Колориметрическое определение железа общего в водоёмах деревни Анциферово Орехово-Зуевского района Московской области

Актуальность

Железо относится к числу эссенциальных (жизненно важных) для человека микроэлементов, т. к. оно участвует в процессах кроветворения, внутриклеточного обмена, регулирования окислительно-восстановительных процессов. Общая масса железа в организме взрослого человека ~5 г. Избыток (гиперсидероз) и недостаток (гипосидероз) этого элемента в организме ведёт к негативным последствиям. К числу основных причин, приводящих к гиперсидерозу, относится избыточное содержание железа в питьевой воде. В сельских водоёмах питьевой воды (родники, личные колодцы и скважины) систематический контроль качества воды отсутствует, поэтому очень важно знать содержание железа общего.

Цель

Провести органолептический и колориметрический (на содержание железа общего) анализ образцов питьевой воды из водоёмов деревни Анциферово Орехово-Зуевского района Московской области.

Задачи

1. Изучить литературу по теме исследования.

2. Изучить правила работы в химической лаборатории.

3. Освоить аналитические методики и приёмы выполнения качественных реакций на ионы железа.

4. Изучить методы колориметрического анализа.

5. Освоить технику приготовления раствора точной концентрации с использованием стандартного образца.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

• Аналитические весы LEKI B2104
• Лабораторная посуда (колориметрические пробирки на 25 мл, стаканы на 150 мл, колба на 2 л, пипетка на 1 мл)
• Химические реагенты (кислота азотная концентрированная (HNO₃), 2 моль/л раствор кислоты хлороводородной ( HCl ), тиоцианат калия KSCN, 0,5 моль/л раствор гексацианоферрата калия K₄[Fe(CN)₆], стандартный образец (СО) ионов железа (III) с массовой концентрацией 0,98 мг/мл)
• Универсальная индикаторная бумага

Описание

Для проведения анализа были взяты осенние (ноябрь) и зимние (февраль) пробы питьевой воды из пяти водоёмов деревни Анциферово: родник «Серебряный ключ», родник недалеко от железнодорожной платформы «Подосинки» (село Давыдово), 3 частных колодца СНТ «Успех».

Сначала провели органолептический анализ образцов воды. Затем определили кислотность среды с использованием универсальной индикаторной бумаги. Величину рН определяли, сравнивая полученную окраску индикаторной бумаги с прилагаемой цветовой шкалой.

При стоянии отобранных для анализа образцов воды на воздухе происходит окисление железа (II) до железа (III) кислородом воздуха. Качественное определение катионов Fe³⁺ проводили, используя аналитические реакции: фармакопейные реакции с гексацианоферратом (II) калия и с тиоцианат-ионами.

Подкисление осуществлялось HCl, не являющейся кислотой-окислителем.

Проведён количественный анализ образцов воды на содержание железа общего. С этой целью приготовили 50%-й раствор тиоцианата калия и раствор точной концентрации С(Fe³⁺) = 0,3 мг/л. Раствор сравнения изготовили следующим образом. 10 мл раствора с концентрацией С(Fe³⁺) = 0,3 мг/л поместили в мерную колориметрическую пробирку, добавили 5–6 капель концентрированной азотной кислоты и 1 мл 50%-го раствора калия тиоцианата и тщательно перемешали стеклянной палочкой. Наблюдали появление красного окрашивания, обусловленного образованием тиоцианатных комплексов железа (III): Fe³⁺ + nSCN^‑ ↔ [Fe(SCN)_n]^3-n.

Затем провели аналитические реакции в испытуемых образцах воды. В десять пробирок поместили по 10 мл образцов анализируемой воды. В каждую пробирку добавляли по 5–6 капель концентрированной азотной кислоты и 1 мл 50%-го раствора калия тиоцианата. Содержимое пробирок тщательно перемешивали. Автором была проведена сравнительная визуальная оценка интенсивности окраски исследуемых растворов и раствора сравнения.

Результаты

1.Органолептическое исследование образцов питьевой воды из водоёмов деревни Анциферово показало отсутствие запаха, металлического привкуса, осадка и мутности.

2. Кислотность среды воды практически нейтральная. Интервал значений рН 5–7.

3. Результаты качественных фармакопейных тестов на ионы Fe³⁺ показали отсутствие несвязанной (ионной) формы железа (Fe³⁺) в изученных образцах воды.

4. При колориметрическом определении железа общего во всех пробирках наблюдалось появление красного окрашивания, что свидетельствовало о наличии ионов Fe³⁺.

5. Сравнительная визуальная оценка интенсивности окраски исследуемых растворов и раствора сравнения показало, что содержание железа общего не превышает допустимую норму и близко к величине ПДК = 0,3 мг/л.

Выводы

1. Органолептические свойства питьевой воды из водоёмов деревни Анциферово удовлетворяют нормативным требованиям.

2. Кислотность среды воды лежит в пределах нормы.

3. Содержание железа общего в изученных образцах питьевой воды не зависит от сезонности (осень-зима) и не превышает ПДК = 0,3 мг/л. В то же время превышение ПДК по железу возможно в летний период, когда снижается уровень грунтовых вод.

4. Питьевая вода из водоёмов деревни Анциферово может использоваться по назначению без предварительной очистки от железа.

Перспективы использования результатов работы

Результаты работы могут быть полезны людям в дачных посёлках в окрестностях деревни Анциферово.

Сотрудничество с вузом при создании работы

ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И. М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет), кафедра аналитической, физической и коллоидной химии Института фармации им. А. П. Нелюбина

Мнение автора

«Мне было интересно работать на данную тему, поэтому в будущем я планирую продолжать и расширять проект»