ANALISI DELLE ACQUE (2): determinazione dell'ammonio

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Dott.MorenoZolghetti

2009-08-12 22:56

Determinazione dell'azoto ammoniacale.

Quasta è una prova comparativa di possibili reattivi (e relativo sviluppo cromatico) in una determinazione colorimetrica di cui parlerò domani...nella notte...

Nella prima foto trascorsi 15 min dalla reazione, nella seconda dopo 30 min e dopo due ore nella terza.

HPIM3194.JPG
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HPIM3196.JPG
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HPIM3200.JPG
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Dott.MorenoZolghetti

2009-08-13 22:38

Ecco di che si tratta...

E' la famosa reazione di Berthelot, opportunamente variata, per ottenere diversi cromatismi.

Sostanzialmente si fa reagire un fenolo con ammoniaca in ambiente basico per NaOH e poi si ossida con cloro l'addotto, usando come catalizzatore il nitroprussiato sodico.

Da sinistra a destra vediamo:

1) fenolo

2) timolo

3) acido salicilico

4) acido picrico

5) beta-naftolo

6) acido pirogallico

7) catecolo

8) floroglucina

9) acido solfosalicilico

10) resorcinolo

11) idrochinone

12) acido gallico

Fra tutti i composti quello che dà una migliore risposta in fatto di tonalità cromatica e d'intensità è senza dubbio il fenolo. Tuttavia, essendo poco pratico nell'uso e poco lineare lo sviluppo di colore, si preferisce oggi ricorrere ad altri prodotti, in particolare a timolo e a salicilato.

Detto questo, veniamo al sodo.

Determinare l'ammoniaca nelle acque, senza usare il tossico reattivo di Nessler, che a dirla tutta non è molto presico, nè molto sensibile.

Vi presento qui di seguito la metodica elaborata e semplificata:

-Timolo 0,1 M (15,9 g/L) in acqua e isopropanolo 1:1

-NaOH 10 g/L

-Tartrato di sodio e potassio 35 g/L (serve unicamente a chelare il calcio e il magnesio che altrimenti precipiterebbero dopo l'alcalinizzazione). Volendo si può sostituire con del citrato trisodico.

-Dicloroisocianurato sodico 2 g/L oppure ipoclorito sodico 5 %

-Nitroprussiato sodico 0,15 g/L

Timolo, sodio idrossido e tartrato o citrato si possono miscelare in un unica soluzione che chiameremo SOL. A

La soluzione di cloroderivato sarà datta SOL. B

La soluzione di catalizzatore sarà detta SOL. C.

Modo di operare

A 1 mL di campione (acqua di pozzo o di superficie) addizionare 0,5 mL di SOL. A, mescolare, quindi unire 0,5 mL di SOL. B e 0,1 mL di SOL. C.

Mescolare bene e attendere 10 minuti, quindi aggiungere 0,9 mL di acqua distillata per portare a un volume complessivo di 3 mL. Mescolare e leggere al colorimetro, a 690 nm circa, contro bianco reattivo.

La temperatura di reazione non deve essere inferiore a 25°C, in caso contrario allestire un bagnomaria a 30-40°C.

La sensibilità del metodo è di 5 mg/L di ione ammonio.

Variante semplificata:

Si può sostituire il timolo con salicilato di sodio o acido salicilico (che si compera in farmacia senza ricetta medica!) e banale candeggina come cloro-ossidante. Se non disponete del catalizzatore fatemi un fischio.

Salicilato di sodio 40 g/L e nitroprussiato disico 0,5 g/L (insieme).

Miscela ossidante: NaOH 20 g/L, sodio citrato tribasico 200 g/L, sodio ipoclorito 50 g/L (candeggina al 5%).

Modo di operare

A 10 mL di campione unire 0,5 mL di salicilato, poi 0,5 mL di miscela ossidante. Agitare, poi aggiungere 9 mL di acqua distillata.

Leggere dopo 60 minuti, dopo aver tenuto la provetta a bagnomaria a 30-40°C, a una lunghezza d'onda di 690 nm. Chi non dispone del colorimetro (in attesa di costruirlo!!!) può fare una comparazione ottica usando il principio dei tubi di Nessler, ricorrendo a semplici provette.

La sensibilità del metodo al salicilato è di 0,5 mg/L di ione ammonio, a tale concentrazione l'assorbanza è 0,100 !

Usando fenolo (metodo originale) si arriva a 0,1 mg/L di ione ammonio.

Dott.MorenoZolghetti

2009-08-14 00:07

Il metodo ideato da Berthelot prevede quindi il fenolo, ma poichè credo risulti difficile da reperire per molti di voi, ho pensato di scrivere primariamente le varianti al timolo e al salicilato.

Il metodo originale comunque è il seguente (adattato):

Soluzione di fenolo e catalizzatore: 1 g di fenolo e 15 mg di nitroprussiato sodico in 100 mL di acqua distillata.

Soluzione di ipoclorito alcalino: 2 mL di NaClO al 15% , 0,6 g di NaOH, portati a 100 mL con acqua distillata.

Metodo

A 1 mL di campione aggiungere 2 mL di soluzione di fenolo e 2 mL di soluzione di ipoclorito alcalino. Agitare e mantenere a temperatura non inferiore a 25°C per 10 minuti. Se la temperatura ambiente fosse inferiore, usare un bagnomaria a 30-40°C.

Leggere contro bianco reattivo, a una lunghezza d'onda di 580 nm.

La curva di taratura (in ione ammonio) è circa questa:

Concentrazione in mg/L --- Assorbanza (Abs)

0.1 --- 0.015

0.2 --- 0.019

0.5 --- 0.025

1.0 --- 0.050

5.0 --- 0.298

10 --- 0.577

25 --- 1.040

50 --- 2.093

100 --- 2.489

200 --- 2.656

500 --- 2.683

Il bianco reattivo ha un'assorbanza (dovuta al nitroprussiato) di circa 0.150, che va sottratta (in automatico) a ciascuna lettura. Per valori oltre i 50 mg/mL occorre diluire il campione a causa della perdità di linearità. Su valori inferiori a 0,5 mg/mL è consigliabile una concentrazione del campione o aumentare lo spessore di cella (cammino ottico).

al-ham-bic

2009-08-14 08:07

Dott.MorenoZolghetti ha scritto:

...a una lunghezza d'onda di 690 nm. Chi non dispone del colorimetro (in attesa di costruirlo!!!) può fare...

Con calma mi rileggerò anche queste interessanti prove, che ormai rimanderò all'anno prossimo.

Il colorimetro, rigorosamente "al-mode" che mi fa perdere piacevolmente il tempo e che continua nell'apposita sezione, non avrà MAI asd la fonte a 690 nm o qualsiasi altro valore a scelta dell'operatore, ma si limiterà alla lunghezza d'onda FISSA dei diodi low cost usati... eccetera...eccetera.

Ma vedremo come reagirà ad alcune di queste provette.

Dott.MorenoZolghetti

2009-08-14 11:25

Certo, certo. Per avere monocromaticità del raggio, disponendo di una sorgente ad ampio spettro...occorre un monocromatore o un set di filtri (ma questo lo sai molto bene, senza bisogno delle mie precisazioni).

Resto in attesa.;-)

al-ham-bic

2009-08-15 16:58

Dott.MorenoZolghetti ha scritto:

...ma questo lo sai molto bene, senza bisogno delle mie precisazioni...

Moreno, ti ringrazio della fiducia, tuttavia, a parte situazioni generiche e/o intuitive, la mia ignoranza in strumentazione chimica (quella che va "con la spina" ;-) ) è notevole. Quindi non dar niente per scontato in questo senso... asd

Dott.MorenoZolghetti

2009-08-15 17:03

al-ham-bic ha scritto:

Dott.MorenoZolghetti ha scritto:

...ma questo lo sai molto bene, senza bisogno delle mie precisazioni...

Moreno, ti ringrazio della fiducia, tuttavia, a parte situazioni generiche e/o intuitive, la mia ignoranza in strumentazione chimica (quella che va "con la spina" ;-) ) è notevole. Quindi non dar niente per scontato in questo senso... asd

Già! Intendo...vedo che con "robe" con la spina...hai qualche "difficoltà"...asd anche se a me il tuo "banco di lavoro" sembra una consolle della NASA.O_O

al-ham-bic

2009-08-15 18:07

...ho dimestichezza con elettroni che vanno e vengono... ma mica tanto quando girano attraverso quella che io chiamo "strumentazione chimica moderna" Rolleyes

Dott.MorenoZolghetti

2009-08-15 18:25

Elettroni, fotoni...è tutto la stessa cosa!...relativamente parlando!

Male che vada, ti spedisco la parte ottica di quello che ho io e tu ci metti quella elettronica...così avrai un colorimetro come si deve...e io una grana in meno per cui buttare il tempo.asd

Christian

2012-06-12 13:15

Ora che sono cominciate le vacanze non faccio più marcia indietro con l'analisi *Fischietta* Ecco a voi : a destra il fenolo, a sinistra il timolo

CIMG2562 (640x479).jpg
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CIMG2561 (640x473).jpg
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Ah, dimenticavo : l'acqua che ho usato io contiene delle tracce di ammoniaca, secondo me... il colore a 0ppm dovrebbe essere giallo, ma è leggermente verdino...

NaClO3

2012-06-12 13:51

Anche io ho fatto questa analisi, ho utilizzato un UV-Vis classico da laboratorio scolastico, e questa è l'unica foto che ho, mostra gli standard per la retta di taratura, da 0 mg/l a 10 mg/l:

2161009555351.jpg
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Se volete metto anche la metodico, Dottore mio, proviene dal medesimo posto della ricerca dell'SO[Sub]2 nel vinello. Dal "professore sputato".

Christian

2012-06-12 14:08

Mi lascia qualche dubbio il matraccio con 5ppm : è simile al bianco, ma diverso da 2,5ppm... O_o Secondo me sono più comodi i tubi di Nessler ;-)

NaClO3

2012-06-12 14:12

No, è la foto e l'illumunazione.

Era moooolto più scuro il 5 e più chiaro il bianco.

Mentre il 2.5 era proprio come lo vedi.

Dott.MorenoZolghetti

2012-06-12 17:19

Bravo Christian, ottimo lavoro anche questa volta. Direi che i colori si sono sviluppati bene e come avrai intuito è più sensibile la reazione con il fenolo (è anche quella originale della metodica di Berthelot). Il fenolo ha lo svantaggio dell'essere irritante e fastidiosamente odoroso.

Christian

2012-06-12 17:21

Già, ho notato l'odore del fenolo :-S... però ne è valsa la pena! :-P

Dott.MorenoZolghetti

2012-06-12 17:26

Per la chimica analitica...vale sempre la pena! ;-)

Immagina quando precipiti dei solfuri con tiacetamide o con idrogeno solforato...lì è ancora peggio...ma resta esperienza bellissima!  si si

Christian

2012-06-14 13:26

Ho lasciato le provette per una notte perché non ho avuto tempo di lavarle il giorno stesso... e mi sono ritrovato con un precipitato rossastro sul fondo dei tubi di Nessler contenenti timolo (a destra). Si tratta in realtà di un indicatore chiamato blu indotimolo che in acqua è insolubile ed è sempre questo che impartisce la colorazione sviluppata in presenza di ione ammonio.

CIMG2567 (640x478).jpg
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Il precipitato è stato solubilizzato aggiungendo 2 mL di acetone (non conviene filtrare dato che è molto poco ed è molto fine). La soluzione ottenuta viene successivamente travasata in una beuta contenente un po' di acqua e acetone (1:1).

In ambiente nettamente acido :

CIMG2569 (479x640).jpg
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In ambiente nettamente alcalino :

CIMG2570 (480x640).jpg
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Nella realtà anche la colorazione nel caso del fenolo è resa possibile grazie a un altro indicatore : il blu indofenolo, più solubile in acqua.

A voi i commenti.

I seguenti utenti ringraziano Christian per questo messaggio: Max Fritz, Dott.MorenoZolghetti, fosgene

Dott.MorenoZolghetti

2012-06-14 19:35

Beh, è il caso di dire "due piccioni con una fava!" *clap clap*

Max Fritz

2012-08-14 12:13

Avendo ormai scomodato il nitroprussiato, ho eseguito anche questo saggio.

Il reattivo utilizzato è quello indicato dal Dott. contenente fenolo; avrei provato anche con del beta-naftolo, idrochinone e resorcinolo, ma i risultati delle prime foto non mi sembravano molto allettanti con questi fenoli (tutte colorazioni marroncino-verdastre).

Le concentrazioni sono scritte davanti al portaprovette nelle foto che seguono, e sono espresse in ione ammonio. L'analita utilizzato è il bicarbonato d'ammonio, le diluizioni sono state fatte tramite matracci tarati, anche per la preparazione dei reattivi.

Test ammonio - 1.JPG
Test ammonio - 1.JPG
Test ammonio - 2.JPG
Test ammonio - 2.JPG

Nel matraccio a sinistra la sol. A (fenolo+nitropruss.), nel matraccio a destra la sol. B (NaClO+NaOH), nel becher in primo piano una prova in bianco veloce (si nota una leggera colorazione, probabilmente la conegrina usata non era del tutto priva di NH4+ ).

Test ammonio - 3.JPG
Test ammonio - 3.JPG

Successivamente penso che proverò, seguendo il consiglio di Christian, a verificare le proprietà di indicatore pH del liquido blù rimasto.