ОСОБЕННОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИОНОВ МЕДИ В РЕЧНЫХ ПРОБАХ

FEATURES OF DETERMINING COPPER IONS IN WATER SAMPLES

Aleksandra Varlamova

Student, Moscow Pedagogical State University, Russia, Moscow

Anastasiya Oreshkina

Scientific director, Moscow Pedagogical State University, Russia, Moscow

Аннотация. В статье рассматриваются методы и принципы определения концентрации ионов меди в водных речных пробах. Представлен фотометрический метод на основе применения диэтилдитиокарбамата натрия в слабо-аммиачном среде с образованием диэтилдитиокарбамата меди.

Abstract. The article discusses methods and principles for determining the concentration of copper ions in water river samples. A photometric method is presented based on the use of sodium diethyldithiocarbamate in a weakly ammoniacal medium with the formation of copper diethyldithiocarbamate.

Ключевые слова: ионы меди, водные пробы, диэтилдитиокарбамат натрия, концентрация.

Keywords: copper ions, water samples, sodium dietityocarbamate, concentration.

В настоящее время водные ресурсы являются ценным богатством на планете. С их помощью осуществляется огромный спектр функций, к которым также относится поддержание жизнедеятельности биологического разнообразия. Необходимость людей употреблять и использовать воду в повседневной жизни усиливается. Оценка качества водоемов производится при помощи разнообразных химических, физических, и гидробиологических показателей, устанавливающих уровень загрязнения гидросферы. Проведение комплексного экологического мониторинга водных проб из реки Банька является актуальным на сегодняшний день, ведь физико-химический состав водоема подвержен неблагоприятному влиянию внешних факторов. Именно поэтому осуществление качественного наблюдения позволит своевременно выявлять изменения в состоянии и принимать природоохранные меры по улучшению качества природной воды.

При проведении гидрохимического мониторинга важное экологическое значение имеет определение микроэлементов, представляющих собой элементы, концентрации которых в воде ниже 1 мг/л. Отдельное внимание уделяют определению тяжелых металлов, таких как: медь, хром, кадмий, никель, марганец, свинец. Тяжелые металлы могут образовывать токсичные соли, поэтому допускаются в природной воде в очень малых концентрациях, в больших концентрациях они содержатся в почвах и грунтах. Металлы поступают в водоемы в виде сточных вод металлургических и приборостроительных предприятий, использующих в своем производстве процессы гальванического покрытия металлами. Коррозионные процессы медных частей трубопроводов, которые соприкасаются с природной водой, являются также антропогенным источником катионов меди.

Фотометрический метод для установления содержания ионов меди в воде базируется на процессах измерения поглощения молекулами определяемого компонента или его соединения с подходящим реагентом электромагнитных излучений в различных областях спектра [1].

Сущность данного метода заключается в переводе исследуемой пробы в раствор, проведении цветной реакции, в результате которой образуется химическое вещество с характерной окраской, а также в осуществлении измерения светопоглощения анализируемого раствора на специальных приборах – фотоэлектроколориметрах (ФЭК) или спектрофотометрах. При выполнении анализа существует ряд особенностей: это грамотный выбор рабочей длины волны, концентрации раствора, а также толщины кюветы. Принцип работы на приборе ФЭК заключается в измерении значений оптической плотности D серии стандартных растворов с отличающимися друга от друга значениями концентраций. Основываясь на полученных результатах, производят построение графика вида D=f(C). Далее на приборе ФЭК измеряют оптическую плотность исследуемого раствора. Полученное значение отмечают на калибровочном графике. Применение метода является возможным, если отсутствуют побочные реакции и определение идет согласно основному закону светопоглощения (закону Бугера-Ламберта-Бера).

В воде могут содержаться цианистые Cu₂(CN)₂ или тартратные CuC₄H₄O₆, комплексы меди, а также двухвалентный катион меди. Нерастворимыми в природной воде соединениями меди являются сульфиды, карбонаты и гидроксиды. В поверхностных водах медь может быть внесена альгицидными реагентами, которые уничтожают водоросли. Ионы тяжелых металлов обладают способностью адсорбироваться на стенках пробоотборной посуды, что приводит к существенным ошибкам в расчетах результатов анализа. Если посуда для отбора проб не была заранее вымыта от адсорбированных на ее стекле металлов, то результаты анализа получаются выше реальных значений. Если стекло посуды склонно адсорбировать металлы из самой отобранной пробы, то результаты будут ниже реальных значений. Чтобы исключить подобные ошибки, пробоотборную посуду необходимо промыть разбавленной азотной кислотой и дистиллированной водой. Пробы воды необходимо законсервировать, поэтому во время отбора следует добавлять в них 5 мл концентрированной азотной кислоты на 1 л воды, что препятствует процессам адсорбции [2].

Для определения массовой концентрации меди в природной воде используется фотометрический метод, основу которого составляет взаимодействии ионов меди с диэтилдитиокарбаматом натрия в слабо-аммиачном растворе, в результате которого образуется днэтилдитиокарбамат меди желто-коричневого цвета:

Полученное соединение в разбавленных растворах склонно образовывать коллоидные растворы, поэтому для увеличения устойчивости соединения необходимо добавить крахмал (C₆H₁₀O₅)_n. Катионы железа и жесткость воды являются мешающими показателями для определения меди, чтобы избежать искажения результатов к раствору нужно добавлять раствор сегнетовой соли KNaC₄H₄O₆·4H₂O.