ÇEVRE KİMYASI LABORATUVARI ÇÖZÜNMÜŞ OKSİJEN TAYİNİ 1. GENEL BİLGİLER Doğal sular ve atıksulardaki çözünmüş oksijen (ÇO) seviyeleri su ortamındaki fiziksel, kimyasal ve biyokimyasal aktivitelere bağımlıdır. Çözünmüş oksijen analizi, su kirlenmesi kontrol faaliyetlerinde ve atıksu arıtma tesislerinin kontrolunda uygulanmaktadır. Çözünmüş oksijen tayininde genelde iki metot yaygın olarak kullanılır: a) Winkler veya iyodometrik metot ve onun modifikasyonları, b) Membran elektrotları kullanan elektrometrik metot Winkler (İyodometrik) metodu çözünmüş oksijenin oksitleme özelliğine dayanan titrimetrik bir işlemdir. Buna karşılık membran elektrot metodu moleküler oksijenin membrana karşı difüzyon hızına dayanan bir yöntemdir. Metot seçimi istenen hassasiyet derecesine, mevcut girişimlere ve laboratuvar imkanlarına göre yapılır.. WİNKLER YÖNTEMİ Winkler işleminde oluşan reaksiyonlar şu şekildedir: Eğer numunede oksijen mevcut değilse; MnSO 4 ve alkali iyodür reaktifi (NaOH + KI) ilave edildiğinde saf beyaz Mn(OH) çökeleği oluşur. Mn + + OH Mn( OH ) ( beyaz çökelek) Eğer numunede oksijen varsa; Mn + nin bir kısmı, Mn +4 e okside edilir ve kahverengi mangan oksit hidrat halinde çökelir. Reaksiyon aşağıdaki şekilde tamamlanır: + 1 Mn + OH + O MnO + H O ( kahverengiçökelek) Mn + nin, MnO ye oksidasyonu yavaşça ve düşük sıcaklıklarda olur. Numunede bulunan tüm oksijenin reaksiyonuna girebilmesi amacıyla en az 0 sn şiddetle sallanması gereklidir. Tuzlu deniz suları için çok daha uzun temas süresi gereklidir. Tüm oksijenin reaksiyona girebilmesi için yeterli süre numuneleri salladıktan sonra, flok çökelmeye bırakılır. Üstte berrak bir sıvı 1
ÇEVRE KİMYASI LABORATUVARI ve altta çökelek ayrılır. Daha sonra kapak açılır ve sülfürik asit ilave edilir. Düşük ph şartlarında MnO, I - u okside ederek, serbest I 0 oluşturulur; + + 0 MnO + I + 4H Mn + I + H O Numune şişenin ağzı kapatıldıktan sonra en az 10 sn reaksiyonun tamamlanması ve tüm iyodun numunede homojen şekilde dağılımı için sallanmalıdır. Kahverengi çökelek homojen olarak dağıtıldıktan sonra numunenin 00 ml si N/40 tiyosülfat ile titre edilir. Titrasyon için sarfedilen tiyosülfat miktarı (ml) doğrudan doğruya mg/lt cinsinden çözünmüş oksijen konsantrasyonu şeklinde ifade edilir. 3. GİRİŞİM YAPAN MADDELER Değiştirilmemiş (orijinal) Winkler yöntemi birçok madde ile girişim meydana getirir. Bazı oksitleyici maddeler (nitrit ve Fe +3 gibi), I - u, I 0 a oksitlenme özelliğine sahiptirler ve yüksek sonuçlar elde edilmesine neden olurlar. Fe +, SO - 3, S - gibi maddeler I 0 u, I - a indirgerler ve daha düşük neticelere yol açarlar. 4. LABORATUARDA ÇÖZÜNMÜŞ OKSİJEN TAYİNİ 4.1 Araç ve Gereçler a. Büret b. Pipet c. ÇO şişeleri veya 50-300 ml lik cam kapaklı erlenler d. Titrasyon için erlen e. Mezür 4. Reaktifler 4..1 Mangan sülfat çözeltisi 480 gr MnSO 4.4H O veya 400 gr MnSO 4.H O veya 364 gr MnSO 4.H O damıtık suda çözülür, süzülür ve bir litreye tamamlanır.
ÇEVRE KİMYASI LABORATUVARI 4.. Alkali-iyodür-azotür reaktifi 500 gr NaOH (veya 700 gr KOH) ve 135 gr NaI (veya 150 gr KI) damıtık suda çözülüp 1000 ml e seyreltilir. Bu çözeltiye 10 gr NaN 3 ün 40 ml damıtık suda çözünmüş çözeltisi ilave edilir. Bu reaktif asidik ortamda nişasta çözeltileri ile renk vermemelidir. 4..3 Sülfürik asit çözeltisi Derişik H SO 4 çözeltisinin 1 ml si 3 ml Alkali-iyodür-azotür reaktifine eşdeğerdir. 4..4 Nişasta çözeltisi Sulu çözelti hazırlamak için gr analitik saflıkta çözünebilen nişasta, koruyucu olarak 0, gr salisilik asit ilave edilerek 100 ml sıcak distile suda çözülür. 4..5 Sodyum tiyosülfat stok çözeltisi, (0,10 N) 6,05 gr Na S O 3.5H O distile suda çözülür. Bu çözeltiye, 1,5 ml, 6N NaOH veya 0,4 gr katı NaOH ilave edilir. Ve 1000 ml e seyreltilir. 4..6 Standart sodyum tiyosülfat çözeltisi, (0,05 N) 50 ml stok sodyum tiyosülfat çözeltisi litreye tamamlanarak hazırlanır. Tam 0,05 N çözeltinin 1 ml si 00 µg (0, mg) ÇO e eşdeğerdir. 4..7 Standardizasyon Standart potasyum bi-iyodat çözeltisi, 0,001 M (0,05 N) 81,4 mg KH(IO 3 ) distile suda çözülür ve 1000 ml e tamamlanır. gr iyodatsız KI, bir erlende 100-150 ml distile suda çözünür. 1 ml 6 N H SO 4 ve tam 0 ml standart biiyodat çözeltisi ilave edilir. Distile su ile 00 ml e seyreltilir ve açığa çıkan iyot tiyosülfat çözeltisi ile titre edilir. Titrasyon sonuna doğru (çözelti saman sarısı bir renk alınca) 1- damla nişasta ilave edilir. Titrasyon için yaklaşık 0 ml 0,05 M Na S O 3 harcanmalıdır. Harcanan tiyosülfat çözeltisi miktarına göre çözeltinin faktörü hesaplanır. 5. DENEYİN YAPILIŞI 50-300 ml lik hacmi bilinen ÇO şişesine numune ağzına kadar doldurulur ve şişeden numune taşırılarak şişenin ağzı kapatılır. Şişenin içinde hava kabarcığı kalmamalıdır. Şişenin kapağı açılarak 1 ml mangan sülfat çözeltisi, bunu takiben 1 ml alkali-iyodür-azotür reaktifi şişenin tam dibine doğru uzun bir pipet yardımı ile ilave edilir. Şişenin kapağı kapatılarak şişe en az 15 defa alt-üst edilerek karıştırılır. Çökelek oluştuğunda şişenin kapağı açılarak 1 ml derişik H SO 4 çözeltisi katılır ve şişenin kapağı kapatılır. Daha önce oluşmuş çökeleğin tamamen çözünmesi için şişe ters-düz edilerek karıştırılır. Çökelek çözündükten sonra şişedeki çözeltiden 00 ml ölçülerek bir erlene alınır. 3
ÇEVRE KİMYASI LABORATUVARI Erlene alınan çözelti 0,05 M tiyosülfat çözeltisi ile açık sarı renge kadar titre edilir. Sonra iki damla taze hazırlanmış nişasta çözeltisi ilave edilir. Oluşan mavi renk kayboluncaya kadar titrasyona devam edilir. Numune miktarı için harcanacak tiyosülfat miktarını hassas tespit etmek için önce 100 ml alıp bir ön tespit yapıp, aynı solüsyona 100 ml ilave edip toplam 00 ml için sonuç tespit edilmelidir. 6. HESAPLAMA 00 ml orijinal numune için, 1 ml 0,05 M sodyum tiyosülfat = 1 mg/lt Ç.O. e eşdeğer olmaktadır. 7. SORU Evsel atıksu numunesinin 0 C de ki O doygunluk konsantrasyonu ne olabilir? 4
ÇEVRE KİMYASI LABORATUVARI Tablo 1 Oksijenin sudaki çözünürlülüğünün sıcaklık ve tuzluluğa göre değişimi 5