stanovení amonných iontů Nesslerovou metodou

STANOVENÍ AMONIAKÁLNÍHO DUSÍKU S NESSLEROVÝM
ČINIDLEM ABSORPČNÍ SPEKTROFOTOMETRIÍ
Princip:
Stanovení je založeno na reakci amoniaku a hydroxidů alkalických kovů
s tetrajodortuťnatanem sodným nebo draselným za vzniku jodidu, tzv. Millonovy báze
(oxidimerkuriaminjodidu).
2[HgI4]2- + NH3 + 3OH- ↔ [Hg2N] I.H2O + 7 I- + 2H2O
(1)
Jodidu Millonovy báze, který reakcí vzniká, odpovídá strukturní vzorec:
Hg
H
+
O
N
Hg
H
I
-
Rtuť zde vystupuje jako substituent vodíku v molekule jodidu amonného. Uvedený jodid je
málo rozpustná žlutohnědá sloučenina, která při podmínkách stanovení a při malých
koncentracích amoniaku vytváří žlutohnědé koloidní roztoky, jejichž barevnou intenzitu lze
stanovovat spektrofotometricky. Stanovení se provádí při vlnové délce 425 nm pro nízké
koncentrace ve skleněné kyvetě délky 5 cm, pro vyšší koncentrace pak ve skleněné kyvetě
délky 2 cm.
Amoniak-dusík (NH4-N) představuje ionty ve formě NH4+. Mezi oběma formami (NH4+ ionty
a NH3) je rozdílná rovnováha, která je dána hodnotou pH. V silně alkalickém roztoku
prakticky existuje jen amoniak. Limity pro pitnou vodu dle Vyhlášky 252/2004 Sb., resp.
187/2005 Sb., kterou se stanoví hygienické požadavky na pitnou a teplou vodu a četnost
a rozsah kontroly pitné vody, pro amonné ionty v ČR, činí hodnota 0,50 mg/l MH (mezní
hodnota).
V praxi při stanovení amoniaku se velmi často provádí předestilování amonných iontů vodní
parou a jímá se amoniak do předlohy a pak se provede stanovení Nesslerovým činidlem, popř.
salicylanovou metodou. Nádobí, perfektní čistoty, které se používá, se musí využívat jen na
stanovení amonných iontů, na nic jiného. Odměrné baňky se v praxi několikrát vymývají
alkoholickými roztoky z důvodu čistoty a provádí se kontrola na amoniak redestilované, nebo
deionizované vody Nesslerovým činidlem. Reakce musí být negativní.
Použití: Metoda je vhodná pro stanovení amoniaku a amonných iontů ve všech typech vod,
při koncentraci amoniakálního dusíku větší než 0,05 mg/l. Bez ředění lze stanovit obsah
amoniakálního dusíku do 3 mg/l. Pro přímé stanovení (tj. bez destilace) je metoda vhodná jen
pro vody pitné a povrchové.
Rušivé vlivy: Stanovení ruší aminy, chloraminy, aceton, aldehydy a alkoholy. Ruší rovněž
všechny organické sloučeniny, jež barví Nesslerovým činidlem, proto se musí pak použít
destilace a amoniak je nutné ze vzorku vydestilovat a spektrofotometricky jej určit z destilátu.
1
Přírodní vody mohou obsahovat humínové kyseliny, které po zalkalizování dávají žluté
zbarvení. Chyba se eliminuje poté tak, že při stanovení absorbance vzorku zjištěné při
stanovení amoniakálního N, se odečte absorbance slepého stanovení vzorku, kde byl místo
Nesslerova činidla přidán 15% NaOH a to 1 ml tohoto roztoku. Při stanovení ruší rovněž
vápník a hořčík, železo, sulfidy, chlor a zákal. Vliv vápníku, hořčíku a malého množství
železa se odstraňuje přídavkem Seignetovy soli. Větší obsah železa a sulfidů a zákalu lze
eliminovat čiřením pomocí síranu zinečnatého s 4% NaOH při pH 10,5 s následným
protřepáním a vyvločkováním. Poté se sraženina nechá usadit a provede se odstředění.
Zvětšení objemu tímto procesem se musí pak zahrnout do výpočtu při stanovení koncentrace
amoniakálního dusíku. Chlor se odstraňuje thiosíranem sodným nebo arsenitanem sodným.
Nejčastěji se provádí odstranění chloru přes thiosíran sodný, např. u pitných vod s podezřením
na velké koncentrace chloru, jelikož arsenitan sodný je toxický.
Činidla:
1. destilovaná voda bez amoniaku (musí být čerstvá, uchovávaná v tmavé, dobře uzavřené
láhvi, bez přístupu vzduchu).
2. Nesslerovo činidlo, roztok. 100 g HgI2 a 70 g KI se rozpustí v malém objemu destilované
vody a smísí se s předem připraveným roztokem hydroxidu sodného. (Roztok hydroxidu
se připraví tak, že 160 g NaOH se rozpustí asi v 500 ml destilované vody a ochladí se na
laboratorní teplotu.) Směs se doplní na objem 1 l destilovanou vodou. Používá se čirý
roztok alespoň po pětihodinovém usazování. Uchovává se v tmavé láhvi.
3. Vínan draselno-sodný (Seignetova sůl), 50% roztok. V destilované vodě se rozpustí
50 g KNaC4H4O6.4H2O, přidá se 0,2 až 0,5 ml Nesslerova činidla a doplní se destilovanou
vodou na 100 ml. Roztok se důkladně protřepe a nechá se usadit eventuální sraženina.
Roztok lze použít, jakmile je čirý.
4. Hydroxid sodný, 15% roztok. 15 mg NaOH se rozpustí ve 100 ml destilované vody.
5. Chlorid amonný, standardní zásobní roztok, cm(N) = 0,1 g/l. 0,3819 g NH4Cl vysušeného
při teplotě 105 °C se rozpustí v destilované vodě a touto vodou se doplní na 1 l. Roztok
uchovávaný v chladu a temnu je stálý asi 4 týdny.
6. Roztok síranu zinečnatého (na odstranění železa, sulfidů a zákalu ve vzorku). 10 g
ZnSO4.7H2O na 100 ml destilované vody. Směs se dokonale promíchá, přidá se 1 ml 4%
roztoku NaOH a znovu promíchá.
7. Thiosíran sodný (na odstranění chloru ve vzorku). 3,5 g Na2S2O3.5H2O v 1 l vody.
Postup:
Nejprve se provede kontrola destilované vody na Nesslerovo činidlo. Do zkumavky, se nalije
cca 1 ml destilované vody a přidá se k němu 1 ml Nesslerova činidla a zkumavka se protřepe.
Je-li v destilované vodě přítomen dusík ve formě amoniaku, musí se ihned zkumavka
s roztokem zbarvit žlutohnědě. Reakce je velmi citlivá. Je-li Nesslerovo činidlo delší dobu
připravené, stává se, že je mírně zbarveno do hněda zákalem. Tehdy je nutné vzít čerstvější
činidlo, popř. jej přefiltrovat.
Vyšší koncentrace se bude měřit ve 2 cm skleněných kyvetách. Bude se postupně
odpipetovávat do 50 ml odměrných baněk chlorid amonný, viz tabulka pro vysoké
2
koncentrace. Poté se kalibrační roztoky s napipetovaným množstvím chloridu amonného i
slepý vzorek (bez chloridu amonného), doplní po rysku destilovanou vodou bez amoniaku a
všechny označené odměrné baňky doplněné po rysku se promíchají. Přelijí se všechny
roztoky z odměrných baněk do označených kádinek, přidá se ke všem kalibračním roztokům,
které jsou v kádinkách a také ke slepému stanovení dávkovačem 2 ml Nesslerova činidla a
obsah v kádinkách se zamíchá. Poté se přidají opět ke všem kalibračním roztokům a slepému
stanovení do každé kádinky 4 kapky vínanu draselno-sodného a roztoky se zamíchají. Bude se
čekat 10 minut, až se všechny roztoky vybarví žlutě až žlutohnědě a změří se obsah NH4+ při
425 nm na Specolu ve 2 cm skleněných kyvetách proti slepému vzorku.
Vzorek se doplní po rysku destilovanou vodou v 50 ml odměrné baňce, přelije se do kádinky
a poté je již postup shodný, jak je uveden viz výše od bodu přidání Nesslerova činidla.
Z kalibrační křivky se určí obsah amonných iontů a přepočte se na amoniakální dusík, viz
vztah (2).
Kalibrační křivka:
Pro vyšší koncentrace:
pipetování objemu v µl standardního zásobního roztoku koncentrace 0,1 g/l NH4Cl
do 50 ml odměrných baněk
koncentrace NH4+ (mg/l)
0
0,00
300
0,60
600
1,20
750
1,50
1000
2,00
1500
3,00
2000
4,00
slepý vzorek
Výpočet amoniakálního dusíku
Výpočet amoniakálního dusíku:
cN-NH4 = cNH4+.0,7765 (mg/l)
(2)
3