Definicja pojęcia:

chemiczne zapotrzebowanie tlenu (CHZT)

Chemiczne zapotrzebowanie tlenu (CHZT) - wskaźnik ilości tlenu pobranego z silnego utleniacza na utlenienie zawartych w wodzie związków organicznych i niektórych związków nieorganicznych; używany do oznaczania ilości zanieczyszczeń obecnych w wodach powierzchniowych i ściekach.
  1. Oznaczanie chemicznego zapotrzebowania tlenu (ChZT)
  2. Oznaczanie ChZT z wykorzystaniem nadmanganianu potasu (KMnO₄)
  3. Oznaczanie ChZT z wykorzystaniem dichromianu potasu (K₂Cr₂O₇)
  4. Utlenianie związków organicznych podczas oznaczania ChZT metodą dichromianową
  5. Związki zakłócające pomiar ChZT

Oznaczanie chemicznego zapotrzebowania tlenu (ChZT)

Ogólna zasada oznaczania ChZT polega na wprowadzeniu do badanej próbki określonej ilości utleniacza oraz niezbędnych katalizatorów i substancji pomocniczych. Reakcja utleniania prowadzona jest w ściśle określonych warunkach – stopień utlenienia związków organicznych zależy m.in. od rodzaju użytego utleniacza, temperatury i czasu reakcji. Po zakończeniu procesu utleniania pozostała ilość utleniacza oznaczana jest w wyniku miareczkowania lub metodą spektrofotometryczną. Ubytek utleniacza, czyli ilość utleniacza zużyta na utlenienie związków w badanej próbce, przeliczona na ilość tlenu wyrażana jest w mg/dm³.

Oznaczanie ChZT można przeprowadzić różnymi metodami w zależności od użytego utleniacza. Przez wiele lat głównym związkiem utleniającym stosowanym w oznaczaniu ChZT był nadmanganian potasu (KMnO₄). Skuteczność tego związku jest jednak bardzo różna w zależności od rodzaju utlenianego związku organicznego. Nadmanganian potasu nie jest także w stanie utlenić wszystkich związków organicznych obecnych w badanej próbce wody. W metodzie tej zaczęto więc wykorzystywać inne związki utleniające, takie jak siarczan ceru Cs(SO₄)₂, jodan potasu (KIO₃) oraz dichromian potasu (K₂Cr₂O₇), spośród których najskuteczniejszym utleniaczem okazał się ostatni związek. Dichromian potasu jest w stanie utlenić prawie wszystkie związki organiczne obecne w wodzie, a ponadto jest stosunkowo tani i łatwy do oczyszczania.
Dichromian potasu. Wikipedia.org

Oznaczanie ChZT z wykorzystaniem nadmanganianu potasu (KMnO₄)

Oznaczanie ChZT z wykorzystaniem nadmanganianu potasu określa się również mianem metody nadmanganianowej lub utlenialności. Metoda ta zwykle wykorzystywana jest do analizy wód powierzchniowych (np. jezior i rzek). Nadmanganian potasu jest w stanie utlenić średnio ok. 60% związków organicznych obecnych w próbce, więc metoda ta daje tylko przybliżone pojęcie o składzie chemicznym badanej wody.

Zasada oznaczania utlenialności polega na utlenianiu związków organicznych i niektórych związków nieorganicznych (łatwo utleniających się) z wykorzystaniem nadmanganianu potasu w temperaturze wrzenia wody:
Następnie do roztworu dodaje się w nadmiarze kwas szczawiowy (C₂H₂O₄):
Nadmiar roztwór kwasu szczawiowego odmiareczkowuje się roztworem nadmanganianu potasu aż do uzyskania barwy jasnoróżowej.

Obecne w badanej wodzie jony chlorkowe Cl¯ w środowisku kwaśnym mogą wchodzić w reakcję w nadmanganianem potasu:
w związku z czym metoda ta wykorzystywana jest dla wód naturalnych o niskiej zawartości jonów chlorkowych (niższej niż 300mg/dm³).

Najniższa wartość utlenialności charakteryzuje wody artezyjskie (2mg/dm³) oraz czyste wody powierzchniowe (4mg/dm³). Utlenialność wód bagiennych wynosi ok. 400 mg/dm³.
Nadmanganian potasu wykorzystywany jest w analizie wód powierzchniowych. Wikipedia.org

Oznaczanie ChZT z wykorzystaniem dichromianu potasu (K₂Cr₂O₇)

Oznaczanie chemicznego zapotrzebowania tlenu z wykorzystaniem dichromianu potasu określana jest również mianem metody dichromianowej. Metoda ta stosowana jest przede wszystkim w analizie ścieków. Stopień utlenienia związków organicznych obecnych w badanej próbce wody wynosi 95-100%.

Zasada oznaczania ChZT polega na utlenianiu związków organicznych i niektórych związków nieorganicznych z wykorzystaniem dichromianu potasu w warunkach kwaśnych (dodatek kwasu siarkowego H₂SO₄) w temperaturze wrzenia wody:
Nadmiar dichromianu potasu miareczkuje się siarczanem żelazowo-amonowym (solą Mohra) (NH₄)₂Fe(SO₄)₂ w obecności ferroiny (kompleksu 1,10-fenantroliny z Fe²⁺):
Barwa ferroiny podczas miareczkowania zmienia barwę z niebiesko-zielonej na czerwonobrązową. Dodana ilość siarczanu żelazowo-amonowego równoważna jest nadmiarowej ilości dichromianu potasu.

Wartość ChZT dla dobrze oczyszczonych ścieków komunalnych wynosi ok. 75 mg/dm³.
Ilość dichromianu potasu pozostałą po zakończeniu procesu utleniania oznacza się metodą miareczkową. Wikimedia.org

Utlenianie związków organicznych podczas oznaczania ChZT metodą dichromianową

Związki organiczne, takie jak cukry, związki alifatyczne z bocznymi łańcuchami i związki aromatyczne często ulegają całkowitemu utlenieniu pod wpływem dichromianu potasu. W reakcjach utleniania związków alifatycznych o prostych łańcuchach jako katalizatora używa się siarczanu (VI) srebra (stopień utleniania sięga wówczas 95-98%).

Związkami chemicznymi praktycznie nie ulegającymi utlenianiu w warunkach metody dichromianowej są benzen i jego homologi, pirydyna, związki heterocykliczne zawierające azot, mocznik i parafiny, związki trudno rozpuszczalne w wodzie, a także amoniak i związki azotowe powstające w wyniku rozkładu białek.

Związki zakłócające pomiar ChZT

Niektóre próbki analizowanej wody zawierają duże ilości utlenialnych związków nieorganicznych, z których jony chlorkowe stanowią najczęstsze źródło zakłóceń oznaczania chemicznego zapotrzebowania tlenu:
Jony chlorkowe, ulegając utlenianiu do wolnego chloru, zawyżają wartość oznaczenia ChZT, dlatego też często do próbki dodaje się siarczanu (VI) rtęci (II) (HgSO₄), który tworzy z jonami chlorkowymi rozpuszczalny związek kompleksowy.

Zawyżona wartość oznaczenia ChZT występuje także w przypadku obecności w badanej próbce jonów żelaza (II), jonów siarczanowych (IV) i azotanowych (III). Związkiem eliminującym zakłócenia ChZT wywołane obecnością jonów azotanowych (III) jest kwas sulfaminowy (H₂NSO₃H).
Oznaczanie ChZT metodą dichromianową wykorzystywane jest w oczyszczalniach ścieków do określania stopnia zanieczyszczeń obecnych w wodzie. Wikipedia.org

Bibliografia

  1. Gary W. VanLoon, Stephen J. Duffy; “Chemia środowiska”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2007;
  2. red. B. Buszewski, P. Kosobucki; “Fizykochemiczne metody analizy w chemii środowiska”; wydawnictwo UMK, Toruń 2003;
  3. Adam Bielański; “Podstawy chemii nieorganicznej – część 3”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1994;
Legenda. Pokaż objaśnienia oznaczeń i skrótów
Szukaj
Oceń stronę
Ocena: 4.9
Wybór wg alfabetu:
a b c ć d e f g h i j k l ł m n o q p r s ś t u v w x y z ż ź
Pasaż zakupowy