Сульфат-іони є середніми солями сірчаної кислоти. Багато хто з подібних сполук добре розчинні у воді. При нормальних умовах речовини знаходяться у твердому агрегатному стані, мають світлої забарвленням. Багато сульфат-іони мають осадове походження, вони є морськими і озерними хімічними опадами.

Особливості будови

Кристалічна структура допускає зміст комплексних аніонів SO42-. Як поширених сполук можна виділити двовалентні сульфати металів. Наприклад, сульфат-іони, об'єднуючись з катіонами кальцію, барію, стронцію, утворюють нерозчинні солі. Ці опади є мінералами, існують у вільному вигляді в природі.

Знаходження у воді

Крім того, сульфат-іон утворюється при дисоціації солей, тому такі іони містяться у поверхневих водах. Основним джерелом таких сполук є процеси хімічного окислення сульфідів і сірки. В істотних кількостях сульфат-іони потрапляють у водойми при відмирання живих організмів, окисленні наземних і водних рослинних істот. Крім того, вони знаходяться в підземних стоках. У значній кількості сульфат-іон утворюється в промислових і сільськогосподарських стоках. Маломінералізована вода характеризується наявністю іонів SO42-. Є і стійкі форми таких сполук, які позитивно впливають на мінералізацію питної води. Наприклад, сульфат магнію є нерозчинним з'єднанням, яке накопичується у воді.

Значення в кругообігу сірки

Якщо аналізувати сульфат-іон у воді, необхідно відзначити його важливість для повноцінного круговороту в природі сірки та її сполук. Завдяки впливу сульфатредукуючих бактерій без доступу кисню повітря, відбувається його відновлення до сірководню і сульфідів. У зв'язку з присутністю в грунтових водах кисню здійснюється повторне перетворення цих речовин в сульфати.


Під дією сульфатредукуючих бактерій і при відсутності кисню вони відновлюються до сульфідів і сірководню. Але як тільки в природній воді з'являється кисень, знову окислюються до сульфатів. В дощовій воді концентрація іонів SO42 - досягає 10 мг на кубічний дециметр. Для прісних вод такий показник становить близько 50 мг на дм 3 . У підземних джерелах кількісний вміст сульфатів істотно вище. Для поверхневих вод характерна залежність між часом року і процентним вмістом іонів сірчаної кислоти. Крім того, на кількісний показник впливає господарська діяльність людини, відновлювальні та окислювальні процеси, що відбуваються в живій природі.

Вплив на якість води

Сульфати надають істотне вплив на якість питної води. Їх підвищена концентрація негативно позначається на органолептичних показниках. Вода набуває солонуватий смак, підвищується її каламутність. Підвищений вміст таких аніонів негативно позначається на фізіологічних процесах, що протікають в людському організмі. Вони погано всмоктуються в кров з кишечника. При підвищених концентраціях вони дають проносний ефект, порушують процеси травлення.
Вдалося встановити негативний вплив сульфатів на волосся, подразнюючу дію на слизову оболонку очей та шкіри. У зв'язку з небезпекою, яку вони представляють для людського організму, важливо визначити сульфат-іони, прийняти своєчасні заходи щодо зниження їх кількості у питній воді. За нормативами вони не повинні перевищувати 500 мг на кубічний дециметр.

Особливості визначення аніонів у воді

В основі лабораторних досліджень лежить якісна реакція на сульфат-іон з трилоном Б. Титрування здійснюється за Гостом 31940-12 встановленим для SO42-. Для проведення лабораторних експериментів, пов'язаних з виявленням вмісту сульфат-аніонів питної та стічної води, готують розчини хлориду барію з заданою концентрацією (0025 моль на дм 3 ). Крім того, для аналізу необхідні розчини: солі магнію, аміачний буферний, трилона Б, азотнокислого срібла, індикатора эриохрома Т чорного.

Алгоритм дій при проведенні аналізу

Лаборант використовує конічну колбу, ємність якої становить близько 250 мл. У неї з допомогою піпетки вносять 10 мл розчину магнієвої солі. Далі в анализируемую колбу додають 90 мл дистильованої води, 5 мл аміачного буферного розчину, декілька крапель індикатора, здійснюють титрування за допомогою розчину динатрієвої солі ЕДТУ. Процес здійснюється до тих пір, поки не відбудеться зміна кольору на синій з червоно-фіолетового. Далі визначається кількість розчину динатрієвої солі ЕДТУ, яке знадобилося для титрування. Для отримання достовірного результату бажано повторити процедуру 3-4 рази. Використовуючи коефіцієнт поправки, проводять кількісне обчислення вмісту сульфат-аніонів.

Особливості підготовки аналізованих проб до титруванню

Здійснюється одночасний аналіз двох проб, що мають об'єм по 100 мл Необхідно брати конічні колби, розраховані на 250 мл У кожну з них лаборант вносить по 100 мл аналізованої проби. Далі в них додають по 2-3 краплі концентрованої соляної кислоти, 25 мл хлориду барію, ставлять колби на водяну баню. Нагрівання здійснюється протягом 10 хвилин, потім необхідно залишити аналізовані проби на 60 хвилин.
Потім проводиться фільтрування проб так, щоб на фільтрі не виявилося осаду сульфату барію. Фільтр промивають дистильованою водою, перевіряють відсутність у розчині хлорид-іонів. Для цього періодично проводять якісну реакцію з розчином нітрату срібла. Якщо з'явилося помутніння, це свідчить про наявність у розчині хлоридів. Потім поміщають фільтр-колби, де проводилося осадження. Після додавання 5 мл аміаку помішують вміст колби скляною паличкою, фільтр розгортають, розпрямляють по дну. З розрахунку на 5 мг аналізованих іонів додають у воду 6 мл динатрієвої солі ЕДТУ. Вміст нагрівають на водяній бані, потім на електричній плитці кип'ятять до повного розчинення осаду, який потрапив у воду разом з фільтром. Тривалість нагрівання не повинна перевищувати п'яти хвилин. Для підвищення якості проведеного аналізу необхідно періодично помішувати скляною паличкою вміст колби. Після остигання проби до неї доливають 50 мл дистильованої води, 5 мл аміачного буферного розчину, кілька крапель спиртового розчину індикатора. Далі здійснюється титрування надлишком динатрієвої солі ЕДТУ розчину сульфату або хлориду магнію до появи стійкого лілового відтінку.

Висновок

Натрій, калій-, сульфат-іони утворюються в стічній воді не тільки з-за різноманітних природних процесів, але і як результат господарської діяльності людини. Для того, щоб вода, що використовується для харчування, не мала негативного впливу на живі організми, необхідно стежити за кількісним вмістом у ній різних аніонів і катіонів. Наприклад, при проведенні титрування проб трилоном Б можна провести кількісні розрахунки вмісту в пробах сульфат-аніонів, прийняти конкретні заходи по зниженню цього показника (у разі необхідності). В сучасних аналітичних лабораторіях також проводиться виявлення в пробах питної води катіонів важких металів, аніонів хлору, фосфатів, патогенних мікроорганізмів, які надають при перевищенні допустимих концентрацій негативний вплив на фізичне та емоційне здоров'я людини. За результатами таких лабораторних дослідів і численних досліджень хіміки-аналітики роблять висновок про придатності води до вживання або про необхідність її додаткового очищення, застосування спеціальної системи фільтрації, заснованої на хімічному очищенні води.