Τα θειικά ιόντα είναι μέτρια άλατα θειικού οξέος. Πολλές από αυτές τις ενώσεις είναι πολύ διαλυτές στο νερό. Υπό κανονικές συνθήκες, οι ουσίες βρίσκονται σε στερεή κατάσταση συσσωμάτωσης, έχουν ανοιχτό χρώμα. Πολλά θειικά ιόντα είναι ιζηματογενούς προέλευσης, είναι θαλάσσια και λιμναία χημικά ιζήματα.
Χαρακτηριστικά κτιρίου
Η κρυσταλλική δομή επιτρέπει την περιεκτικότητα σε σύμπλοκα ανιόντα SO42-. Τα δισθενή θειικά μέταλλα μπορούν να διακριθούν ως κοινές ενώσεις. Για παράδειγμα, θειικά ιόντα, σε συνδυασμό με κατιόντα ασβεστίου, βαρίου, στροντίου, σχηματίζουν αδιάλυτα άλατα. Αυτά τα ιζήματα είναι ορυκτά που υπάρχουν ελεύθερα στη φύση.
Όντας στο νερό
Επιπλέον, το θειικό ιόν σχηματίζεται κατά τη διάσπαση των αλάτων, επομένως αυτά τα ιόντα βρίσκονται στα επιφανειακά νερά. Η κύρια πηγή τέτοιων ενώσεων είναι οι διαδικασίες χημικής οξείδωσης των σουλφιδίων και του θείου.
Σε σημαντικές ποσότητες, τα θειικά ιόντα εισέρχονται στα υδάτινα σώματα κατά τον θάνατο ζωντανών οργανισμών, την οξείδωση των χερσαίων και υδρόβιων φυτικών πλασμάτων. Επιπλέον, βρίσκονται σε υπόγειες αποχετεύσεις.
Βσημαντική ποσότητα θειικού ιόντος σχηματίζεται στα βιομηχανικά και γεωργικά λύματα.
Το νερό χαμηλής περιεκτικότητας σε μεταλλικά στοιχεία χαρακτηρίζεται από την παρουσία ιόντων SO42-. Υπάρχουν επίσης σταθερές μορφές τέτοιων ενώσεων που έχουν θετική επίδραση στην ανοργανοποίηση του πόσιμου νερού. Για παράδειγμα, το θειικό μαγνήσιο είναι μια αδιάλυτη ένωση που συσσωρεύεται στο νερό.
Σημασία στον κύκλο του θείου
Αν αναλύσουμε το θειικό ιόν στο νερό, είναι απαραίτητο να σημειώσουμε τη σημασία του για τον πλήρη κύκλο του θείου και των ενώσεων του στη φύση. Λόγω της δράσης των βακτηρίων που μειώνουν τα θειικά, χωρίς πρόσβαση στο ατμοσφαιρικό οξυγόνο, ανάγεται σε υδρόθειο και σε σουλφίδια. Λόγω της παρουσίας οξυγόνου στα νερά του εδάφους, αυτές οι ουσίες μετατρέπονται εκ νέου σε θειικά.
Υπό τη δράση των βακτηρίων που μειώνουν τα θειικά και απουσία οξυγόνου, ανάγεται σε σουλφίδια και υδρόθειο. Αλλά μόλις το οξυγόνο εμφανίζεται στο φυσικό νερό, οξειδώνονται και πάλι σε θειικά.
Στο νερό της βροχής, η συγκέντρωση των ιόντων SO42- φτάνει τα 10 mg ανά κυβικό δεκατόμετρο. Για τα γλυκά νερά, αυτός ο αριθμός είναι περίπου 50 mg ανά dm3. Σε υπόγειες πηγές, η ποσοτική περιεκτικότητα σε θειικά άλατα είναι σημαντικά υψηλότερη.
Τα επιφανειακά νερά χαρακτηρίζονται από τη σχέση μεταξύ της εποχής και του ποσοστού των ιόντων θειικού οξέος. Επιπλέον, ο ποσοτικός δείκτης επηρεάζεται από την ανθρώπινη οικονομική δραστηριότητα, τις διαδικασίες μείωσης και οξείδωσης που συμβαίνουν στην άγρια ζωή.
Επίπτωση στην ποιότητα του νερού
Τα θειικά έχουν σημαντική επίδραση στην ποιότητα του πόσιμου νερού. Η αυξημένη συγκέντρωσή τους επηρεάζει αρνητικά τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά. Το νερό αποκτά αλμυρή γεύση, η θολότητά του αυξάνεται. Η αυξημένη περιεκτικότητα τέτοιων ανιόντων επηρεάζει δυσμενώς τις φυσιολογικές διεργασίες που συμβαίνουν στο ανθρώπινο σώμα. Απορροφούνται ελάχιστα στο αίμα από τα έντερα. Σε υψηλές συγκεντρώσεις, δίνουν καθαρτικό αποτέλεσμα, διαταράσσουν τις πεπτικές διαδικασίες.
Ήταν δυνατό να διαπιστωθεί η αρνητική επίδραση των θειικών αλάτων στα μαλλιά, η ερεθιστική επίδραση στη βλεννογόνο μεμβράνη των ματιών και του δέρματος. Λόγω του κινδύνου που ενέχουν για τον ανθρώπινο οργανισμό, είναι σημαντικό να προσδιοριστούν τα θειικά ιόντα και να ληφθούν έγκαιρα μέτρα για τη μείωση της ποσότητας τους στο πόσιμο νερό. Σύμφωνα με τους κανονισμούς, δεν πρέπει να υπερβαίνουν τα 500 mg ανά κυβικό δεκατόμετρο.
Χαρακτηριστικά προσδιορισμού των ανιόντων στο νερό
Οι εργαστηριακές μελέτες βασίζονται σε μια ποιοτική αντίδραση στο θειικό ιόν με Trilon B. Η τιτλοδότηση πραγματοποιείται σύμφωνα με το GOST 31940-12, που καθιερώθηκε για το SO42-. Για τη διεξαγωγή εργαστηριακών πειραμάτων που σχετίζονται με την ανίχνευση της περιεκτικότητας σε θειικά ανιόντα στο πόσιμο και τα λύματα, παρασκευάζονται διαλύματα χλωριούχου βαρίου με δεδομένη συγκέντρωση (0,025 mol ανά dm3). Επιπλέον, απαιτούνται διαλύματα για ανάλυση: άλατα μαγνησίου, ρυθμιστικό διάλυμα αμμωνίας, Trilon B, νιτρικός άργυρος, δείκτης μαύρου εριοχρώματος Τ.
Αλγόριθμοςβήματα ανάλυσης
Ο βοηθός εργαστηρίου χρησιμοποιεί μια κωνική φιάλη, η χωρητικότητα της οποίας είναι περίπου 250 ml. Προστίθενται σε αυτό 10 ml διαλύματος άλατος μαγνησίου χρησιμοποιώντας μια πιπέτα. Στη συνέχεια, 90 ml απεσταγμένου νερού, 5 ml ενός ρυθμισμένου διαλύματος αμμωνίας, μερικές σταγόνες δείκτη προστίθενται στην αναλυόμενη φιάλη, η τιτλοδότηση πραγματοποιείται με ένα διάλυμα δινάτριου άλατος EDTA. Η διαδικασία πραγματοποιείται έως ότου το χρώμα αλλάξει σε μπλε από κόκκινο-ιώδες.
Στη συνέχεια, προσδιορίζεται η ποσότητα διαλύματος άλατος δινάτριου EDTA που απαιτείται για την τιτλοδότηση. Για να έχετε ένα αξιόπιστο αποτέλεσμα, συνιστάται να επαναλάβετε τη διαδικασία 3-4 φορές. Χρησιμοποιώντας τον συντελεστή διόρθωσης, πραγματοποιήστε έναν ποσοτικό υπολογισμό της περιεκτικότητας σε θειικά ανιόντα.
Χαρακτηριστικά προετοιμασίας αναλυόμενων δειγμάτων για τιτλοδότηση
Διενεργείται ταυτόχρονη ανάλυση δύο δειγμάτων με όγκο 100 ml. Είναι απαραίτητο να ληφθούν κωνικές φιάλες σχεδιασμένες για 250 ml. Ο βοηθός εργαστηρίου εισάγει 100 ml του αναλυθέντος δείγματος σε καθένα από αυτά. Στη συνέχεια, προστίθενται 2-3 σταγόνες πυκνού υδροχλωρικού οξέος, 25 ml χλωριούχου βαρίου και οι φιάλες τοποθετούνται σε λουτρό νερού. Η θέρμανση πραγματοποιείται για 10 λεπτά και στη συνέχεια είναι απαραίτητο να αφήσετε τα αναλυόμενα δείγματα για 60 λεπτά.
Στη συνέχεια τα δείγματα φιλτράρονται έτσι ώστε να μην υπάρχει ίζημα θειικού βαρίου στο φίλτρο. Το φίλτρο πλένεται με απεσταγμένο νερό, ελέγχεται η απουσία ιόντων χλωρίου στο διάλυμα. Για να το κάνετε αυτό, πραγματοποιήστε περιοδικά μια ποιοτικήαντίδραση με διάλυμα νιτρικού αργύρου. Εάν εμφανιστεί θολότητα, αυτό υποδηλώνει την παρουσία χλωριδίων στο διάλυμα.
Στη συνέχεια τοποθετήστε το φίλτρο στις φιάλες όπου έγινε η καθίζηση. Αφού προσθέσετε 5 ml αμμωνίας, ανακατέψτε το περιεχόμενο της φιάλης με μια γυάλινη ράβδο, ξεδιπλώστε το φίλτρο και απλώστε το κατά μήκος του πυθμένα. Με βάση 5 mg αναλυθέντων ιόντων, προστίθενται 6 ml δινάτριου άλατος EDTA σε νερό. Το περιεχόμενο θερμαίνεται σε λουτρό νερού και στη συνέχεια βράζεται σε ηλεκτρική κουζίνα μέχρι να διαλυθεί τελείως το ίζημα που έχει εισέλθει στο νερό μαζί με το φίλτρο.
Η διάρκεια της θέρμανσης δεν πρέπει να υπερβαίνει τα πέντε λεπτά. Για να βελτιωθεί η ποιότητα της ανάλυσης, είναι απαραίτητο να ανακατεύετε περιοδικά το περιεχόμενο της φιάλης με μια γυάλινη ράβδο.
Αφού το δείγμα κρυώσει, προσθέστε σε αυτό 50 ml απεσταγμένου νερού, 5 ml ρυθμισμένου διαλύματος αμμωνίας και μερικές σταγόνες διαλύματος δείκτη αλκοόλης. Στη συνέχεια, πραγματοποιείται τιτλοδότηση με περίσσεια δινάτριου άλατος EDTA ενός διαλύματος θειικού ή χλωριούχου μαγνησίου μέχρι να εμφανιστεί μια σταθερή μωβ απόχρωση.
Συμπέρασμα
Τα ιόντα νατρίου, καλίου, θειικών ιόντων σχηματίζονται στα λύματα όχι μόνο λόγω διαφόρων φυσικών διεργασιών, αλλά και ως αποτέλεσμα ανθρώπινων δραστηριοτήτων. Προκειμένου το νερό που χρησιμοποιείται για τα τρόφιμα να μην έχει αρνητική επίδραση στους ζωντανούς οργανισμούς, είναι απαραίτητο να παρακολουθείται η ποσοτική περιεκτικότητα σε διάφορα ανιόντα και κατιόντα σε αυτό.
Για παράδειγμα, κατά την τιτλοδότηση δειγμάτων με Trilon B, είναι δυνατό να πραγματοποιηθούν ποσοτικοί υπολογισμοί της περιεκτικότητας σε θειικά ανιόντα στα δείγματα,να λάβει συγκεκριμένα μέτρα για τη μείωση αυτού του δείκτη (εάν είναι απαραίτητο). Στα σύγχρονα αναλυτικά εργαστήρια, κατιόντα βαρέων μετάλλων, ανιόντα χλωρίου, φωσφορικά άλατα, παθογόνοι μικροοργανισμοί ανιχνεύονται επίσης σε δείγματα πόσιμου νερού, τα οποία, όταν υπερβαίνουν τις επιτρεπόμενες συγκεντρώσεις, έχουν αρνητική επίδραση στη σωματική και συναισθηματική υγεία του ατόμου.
Με βάση τα αποτελέσματα τέτοιων εργαστηριακών πειραμάτων και πολυάριθμων μελετών, οι αναλυτικοί χημικοί καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι το νερό είναι κατάλληλο για κατανάλωση ή ότι χρειάζεται πρόσθετο καθαρισμό, τη χρήση ειδικού συστήματος φιλτραρίσματος που βασίζεται στον χημικό καθαρισμό του νερού.
