Potenciometrické stanovení dusičnanů pomocí ISE

Potenciometrické stanovení dusičnanů pomocí
iontově selektivní elektrody (ISE)
Úkol
Stanovte koncentraci dusičnanů v rostlinném materiálu iontově elektivní elektrodou.
Princip
Stanovení koncentrace NO3- iontů je založeno na měření elektrického potenciálu, který se vytváří na
membráně dusičnanové iontově selektivní elektrody v závislosti na aktivitě dusičnanových iontů.
Tento potenciál je definován Nikolského rovnicí:
E ISE = konst +
RT
pot
ln(a NO3− + k NO
aJ ) ,
−
3,J
F
pot
kde k NO
− , J je koeficient selektivity ISE pro ion J vzhledem k dusičnanovému anionu. Membrána ISE je
3
plastická, aktivní látkou je iontoměnič na bázi dusičnanu kvartérních alkylaminiových iontů
rozpuštěný ve 2,4-dinitrofenyl-n-oktyletheru. Koeficienty selektivity dusičnanové elektrody jsou
uvedeny v tabulce:
Interferující ion
CH3COOClBrIClO3ClO4NO2-
Koeficient selektivity kpot
5,7·10-4
5,0·10-3
7,5·10-1
10
1,8
103
3,6·10-2
Potenciál dusičnanové elektrody se měří proti referentní merkurosulfátové elektrodě. Iontová síla a
pH měřeného vzorku se upravuje přídavkem tlumivého roztoku (TISAB), který současně eliminuje
interferující vliv halogenidových a dusitanových iontů. Obsah dusičnanů se zjistí metodou kalibrační
křivky.
Chemikálie
−
−
−
−
síran hlinitý a síran stříbrný na přípravu tlumivého roztoku TISAB (5 g Al2(SO4)3·18 H2O a 0,5 g
Ag2SO4 se naváží s přesností 0,01 g a rozpustí v 500 ml redestilované vody za varu)
standardní roztok KNO3 (koncentrace 1 mg NO3- v 1 ml) pro přípravu kalibračních roztoků
(1,631 g KNO3 v 1000 ml redestilované vody)
čerstvý salát, nebo jiná listová zelenina
redestilovaná voda
Tato úloha vznikla v rámci řešení projektu FRVŠ G6 2495/2012
Přístroje a pomůcky
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
dusičnanová iontově selektivní elektroda (typ 07 - 35) (Monokrystaly, Turnov)
merkurosulfátová elektroda
pH/mV-metr
vařič
tyčový mixér
ultrazvuková lázeň
elektromagnetická míchačka s míchadlem
váženka
kádinka 500 ml, 250 ml, 100 ml
odměrná baňka 250 ml
odměrný válec 200 ml
5 odměrných baněk (50 ml) na přípravu kalibračních roztoků
pipety (50 ml, 25 ml, 5 ml)
mikropipeta (0,1 - 1 ml), špičky
plastová lahvička s víčkem
Pracovní postup
1. Příprava tlumivého roztoku TISAB
Navažte 5 g síranu hlinitého a 0,5 g síranu stříbrného s přesností 0,01 g. V 500 ml kádince
přiveďte k varu asi 300 ml redestilované vody, do ní následně opět pomocí redestilované vody
převeďte navážené množství síranu hlinitého a stříbrného a nechte je za stálého zahřívání
a občasného míchání skleněnou tyčinkou rozpustit. Zchladlý roztok převeďte do 500 ml odměrné
baňky a doplňte redestilované vodou po rysku. Baňku vložte do ultrazvukové lázně a nastavte
teplotu na 80 °C.
2. Zpracování salátu a příprava vzorku k měření
Do kádinky o objemu 250 ml navažte (20,00 ± 0,02) g čerstvého salátu, přidejte 120 ml horkého
(80 °C) roztoku TISAB, směs rozmixujte tyčovým mixérem, vložte do ultrazvukové lázně vyhřáté
na teplotu 80 °C a nechejte 20 min louhovat. Celý objem výluhu přefiltrujte přes vatu do čisté
kádinky a vzorek na filtru ještě promyjte horkým roztokem TISAB tak, aby objem filtrátu
nepřekročil 250 ml. Po zchladnutí převeďte roztok do 250 ml odměrné baňky a doplňte
roztokem TISAB po rysku.
3. Příprava a měření kalibračních roztoků
Ze standardního roztoku KNO3 (1 mg NO3- v 1 ml) připravte do 50 ml odměrných baněk
kalibrační roztoky s výslednou koncentrací dusičnanových iontů 2, 10, 50, 100 a 500 mg/l.
Kalibrační roztok s nejnižší koncentrací dusičnanů přelijte do měrné kádinky a přidejte 5 ml
roztoku TISAB. Vložte míchadlo, nádobku se vzorkem umístěte na míchačku a elektrody ponořte
do roztoku. Na membráně ISE nesmí být vzduchová bublina! Pokud by byla, zbavíte se jí
opakovaným vytahováním a ponořováním elektrody do roztoku. Po důkladném promíchání
vypněte míchačku a po ustálení potenciálu odečtěte jeho hodnotu na displeji mV-metru.
Před měřením dalšího kalibračního roztoku vždy elektrody důkladně opláchněte destilovanou
vodou a jemně osušte čtverečkem buničiny, nesmí se dotknout membrány!
Tato úloha vznikla v rámci řešení projektu FRVŠ G6 2495/2012
Stejně změřte potenciály u všech dalších kalibračních roztoků. Postupujte od nižších koncentrací
k vyšším.
4. Měření rostlinného vzorku
Do měrné kádinky odměřte 50 ml připraveného roztoku vzorku rostlinného materiálu, přidejte
5 ml roztoku TISAB a vložte míchadlo. Do roztoku vzorku ponořte elektrody, roztok promíchejte
a po vypnutí míchání a ustálení potenciálu odečtěte jeho hodnotu.
Stejný postup opakujte ještě 2x s dalšími 50 ml vzorku. Dostanete tak tři výsledné hodnoty
potenciálu, které by v ideálním případě měly být stejné.
Zbytek rostlinného vzorku přelijte do plastové lahvičky, zavřete víčkem, popište datem a vašim
jménem a uložte do mrazáku pro případnou kontrolu měření.
Vyhodnocení výsledků
Sestrojte kalibrační závislost potenciálu E na záporném dekadickém logaritmu koncentrace dusičnanů
(pNO3-) pro dané koncentrace použitých kalibračních roztoků. Směrnici regresní přímky porovnejte
s teoretickou hodnotou (59 mV pro 25°C).
Kalibrační model použijte k určení koncentrace dusičnanů u vzorků rostlinného materiálu. Ze tří
vypočtených koncentrací zjistěte průměr, směrodatnou odchylku a relativní chybu měření. Výslednou
koncentraci NO3- uveďte v mg/100g rostlinného materiálu.
M (NO3) = 62,0049 g/mol
M (KNO3) = 101,103 g/mol
Tato úloha vznikla v rámci řešení projektu FRVŠ G6 2495/2012