Кіріспе

Ерітіндідегі реакциялармен тұтынылатын оттегі мөлшерін өлшеу. Қоршаған орта химиясында химиялық оттегі сұранысы (ХОС) – өлшенген ерітіндідегі реакциялармен тұтынылатын оттегі мөлшерінің көрсеткіші. Ол әдетте ерітінді көлеміне шаққандағы тұтынылған оттегінің массасы ретінде беріледі, SI бірліктері бойынша – литрге миллиграмм (мг/л). ХОС сынағы судың құрамындағы органикалық заттардың мөлшерін оңай анықтауға мүмкіндік береді. ХОС көбінесе жер бетіндегі суларда (көлдер мен өзендер сияқты) немесе сарқынды суларда кездесетін тотығуға жататын ластаушы заттардың мөлшерін анықтау үшін қолданылады. ХОС биохимиялық оттегі сұранысымен (БОС) салыстырылатын су сапасын бағалау үшін маңызды, себебі сарқынды судың қабылдаушы су объектісіне тигізетін әсерін анықтауға көмектеседі.

Калий дихроматты қолдану

Калий дихроматы қышқылдық жағдайда күшті тотықтырғыш зат болып табылады. Қышқылдық әдетте күкірт қышқылы қосылу арқылы қамтамасыз етіледі. Калий дихроматының органикалық қосылыстармен реакциясы келесідей беріледі:

мұнда, ең көп қолданылатыны – химиялық қажеттік оттегін (ХҚО) анықтау үшін 0,25 N калий дихроматы ерітіндісі. Бірақ ХҚО 50 мг/л төмен болатын сынамалар үшін калий дихроматының төмен концентрациясы ұсынылады. Су сынамасындағы органикалық заттарды тотықтыру процесінде калий дихроматы тотығуға ұшырайды (барлық тотығу-тотығу реакцияларында бір реагент тотықса, екіншісі тотығуға ұшырайды), нәтижесінде Cr3+ пайда болады. Тотығу толыққаннан кейін Cr3+ мөлшері анықталады және су сынамасының органикалық құрамын бағалаудың жанама әдісі ретінде қолданылады.

Артықшылықты өлшеу

Барлық органикалық заттардың толық тотығуы үшін калий дихроматының (немесе кез келген тотықтырғыш заттың) артық мөлшері қажет. Тотығу толыққаннан кейін, артық калий дихроматының мөлшерін өлшеу қажет, осылайша Cr3+ мөлшерін дәл анықтауға болады. Мұны істеу үшін, артық калий дихроматы темір аммоний сульфатымен (FAS) Cr3+ дейін толығымен тотықтырылады. Әдетте, бұл титрлеу кезінде тотығу-тотығу индикаторы – ферроин де қосылады. Барлық артық дихромат тотықтырылғаннан кейін, ферроин индикаторы көк-жасыл түстен қызғылт қоңыр түске өзгереді. Қосылған темір аммоний сульфатының мөлшері бастапқы үлгіге қосылған артық калий дихроматының мөлшеріне тең. Ескерту: Ферроин индикаторы коммерциялық түрде дайындалғанда жарқыраған қызыл түсті, бірақ калий дихроматы бар қорытылған үлгіге қосылғанда жасыл түс береді. Титрлеу барысында индикатордың түсі жасылдан ашық көкке, ал соңына жеткенде қызғылт қоңырға өзгереді. Ферроин индикаторы тотыққанда қызылдан ашық көк түске өзгереді.

Фероин индикатор реагентін дайындау

1,485 г 1,10-фенантролин моногидратының ерітіндісі дистилленген судағы 695 мг FeSO4·7H2O ерітіндісіне қосылады, ал нәтижеде алынған қызыл ерітінді 100 мл-ге дейін сұйытылады.

Мемлекеттік реттеу

Көптеген үкіметтер қалдық суларды қоршаған ортаға қайта жібермес бұрын, олардағы химиялық оттегі талабының максималды мөлшеріне қатысты қатаң талаптар қояды. Мысалы, Швейцарияда қалдық суларды немесе өнеркәсіптік суларды қоршаған ортаға қайта жіберу үшін 200-1000 мг/л аралығындағы максималды оттегі талабына жету қажет.

Тарих

Көп жылдар бойы химиялық оттегіге деген сұранысты өлшеу үшін күшті тотықтырғыш агент калий перманганат (KMnO4) қолданылды. Өлшемдер органикалық заттардың оттегі сұранысы емес, перманганаттан тұтынылған оттегі ретінде белгіленді. Калий перманганатының органикалық қосылыстарды тотықтыру тиімділігі кең ауқымда өзгеретін, және көп жағдайда биохимиялық оттегіге деген сұраныс (BOD) өлшемдері, КХС өлшемдерінен әлдеқайда жоғары болатын. Бұл калий перманганаттың судағы барлық органикалық қосылыстарды толық тотықтыра алмайтынын, оны КХС анықтау үшін тиімсіз тотықтырғыш агентке айналдырғанын көрсетті. Содан бері КХС анықтау үшін басқа тотықтырғыштар, мысалы, церий сульфаты, калий йодаты және калий дихроматы қолданыла бастады. Олардың ішінде калий дихроматы (K2Cr2O7) ең тиімдісі болып танылды: ол салыстырмалы түрде арзан, тазалау оңай, және дерлік барлық органикалық қосылыстарды толығымен тотықтыра алады. Бұл әдістерде, талдау жүргізіліп жатқан ерітіндіге белгілі бір артық мөлшерде тотықтырғыш қосылады. Қайта қайнату арқылы қорыту кезеңінен кейін, үлгідегі органикалық заттардың бастапқы концентрациясы, үлгіде қалған тотықтырғыштың титриметриялық немесе спектрофотометриялық анықтамасы арқылы есептеледі. Барлық колориметриялық әдістердегідей, сыртқы материалдардың ластануын бақылау үшін «бос» сынамалар қолданылады.