Jony siarczanowe to średnie sole kwasu siarkowego. Wiele z tych związków jest dobrze rozpuszczalnych w wodzie. W normalnych warunkach substancje są w stanie stałym skupienia, mają jasny kolor. Wiele jonów siarczanowych ma pochodzenie osadowe, są to morskie i jeziorne osady chemiczne.
Funkcje budynku
Struktura krystaliczna pozwala na zawartość kompleksowych anionów SO42-. Siarczany metali dwuwartościowych można wyróżnić jako zwykłe związki. Na przykład jony siarczanowe w połączeniu z kationami wapnia, baru, strontu tworzą nierozpuszczalne sole. Osady te są minerałami, które swobodnie występują w przyrodzie.
Przebywanie w wodzie
Ponadto jon siarczanowy powstaje podczas dysocjacji soli, więc jony te znajdują się w wodach powierzchniowych. Głównym źródłem takich związków są procesy chemicznego utleniania siarczków i siarki.
W znacznych ilościach jony siarczanowe dostają się do zbiorników wodnych podczas śmierci żywych organizmów, utleniania lądowych i wodnych stworzeń roślinnych. Ponadto znajdują się w podziemnych kanalizacji.
Bznaczna ilość jonów siarczanowych powstaje w ściekach przemysłowych i rolniczych.
Woda niskozmineralizowana charakteryzuje się obecnością jonów SO42-. Istnieją również stabilne formy takich związków, które mają pozytywny wpływ na mineralizację wody pitnej. Na przykład siarczan magnezu jest nierozpuszczalnym związkiem, który gromadzi się w wodzie.
Znaczenie w cyklu siarkowym
Jeśli analizujemy jon siarczanowy w wodzie, należy zwrócić uwagę na jego znaczenie dla pełnego cyklu siarki i jej związków w przyrodzie. Dzięki działaniu bakterii redukujących siarczany, bez dostępu do tlenu atmosferycznego, redukowany jest do siarkowodoru i siarczków. Ze względu na obecność tlenu w wodach glebowych substancje te są ponownie przekształcane w siarczany.
Pod działaniem bakterii redukujących siarczany i przy braku tlenu są one redukowane do siarczków i siarkowodoru. Ale gdy tylko tlen pojawi się w naturalnej wodzie, ponownie utlenia się do siarczanów.
W wodzie deszczowej stężenie jonów SO42- osiąga 10 mg na decymetr sześcienny. W przypadku wód słodkich liczba ta wynosi około 50 mg na dm3. W źródłach podziemnych ilościowa zawartość siarczanów jest znacznie wyższa.
Wody powierzchniowe charakteryzują się zależnością między porą roku a procentową zawartością jonów kwasu siarkowego. Ponadto na wskaźnik ilościowy wpływa działalność gospodarcza człowieka, procesy redukcji i utleniania zachodzące w dzikich zwierzętach.
Wpływ na jakość wody
Siarczany mają znaczący wpływ na jakość wody pitnej. Ich zwiększone stężenie niekorzystnie wpływa na właściwości organoleptyczne. Woda nabiera słonego smaku, wzrasta jej zmętnienie. Zwiększona zawartość takich anionów niekorzystnie wpływa na procesy fizjologiczne zachodzące w organizmie człowieka. Są słabo wchłaniane do krwi z jelit. W podwyższonych stężeniach działają przeczyszczająco, zakłócają procesy trawienne.
Udało się ustalić negatywny wpływ siarczanów na włosy, drażniący wpływ na błonę śluzową oczu i skórę. Ze względu na niebezpieczeństwo, jakie stanowią dla organizmu ludzkiego, ważne jest, aby oznaczać jony siarczanowe i podejmować w porę środki w celu zmniejszenia ich ilości w wodzie pitnej. Zgodnie z przepisami nie powinny przekraczać 500 mg na decymetr sześcienny.
Cechy oznaczania anionów w wodzie
Badania laboratoryjne opierają się na jakościowej reakcji na jon siarczanowy z Trilonem B. Miareczkowanie przeprowadza się zgodnie z GOST 31940-12, ustaloną dla SO42-. W celu przeprowadzenia eksperymentów laboratoryjnych związanych z wykrywaniem zawartości anionów siarczanowych w wodzie pitnej i ściekach przygotowuje się roztwory chlorku baru o określonym stężeniu (0,025 mola na dm3). Dodatkowo do analizy potrzebne są roztwory: sole magnezu, bufor amoniakalny, Trilon B, azotan srebra, czarny wskaźnik eriochromu T.
Algorytmetapy analizy
Asystent laboratoryjny używa kolby stożkowej o pojemności około 250 ml. Za pomocą pipety dodaje się do niego 10 ml roztworu soli magnezu. Następnie do kolby analizowanej dodaje się 90 ml wody destylowanej, 5 ml buforowanego roztworu amoniaku, kilka kropli wskaźnika, miareczkuje się roztworem soli disodowej EDTA. Proces trwa do momentu, gdy kolor zmieni się z czerwono-fioletowego na niebieski.
Następnie określa się ilość roztworu soli disodowej EDTA wymaganej do miareczkowania. Aby uzyskać wiarygodny wynik, zaleca się powtórzenie procedury 3-4 razy. Korzystając ze współczynnika korygującego, przeprowadź ilościowe obliczenia zawartości anionów siarczanowych.
Funkcje przygotowania analizowanych próbek do miareczkowania
Przeprowadzana jest jednoczesna analiza dwóch próbek o objętości 100 ml. Konieczne jest zabranie kolb stożkowych przeznaczonych na 250 ml. Asystent laboratoryjny wprowadza do każdego z nich 100 ml badanej próbki. Następnie dodaje się do nich 2-3 krople stężonego kwasu solnego, 25 ml chlorku baru i kolby umieszcza się w łaźni wodnej. Ogrzewanie prowadzi się przez 10 minut, następnie konieczne jest pozostawienie analizowanych próbek na 60 minut.
Następnie próbki są filtrowane, aby na filtrze nie było osadu siarczanu baru. Filtr przemywa się wodą destylowaną, sprawdza się brak jonów chlorkowych w roztworze. Aby to zrobić, okresowo przeprowadzaj jakościowereakcja z roztworem azotanu srebra. Pojawienie się zmętnienia oznacza obecność chlorków w roztworze.
Następnie umieść filtr w kolbach, w których przeprowadzono strącanie. Po dodaniu 5 ml amoniaku zawartość kolby wymieszać szklaną pałeczką, rozłożyć filtr, rozprowadzić po dnie. Na podstawie 5 mg analizowanych jonów do wody dodaje się 6 ml soli disodowej EDTA. Zawartość podgrzewa się w kąpieli wodnej, a następnie gotuje na kuchence elektrycznej do całkowitego rozpuszczenia osadu, który dostał się do wody wraz z filtrem.
Czas ogrzewania nie powinien przekraczać pięciu minut. Aby poprawić jakość analizy, konieczne jest okresowe mieszanie zawartości kolby szklanym prętem.
Po ostygnięciu próbki dodaj do niej 50 ml wody destylowanej, 5 ml buforowanego roztworu amoniaku i kilka kropli roztworu wskaźnika alkoholowego. Następnie przeprowadza się miareczkowanie nadmiarem soli disodowej EDTA roztworu siarczanu lub chlorku magnezu, aż do pojawienia się stabilnego fioletowego odcienia.
Wniosek
Jony sodu, potasu i siarczanu powstają w ściekach nie tylko w wyniku różnych procesów naturalnych, ale także w wyniku działalności człowieka. Aby woda używana do pożywienia nie miała negatywnego wpływu na organizmy żywe, konieczne jest monitorowanie ilościowej zawartości w niej różnych anionów i kationów.
Np. podczas miareczkowania próbek Trilonem B można przeprowadzić ilościowe obliczenia zawartości anionów siarczanowych w próbkach,podjąć konkretne środki w celu zmniejszenia tego wskaźnika (w razie potrzeby). W nowoczesnych laboratoriach analitycznych w próbkach wody pitnej wykrywane są również kationy metali ciężkich, aniony chloru, fosforany, drobnoustroje chorobotwórcze, które po przekroczeniu dopuszczalnych stężeń mają negatywny wpływ na zdrowie fizyczne i emocjonalne człowieka.
Na podstawie wyników takich eksperymentów laboratoryjnych i licznych badań chemicy analitycy stwierdzają, że woda nadaje się do spożycia lub wymaga dodatkowego oczyszczania, zastosowanie specjalnego systemu filtracji opartego na chemicznym oczyszczaniu wody.
