Лабораторная работа №11. Определение содержания кальция, магния, меди, цинка, свинца в природных водах методом атомно-абсорбционной спектроскопии

Метод атомно-абсорбционной спектроскопии (ААС) является высокочувствительным и селективным методом анализа, позволяющим определять содержание многих химических элементов в составе природных вод, прежде всего ионов металлов. ААС основана на поглощении света нейтральными, невозбужденными атомами, находящимися в пламени. В качестве источника излучения применяют лампу с полым катодом, который содержит определяемый металл. Атомы элемента, находящиеся в пламени, поглощают только излучение, которое испускает источник света. Излучение лампы с полым катодом направляют непосредственно в пламя, в которое впрыскивают исследуемый раствор. Далее с помощью монохроматора из прошедшего через пламя излучения выделяют отдельные спектральные линии и с помощью фотоумножителя определяют их интенсивность. Чувствительность определения большинства элементов методом ААС составляет 1 мкг/мл.

Определение содержания ионов металлов проводят на спектрофотометре ААS-1 в режиме адсорбции.

Реагенты:

1. Стандартный раствор соли кальция (100 мкг/мл).

2. Стандартный раствор соли магния (100 мкг/мл).

3. Стандартный раствор соли меди (II) (100 мкг/мл).

4. Стандартный раствор соли цинка (100 мкг/мл).

5. Стандартный раствор соли свинца (100 мкг/мл).

Методика определения. Включают прибор и подготавливают его к работе. Устанавливают в рабочее положение лампу заданного элемента. Устанавливают рабочий ток лампы и фиксируют его по шкале. Выдерживают 10-15 мин для разогрева лампы. Устанавливают начальную ширину щели монохроматора, аналитическую резонансную линию измеряемого элемента. Используя переключатели усилителя и фотоумножителя, устанавливают стрелку регистрирующего прибора в среднее положение. Затем рукояткой, задающей длину волны, добиваются максимального отклонения стрелки вправо. Устанавливают стрелку показывающего прибора в положение 100. Поджигают газ, устанавливают расход воздуха и ацетилена. В течение 5 мин промывают горелку прибора, опустив заборный капилляр в стаканчик с дистиллированной водой.

В пяти мерных колбах вместимостью 50 мл готовят серию эталонных растворов разбавлением исходного стандартного раствора определяемого элемента. Измеряют оптическую плотность этих растворов и строят градуировочный график. При тех же условиях определяют оптическую плотность исследуемой пробы воды и по градуировочному графику находят концентрацию анализируемого иона.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К КОЛЛОКВИУМУ ПО

КУРСУ "ХИМИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ"

Химия атмосферы. Спектр излучения Солнца и спектр поглощения атмосферы. Температурный профиль и структура атмосферы как следствие действия солнечной радиации. Изменение давления и химического состава атмосферы по высоте. Постоянные, переменные и случайные компоненты воздуха.

Экзосфера и ионосфера. Их переменный химический состав. Реакции фотохимической диссоциации молекул кислорода и азота. Экзотермические реакции диссоциативной рекомбинации и переноса электронов. Ионосфера как защитный экран Земли от жесткого ультрафиолета.

Стратосфера, ее состав. Фотохимические реакции стратосфер. Озоновый щит планеты, цикл Чемпена. Изменение содержания озона по высоте, широтные и сезонные колебания содержания озона. Основные циклы разрушения озона атмосферы.

Тропосфера. Постоянство ее состава по высоте. Диоксид углерода, его источники, круговорот, стоки. Парниковый эффект, вероятные последствия его усиления. Природные и антропогенные поллютанты тропосферы. Оксиды азота, диоксид серы. Их источники, пути миграции в атмосфере и стоки. Реакции образования серной и азотной кислот и их солей, роль аэрозолей. Кислотные дожди и туманы, их воздействие на почвы, растения, экологические системы. Смог лондонского типа. Летучие органические соединения. Источники, химические механизмы их окисления и разложения в атмосфере. Фотохимические смоги: условия их возникновения, механизмы действия. Суточная динамика образования смога.

Химия гидросферы. Аномальные физические и химические свойства воды. Роль воды в атмосферных и гидросферных переносах тепла и воздушных масс. Гидрологический цикл воды, специфические круговороты воды. Дисперсный состав природных вод. Формирование химического состава природных вод. Основные параметры гидрохимической оценки природных вод.

Закономерности миграции химических элементов в гидросфере. Главные компоненты, биогенные элементы, органические вещества, микроэлементы, их подгруппы, газовые составляющие. Классификация природных вод.

Первичное и вторичное загрязнение природных вод. Ассимиляционная емкость гидросистемы по определенному загрязнителю. Виды сточных вод. Коэффициент накопления, дискриминации. Нормирование уровня загрязнения по величинам ПДК, взаимовлияние загрязнителей в смеси. Антропогенное эвтрофирование водоемов.

Основные токсиканты гидросферы. Тяжелые металлы, нефть и нефтепродукты, детергенты, пестициды, радионуклиды. Их источники, пути миграции и стоки. Самоочищение водных экосистем.

Химия литосферы. Недра планеты – источник вещества и энергии для биосферы. Средний химический состав (кларки) верхних слоев земной коры континентального типа. Минералы – основная форма нахождения химических элементов в земной коре. Геохимические потоки. Почва как главный источник минеральных питательных веществ для живых организмов суши. Катионный и анионный состав почвенных растворов. Формы нахождения питательных и токсичных элементов в почве.

Биосфера. Масштабы природных биогеохимических циклов биогенных элементов, микроэлементов и токсичных веществ. Закон Вернадского. Миграция химических загрязнителей в различных природных средах, их рассеяние и концентрирование.