PROF. Massimo Bertaglia 2016 Le Metodiche IRSA per l'analisi delle acque corso di analisi strumentale dell'ITIS “F.Viola” Rovigo.

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1 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Le Metodiche IRSA per l'analisi delle acque corso di analisi strumentale dell'ITIS “F.Viola” Rovigo

2 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Introduzione La struttura delle metodiche è già stata analizzata in precedenti lezioni. Rimangono ora da studiare le singole metodiche utilizzate dal nostro laboratorio, ed in particolare le reazioni chimiche che vengono sfruttate nelle singole prove.

3 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Determinazione del FOSFORO Il metodo utilizzato è il 4110, sezione A1 per il dosaggio del “ Fosforo come ortofosfato solubile”. Questa forma del fosforo non è l'unica sotto la quale questo elemento si può trovare nelle acque:

4 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Determinazione del FOSFORO Principio del metodo:

5 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Determinazione del FOSFORO Reazione sfruttata: PO 4 3- + 3 NH 4+ + 12MoO4 2- + 12 H 2 O (NH 4 ) 3 PO 4. 12MoO 3 + 24 OH - Per concentrazioni dell'ordine di 1 mg/l il fosfomolibdato ha una debole colorazione gialla o appare del tutto incolore.

6 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Determinazione del FOSFORO Pertanto il complesso fosfomolibdico che si forma: (NH 4 ) 3 PO 4. 12 MoO 3 viene trattato con riducenti come acido ascorbico, idrochinone, cloruro stannoso o benzidina, esso si trasforma in blu di molibdeno. La metodica prevede che si usi dell’acido ascorbico.

7 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Il blu di molibdeno ha composizione sconosciuta. Si tratta di un composto non ben definito in cui il Mo si trova contemporaneamente a diversi stati di ossidazione. Il composto è inoltre caratterizzato da una larga banda di assorbimento nel visibile con il massimo nel vicinissimo IR, il che consente letture spettrofotometriche tra 650 nm e 800 nm. Noi effettuiamo la lettura a 882 nm, secondo metodica. Determinazione del FOSFORO

8 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Determinazione del FOSFORO

9 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Determinazione del FOSFORO Spettro di assorbimento del blu di molibdeno:

10 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Determinazione del FOSFORO Sviluppo del composto blu di molibdeno e assorbanza nel tempo:

11 PROF. Massimo Bertaglia 2016 7. Procedimento 7.1 Taratura In una serie di matracci tarati da 50 mL introdurre, ad esempio, 1 mL; 2,5 mL; 5 mL e 10 mLdella soluzione diluita di fosforo (6.7) e portare a volume con acqua. In questo modo si ottengono soluzioni contenenti 0,02 mg/L; 0,05 mg/L; 0,100 mg/L e 0,200 mg/L di fosforo. Preparare inoltre un bianco con 50 mL di acqua deionizzata. Aggiungere 1,5 mL di reagente misto (6.5), quindi 1,5 mL di acido ascorbico (6.3), agitando adeguatamente. Dopo 5 minuti ed entro due ore dall’aggiunta dei reattivi misurare, a temperatura non inferiore a 20°C, le assorbanze delle soluzioni alla lunghezza d’onda di 882 nm. Determinazione del FOSFORO

12 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Determinazione del FOSFORO

13 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Determinazione del FOSFORO

14 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Il metodo utilizzato è il 4030, sezione A2 per il dosaggio “diretto dell’azoto ammoniacale con il reattivo di Nessler”. Questa forma dell’azoto non è l'unica sotto la quale questo composto si può trovare nelle acque E questo metodo si applica prevalentemente per acque di scarico: Determinazione dell’ Azoto Ammoniacale

15 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Principio del metodo: Determinazione dell’ Azoto Ammoniacale

16 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Determinazione dell’Azoto Ammoniacale

17 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Spettro di assorbimento del complesso colorato: Determinazione dell’ Azoto Ammoniacale

18 PROF. Massimo Bertaglia 2016 7. Procedimento 7.1 Taratura Prelevare, ad esempio, 2,5 mL; 5 mL; 10 mL; 15 mL e 20 mL di soluzione (6.7) e portare a volume a 50 mL. Aggiungere la soluzione stabilizzante (1 goccia di reattivo EDTA o 2 gocce di sale di Seignette) e miscelare bene. Aggiungere 2 mL di reattivo di Nessler (se si è utilizzata la soluzione di EDTA) o 1 mL ( se siè utilizzata la soluzione di sale di Seignette), miscelare bene, attendere 15 minuti e misurarel’assorbanza alla lunghezza d’onda di 420 nm. Il tempo di attesa di 15 minuti, prima della lettura allo spettrofotometro, risulta sufficiente a garantire lo sviluppo completo del colore prima che inizi la flocculazione del complesso colorato NH2Hg2I3. Determinazione dell’ Azoto Ammoniacale

19 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Sviluppo colorimetrico del complesso: Determinazione dell’ Azoto Ammoniacale

20 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Il metodo utilizzato è il 4050, I nitriti (azoto nitroso) rappresentano uno stadio intermedio nel ciclo dell’azoto. Generalmente si originano dall’ossidazione dell’ammoniaca proveniente da processi di biodegradazione di sostanze proteiche; più raramente possono derivare da processi di riduzione di nitrati. Poiché i nitriti sono trasformati facilmente e rapidamente in nitrati, la loro presenza, anche in tracce, è indizio di processo biologico in atto nell’acqua. Inoltre, i nitriti possono essere veicolati nelle acque superficiali da scarichi di particolari industrie in cui vengono impiegati come inibitori di fenomeni di corrosione. Determinazione dell’ Azoto Nitroso

21 PROF. Massimo Bertaglia 2016 I reattivi utilizzati sono: la solfanilammide (I) e la N-(1-naftil)- etilendiammina (II); Determinazione dell’ Azoto Nitroso

22 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Reazione sfruttata: A pH 2,0-2,5 la solfanilammide (I) viene diazotata dall’acido nitroso Determinazione dell’ Azoto Nitroso

23 PROF. Massimo Bertaglia 2016 ed il diazocomposto che ne risulta viene copulato con la N-(1-naftil)-etilendiammina (II); si ottiene così un azocomposto di colore rosso porpora Determinazione dell’ Azoto Nitroso

24 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Spettro del composto che si forma: Determinazione dell’ Azoto Nitroso

25 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Determinazione dell’ Azoto Nitroso

26 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Svluppo del composto nel tempo e relativa assorbanza: Determinazione dell’ Azoto Nitroso

27 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Il metodo applicato nel nostro laboratorio per il Ferro non è relativo alle ultime pubblicazioni dell’IRSA, in quanto queste prevedono l’uso della sola tecnologia strumentale dell’ASSORBIMENTO ATOMICO Determinazione del Ferro

28 PROF. Massimo Bertaglia 2016 La metodica applicata è relativa al QUADERNO IRSA n.11 del 1979, modificata secondo le istruzioni contenute nel testo “Cozzi-Protti-Ruaro” in adozione Il metodo prevede come prima operazione la riduzione del Ferro tutto a bivalente mediante aggiunta di Idrossilammina, Determinazione del Ferro

29 PROF. Massimo Bertaglia 2016 E successivamente la sua reazione con l’1- 10 Fenantrolina con la formazione di un complesso colorato in rosso-arancio Determinazione del Ferro

30 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Lo spettro del composto che si forma è: Determinazione del Ferro

31 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Procedimento: Si trasferiscono, in matracci da 100 ml, soluzione standard, per ottenere concentrazioni comprese tra 0,1 e 4,5 mg/l Si aggiunge acqua distillata fino ad arrivare ad un volume pari a circa 50 ml Si aggiungono 2 ml di HCl concentrato e 1ml di idrossilammina Attendere 10 minuti per la garanzia della completa riduzione del ferro presente Aggiungere 10 ml di tampone e 2 ml di sol. Di orto-fenantrolina Attendere 20 minuti e quindi leggere l’assorbanza a 510 nm Il bianco sarà preparato sottoponendo allo stesso trattamento solo acqua distillata Determinazione del Ferro

32 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Spettro di assorbimento del composto che si forma, in funzione del tempo Determinazione del Ferro

33 PROF. Massimo Bertaglia 2016 La determinazione dei nitrati è effettuata per via spettrofotometrica, con spettrofotometro nel campo dell’UV. E’ un metodo indicato per acque a basso inquinamento, in quanto risente di varie interferenze, ed infatti viene utilizzato principalmente nel caso di acque bianche (superficiali, pozzo, caldaia ecc.) Il metodo utilizza la banda UV dei nitrati a 208 nm. Determinazione dei NITRATI

34 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Le principali interferenze, a questa lunghezza d'onda, sono dovute alle sostanze organiche. Per la loro eliminazione si può scegliere tra le seguenti strategie: Si può filtrare il campione su carbone attivo in ambiente alcalino. (Metodo particolarmente indicato per elevate concentrazioni di sostanze organiche) Determinazione dei NITRATI (eliminazione delle interferenze)

35 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Si può associare il metodo delle aggiunte di standard con la spettrofotometria derivata. All'acqua in esame si aggiungono quantità progressivamente crescenti e note di nitrati e le soluzioni ottenute vengono lette in derivata seconda, con scansioni tra i 190 e 240 nm. Determinazione dei NITRATI (eliminazione delle interferenze)

36 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Si può sfruttare il fatto che la banda di assorbimento delle sostanze organiche è molto allargata: a 275 nm la loro assorbanza è circa la metà di quella a 220 nm. I nitrati, al contrario, a 275 nm non assorbono. Ne segue che, leggendo l'assorbanza a 275 nm e moltiplicandola per 2 si ha, approssimativamente, l'assorbanza delle sostanze organiche a 220 nm. Questa rappresenta il valore che deve essere sottratto dalla lettura a 220 nm per avere l'assorbanza dei soli nitrati. Il metodo è applicabile alle acque naturali a basso contenuto salino ed a basso tasso di inquinamento e quando l’assorbanza a 275 non supera quella a 220 nm di oltre il 10% Determinazione dei NITRATI (eliminazione delle interferenze)

37 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Lavorando nel campo dell’UV, è superfluo ricordare che il materiale di costruzione delle cuvette in uso deve essere il quarzo, in quanto vetro e polistirene assorbono aalle lunghezze d’onda utilizzate dal metodo. Gli standard per la retta di taratura si preparano a partire dal sale KNO 3 e si esprime in concentrazione di N-NO 3 Determinazione dei NITRATI

38 PROF. Massimo Bertaglia 2016 La determinazione dei solfati può essere effettuata secondo metodica ufficiale utilizzando in alternativa: Il metodo gravimetrico, precipitando i solfati come solfato di bario e successiva filtrazione, essiccazione e pesatura; Il metodo turbidimetrico, con la misura nefelometrica della dispersione della luce da parte delle particelle di BaSO 4 prodotte dai solfati presenti in soluzione Determinazione dei SOLFATI

39 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Precipitando lo ione solfato con BaCl 2 in ambiente acido per HCl e in presenza di uno stabilizzante (soluz. di glicerina), si ottiene un precipitato costituito da particelle di dimensioni omogenee, che assorbe la luce seguendo la legge di Beer. Interferiscono specie colorate e sostanze in sospensione; queste ultime possono essere allontanate per filtrazione. Determinazione dei SOLFATI (metodo turbidimetrico)

40 PROF. Massimo Bertaglia 2016 La misura della TORBIDITA’ non è una misura assoluta Non esiste cioè una grandezza in grado di rappresentare correttamente questo parametro Per questo sono state studiate varie unità di misura in funzione dell’uso che si deve fare del parametro Determinazione dei SOLFATI (metodo turbidimetrico)

41 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Ne sono un esempio La torbidità della birra misurata in ° EBC La torbidità misurata in JCU (unità candele di Jakson Determinazione dei SOLFATI (metodo turbidimetrico)

42 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Il fatto comune è che questi sistemi effettuano la misura per confronto con soluzioni alle quali si assegna un valore di torbidità arbitrario, definito sulla base del tipo di soluzione con la quale si effettua il confronto. Determinazione dei SOLFATI (metodo turbidimetrico)

43 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Strumento ITIS: Hach 2100N Determinazione dei SOLFATI (metodo turbidimetrico)

44 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Avendo la necessità di effettuare la misura per confronto questi strumenti devono essere tarati prima di effettuare le misure. Questa taratura avviene sottoponendo a lettura sospensioni a torbidità nota Con queste lo strumento crea una relazione tra una scala di lettura e la torbidità Le sospensioni di riferimento sono di formazina e l’unità di misura utilizzata le NTU Determinazione dei SOLFATI (metodo turbidimetrico)

45 PROF. Massimo Bertaglia 2016 La metodica prevede di poter utilizzare per le letture anche un normale spettrofotometro alla lunghezza d’onda di 380-400 nm Ricordiamo poi che in alternativa il metodo ufficiale prevede la determinazione gravimetrica come solfato di Bario Determinazione dei SOLFATI (metodo turbidimetrico)

46 PROF. Massimo Bertaglia 2016 Il metodo ufficiale prevede la sua determinazione tramite titolazione con AgNO 3, permettendo sia la determinazione per titolazione diretta che retrotilazione che indiretta Il metodo utilizzato è invece un metodo “interno” proveniente da un libro di testo che prevede la determinazione turbidimetrica con retta di taratura, con precipitazione del composto colloidale AgCl per reazione con AgNO 3 dopo acidificazione. Determinazione dei CLORURI (metodo turbidimetrico)