši specialisté vyberou reagencie nebo přístroje pro stanovení NO3- a NO2- ve vodě, a to jak v laboratoři, tak v reálném čase.

Zastoupení v Rusku: +7 (495) 201-53-02 info@aquaanalytics.ru

Zastoupení v Uzbekistánu: +998 (90) 174-57-84 info@aquaanalytics-tekhnika.ru

Podle vzhledu je obtížné nebo dokonce nemožné určit obsah dusičnanů v zelenině a ovoci. U vegetativních rostlin (s listy a stonky) lze intenzitu zelené barvy listů a řapíků, zejména nižších pater, posuzovat jen zhruba: čím je tmavší, tím více dusičnanů obsahují. Při zkoumání hlíz brambor, okopanin, ovoce a bobulí je to ještě obtížnější. Agrobiologové radí, že při nákupu zeleniny a ovoce nevybírejte ty nejkrásnější ovoce. Lesklé, zdánlivě umělé plody obvykle obsahují dostatek dusičnanů. Bylo zjištěno, že kořeny mrkve stejné odrůdy, ale mající jasnější barvu, obsahují méně dusičnanů než kořenová zelenina, která je méně intenzivně zbarvená. Zelené fazolové lusky obsahují více dusičnanů než žluté. Podobný vztah mezi barvou a obsahem dusičnanů je pozorován u odrůd sladké papriky. Vodní melouny a melouny obsahují pod slupkou a v nezralých plodech hodně dusičnanů. U šťavnatých přezrálých vodních melounů lze přítomnost dusičnanů snadno určit podle dutin v dužině, ze kterých vypadávají semena.

V analytické chemii je známo několik metod pro kvalitativní stanovení dusičnanů a dusitanů v roztoku.

1. Kápněte tři kapky roztoku difenylaminu, pět kapek koncentrované kyseliny sírové a několik kapek zkušebního roztoku na hodinové sklíčko. V přítomnosti dusičnanových a dusitanových iontů se objeví tmavě modrá barva.

2. K 10 ml zkušebního roztoku přidejte 1 ml roztoku sestávajícího z 10% roztoku Griessova činidla ve 12% kyselině octové a zahřejte na 70–80 °C ve vodní lázni. Vzhled růžové barvy indikuje přítomnost dusitanových iontů.

Příprava Griessova činidla. Činidlo se skládá ze dvou roztoků.

Prvním je rozpuštění 0,5 g kyseliny sulfanilové zahřátím v 50 ml 30% roztoku kyseliny octové.

Druhým je vaření 0,4 g a-naftylaminu ve 100 ml destilované vody. K bezbarvému roztoku vypuštěnému z modrofialové sraženiny přidejte 6 ml 80% roztoku kyseliny octové.

Před použitím smíchejte oba roztoky ve stejných objemech.

3. Do 10 ml zkušebního roztoku přidejte 10–15 kapek alkálie, přidejte 25–50 mg zinkového prachu a výslednou směs zahřejte. Dusičnany se redukují na amoniak, který se detekuje zčervenáním fenolftaleinového papíru namočeného v destilované vodě a přidaného k páře zkušebního roztoku.

4. Originální metody pro stanovení dusičnanů a dusitanů navrhl A.L.Rychkov (1. moskevský lékařský institut pojmenovaný po I.M. Semashkovi). K jejich provedení můžete použít farmaceutické léky: rivanol (ethakridin laktát), fyziologický roztok (0,9% roztok chloridu sodného v destilované vodě), antipyrin (1-fenyl-2,3-dimethylpyrazolon-5).

R i v a n o l n a r e a k t i o n. K 1 ml zkušebního roztoku se přidá 1 ml fyziologického roztoku a smíchá se s 1 ml roztoku rivanolu (tableta rivanolu se rozpustí zahřátím ve 200 ml 8% kyseliny chlorovodíkové). Pokud se objeví světle růžové zbarvení, znamená to, že hladina dusičnanů a dusitanů v pitné vodě je nepřijatelná.

A n t i p i r i n o v a r e a k t i o n. Antipyrin v přítomnosti 50 mg/l dusitanů tvoří nitroderivát, zbarvený světle zeleně. Pokud jsou v roztoku přítomny stopy dichromanu draselného, ​​citlivost reakce se velmi zvyšuje a při obsahu dusitanů nad 1,6 mg/l se objeví růžové zbarvení.

K provedení tohoto rozboru se smíchá 1 ml pitné vody s 1 ml fyziologického roztoku (koncentrace dusitanů při tomto zředění se sníží na polovinu), přidá se 1 ml roztoku antipyrinu (1 tableta antipyrinu se rozpustí v 50 ml 8 kyseliny chlorovodíkové) a rychle 2 kapky 1% roztoku dichromanu draselného. Směs se zahřívá, dokud se neobjeví známky varu. Pokud do 5 minut roztok zbledne do růžova, pak obsahuje více než 1,6 mg/l dusitanových iontů a v analyzované pitné vodě je jich dvojnásobek. V tomto případě obsah dusitanových iontů překračuje maximální přípustnou koncentraci.

Kvantitativní stanovení celkového obsahu dusičnanů a dusitanů provádí se pomocí Griessova činidla, po předchozí přeměně dusičnanů na dusitany zinkovým prachem v kyselém prostředí při pH = 3. Poté se 10 kapek zkušebního roztoku okyselí 10 kapkami kyseliny octové a přidá se 8–10 kapek Griessova činidla. . Po 5–10 minutách se objeví růžová nebo červená barva.

Pro stanovení kvantitativního obsahu dusitanových iontů se používá řada standardních roztoků. Nejprve si připravte zásobní roztok obsahující 1000 mg dusičnanů na litr. Za tímto účelem se v odměrné baňce rozpustí 1,645 g dusičnanu draselného vysušeného do konstantní hmotnosti při teplotě 105 °C v 1 litru destilované vody. Ze zásobního roztoku se připraví (v den analýzy) pracovní standardní roztoky obsahující 100, 50, 25 a 10 mg/l zředěním 10, 20, 40 a 100 krát. Při provádění analýzy s kalibračním roztokem se provádějí stejné operace jako s analyzovaným vzorkem. Poté se vizuálně nebo pomocí fotoelektrického kolorimetru (tabulka) porovná intenzita barvy testovaného vzorku s barvou standardních roztoků.

Odhadovaný obsah dusitanů

Při hromadné analýze rostlin na obsah dusičnanů použijte potenciometrická metoda, který umožňuje určit různé fyzikálně-chemické veličiny a provádět kvantitativní analýzu měřením elektromotorické síly prvku. Tato metoda je založena na použití dusičnanově selektivní elektrody, která umožňuje rychlou a přesnou analýzu extraktů z čerstvého a suchého rostlinného materiálu. Metoda je dobrá nejen díky vysoké přesnosti, ale také univerzálnosti použití, včetně rostlinných produktů, které mají jasně zbarvenou šťávu, která narušuje rozpoznávání dusičnanů kolorimetrickými metodami.

Dusičnanová selektivní elektroda označuje iontově selektivní elektrody s kapalnou membránou, která má polopropustné vlastnosti a zvýšenou selektivitu vůči určitému typu iontů. Tato vlastnost umožňuje stanovit aktivitu analyzovaného iontu na základě výsledků jednoho měření, tedy přímou potenciometrickou metodou.

• nemíchejte s vodou;
• mají vysokou viskozitu, aby nevytékaly z membrány;
• mít snížený tlak par, aby se nevypařovaly;
• mají relativně vysokou dielektrickou konstantu, takže asociace iontů nepřekračuje rozumné meze.

Iontoměničový roztok tvoří iontovou sloučeninu, která disociuje do jednoho nebo druhého stupně s testovaným iontem nebo váže testované ionty do komplexu, který je v daném rozpouštědle stabilní.

Na obrázku je schéma provedení iontové (dusičnanové) selektivní elektrody. Membrána nitrátově selektivní elektrody obsahuje kladně nabitý komplexní iont přechodného kovu (Ni 2+, Fe 2+) s chelátovými skupinami o-fenantrolinu.

Rýže. Schéma iontově selektivní elektrody s kapalnou membránou:

1 – vnitřní referenční elektroda (chlorid stříbrný); 2 – zkušební roztok; 3 – iontoměničový roztok; 4 – plastové tělo zařízení; 5 – kapalná membrána připravená z porézní membrány impregnované iontoměničovým roztokem

Byly navrženy další kapalné nitrátové elektrody, založené na roztocích dimethylhexyldecylbenzylamoniumnitrátu v dekanolu, tetraoktylamoniumnitrátech a polymerních iontoměničových systémech.

Pro různé praktické aplikace, zejména v půdě a agrochemii, se však dává přednost filmové nitrátové elektrodě na bázi tetradecylamoniumnitrátu v dibutylftalátu.

Literatura

Loginov N.Ya., Voskresensky A.G., Solodkin I.S. Analytická chemie. M.: Vzdělávání, 1975;
Koryta I., Dvořák I., Bogáchková V. Elektrochemie. M.: Mir, 1975;
Nikolsky B.P., Materová E.A. Iontově selektivní elektrody. L.: Chemie, 1980.

M.D. Trukhina,
Moskevské pedagogické
Státní univerzita