Работа 4.4
Фотометрическое определение количества фосфатов
Оборудование и реактивы: фотоколориметр или спектрофотометр, мерные колбы на 50 и 100 мл; кюветы с толщиной слоя 2–5 см; пипетки; НСl концентрированная; рабочий раствор однозамещенного фосфата калия (КН2РО4); 1 мл которого содержит 0,001 мг фосфатов (РО43–); раствор молибденово-кислого аммония; хлорид олова; аскорбиновая кислота; смешанный реактив (прил.12.1,12.2); 20%-я азотная кислота; 0,25%-й раствор ванадиево-кислого аммония и 5%-й раствор молибдата аммония.
Принцип метода. В качестве хромофорного реагента используют раствор молибденово-кислого аммония в присутствии хлористого олова. При внесении в испытуемый раствор (NH4)2MoO4 и восстановителя SnCl2 происходит восстановление желтоокрашенной гетерополикислоты (содержащей молибден) в оксид, окрашенный в ярко-синий цвет. Образуется окрашенный фосфатмолибденовый комплекс (MoO24MoO3)2H3PO44H2O, называемый молибденовой синью. Эта формула имеет предположительный состав и характеризует группу соединений молибдена. Оксид молибдена ни с одной из кислот окраски не дает. Синяя окраска получается только в присутствии фосфорной и мышьяковой кислоты. Для создания кислой среды молибдат аммония растворяют в серной кислоте.
Окрашивание раствора происходит в течение 5 мин с момента внесения нескольких капель хлористого олова и исчезает через 20 мин, поэтому окрашивать перед колориметрированием нужно небольшие количества образцов. Краткосрочность существования синей окраски – основной недостаток данного метода, основу которого разработал Дениже.
Французский химик Буватье предложил вместо хлорида олова применять аскорбиновую кислоту (С6Н8О6). Фиолетовая окраска при этом постоянна в течение нескольких часов. Некоторые авторы для этого используют соль Мора. Можно приготовить смешанный реактив. Предел обнаружения ортофосфатов 0,01 мг/л. Без разбавления пробы можно найти не более 0,4 мг/л PO43–. Результат определения ортофосфатов дает суммарную концентрацию Н3РО4, Н2РО4–, НРО42–, РО43–. Содержание каждой формы в наибольшей мере характеризуется величиной рН воды.
Калибровочный график. Для приготовления шкалы образцовых растворов используют КН2РО4. В мерные колбы вместимостью 50 мл вносят 0; 0,5; 1; 2; 5; 10; 20 мл рабочего стандартного раствора, что соответствует содержанию фосфатов 0; 0,0005; 0,001; 0,002; 0,005; 0,01; 0,02 мг. Доводят объем до метки дистиллированной водой. Прибавляют 2 или 3 мл смешанного реактива, перемешивают и через 10 мин фотометрируют при красном светофильтре (λ 690-720 нм) в кюветах с толщиной оптического слоя 2–5 см или на спектрофотометре (λ 882 нм) по отношению к 50 мл дистиллированной воды, в которую добавлено 2-3 мл смешанного реактива.
Строят калибровочный график в координатах «оптическая плотность - содержание фосфатов (мг)».
Ход определения фосфора в воде. Проба воды фильтруется в день отбора через плотный бумажный фильтр (синяя лента) или мембранный фильтр №1. К 50 мл профильтрованной воды (или меньшему объему при содержании фосфатов более 0,4 мг/л, разбавленному до 50 мл дистиллированной водой) прибавляют 2 или 3 мл (аналогично выстроенному графику) смешанного реактива, перемешивают и через 10 мин фотометрируют при красном светофильтре (λ 690-720 нм) в кюветах с толщиной оптического слоя 2–5 см, в зависимости от интенсивности окраски, или на спектрофотометре (λ 882 нм) по отношению к 50 мл дистиллированной воды, в которую добавлено 2–3 мл смешанного реактива.
Концентрацию ортофосфатов (мг/л) вычисляют по формуле
где А - содержание ортофосфатов, найденное по калибровочному графику, мг;
V - объем пробы, взятой для анализа, мл.
Ход определения фосфора в растениях (Подробнее изложен в теме “Спектрофотометрия”).
После озоления растений в растворе фосфор можно определить колориметрическим, нефелометрическим и весовым методами. Наиболее точным в анализе растений является колориметрический метод, предложенный в 1896 г. французским химиком Дениже.
Ванадо-молибдатный метод основан на способности фосфорной кислоты давать в растворе 20%-й азотной кислоты с 0,25%-м раствором ванадиево-кислого аммония и 5%-м раствором молибдата аммония комплексные соединения желтого цвета (Н3РО4 · VО3 · n MoO3 · H2O).
Калибровочный график строят по содержанию P2O5. Колориметрирование проводят при длине волны 460 нм, применяя синие светофильтры.
Содержание фосфора (%) рассчитывают по формуле
где а содержание фосфора в мерной колбе, найденное по графику, мг;
100 коэффициент для выражения результатов в процентах;
V1 объем исходного раствора, мл;
n навеска, мг;
V2 количество исходного раствора, взятого для окрашивания, мл.