Amonyak Tayini

Amonyak Tayini metodunun seçimini etkileyen unsurlar konsantrasyon ve girişimlerin varlığıdır. Genellikle düşük konsantrasyonlardaki amonyağın doğrudan tayini; içme suları, temiz yüzeysel sular ve nitrifiye edilmiş iyi kaliteli endüstri atıksuları ile sınırlıdır. Girişimlerin bulunduğu ve hassasiyetin istendiği durumlarda ön destilasyon adımı gerekir. Yüksek amonyak konsantrasyonlarında destilasyon ve titrasyon tekniği tercih edilir.

 

Amonyak Tayini İçin Metot Seçimi

• Doğrudan destilasyon
• Destilasyon + nesslerizasyon
• Fenat metodu
• Titrasyon metodu
• Amonyak seçici elektrot metodu ile tayin edilebilir.

 

Nessler metodu, optimum koşullarda 20 mg NH₃-N/l’ye kadar olan konsantrasyonlara duyarlı olmasına karşılık, 5 mg NH₃-N/l konsantrasyona kadar kullanılır. Bulanıklık, renk, hidroksil iyonları ile çökebilen kalsiyum ve magnezyum gibi maddeler girişim yaptıkları için ön destilasyonla veya çinko sülfat ile çöktürülerek uzaklaştırılmaları gerekir.

 

Fenat metodunun hassasiyeti 10 mg NH₃-N/l olup, 500 mg NH₃-N/l konsantrasyonlara kadar duyarlıdır. Renk ve bulanıklığın bulunması veya alkalinitenin 500 mg CaCO₃/l’yi geçmesi durumunda ön destilasyon gereklidir. Bu aşama, numune saklama amacı ile asitlendirilmişse de gereklidir.

 

Destilasyon ve titrasyon işlemleri, özellikle NH₃-N’u konsantrasyonunun 5 mg/l’den büyük olduğu durumlarda kullanılır.

 

Amonyak seçici elektrod metodu 0.03-1400 mg NH₃-N/l aralığındaki konsantrasyonlarda uygulanabilmektedir.

 

Numunelerin Saklanması ve Girişimlerin Giderilmesi

En güvenilir sonuçlar yeni alınmış numunelerde elde edilmektedir. Numune alınır alınmaz klorun amonyakla olan reaksiyonunun engellenebilmesi için kalıntı klorun giderilmesi gerekir. Numuneler hemen analiz edilmeyecekse 0.8 ml derişik H₂SO₄ ilavesiyle 4°C’de saklanır. Asitlendirilerek saklanacak numunelerin pH değeri 1.5-2 arasında olmalıdır. Asitle saklama yapılmışsa numunelerin analizden önce NaOH veya KOH ile nötralize edilmesi gereklidir.

 

Glisin, üre, glutamik asit gibi organik bileşikler çözeltide çok yavaş bir şekilde hidrolize olurlar. Bunlardan sadece üre ve siyanatlar pH 9.5’ta destilasyon yapılırken belli ölçüde hidrolize olurlar. Hidroliz miktarları bu pH’ta üre için %7 ve siyanatlar için %5 kadardır. Glisin, hidrazin ve bazı aminler karakteristik sarı rengi vermek üzere nessler reaktifi ile reaksiyona girebilir. Benzer şekilde hidrazin ve aminler gibi uçucu alkali bileşikler titrimetrik sonuçlara etki ederler. Ketonlar, aldehitler, alkoller ve bazı aminler, destilasyon işlemini takiben nesslerizasyon yönteminde sarı-yeşil bir renk verirler. Bunlardan bazıları nesslerizasyon işleminden önce düşük pH’ta kaynatmak suretiyle elimine edilebilir.

 

Destilasyon İşlemi

Numuneye nesslerizasyon veya titrasyon işlemi uygulanacaksa, borik asit çözeltisi içine, fenat metodu uygulanacaksa H₂SO₄ içine destile edilir. Destilattaki amonyak ya kolorimetrik olarak nesslerizasyon veya fenat metodu ile veya standart H₂SO₄ ile titrimetrik olarak veya pH metre ile tayin edilebilir. Kolorimetrik veya asidimetrik metot seçimi numunenin amonyak konsantrasyonuna göre yapılır. Destilattaki amonyak, iyon seçici elektrot metodu ile de tayin edilebilir.

 

Amonyak Tayini İçin Gerekli Araç ve Gereçler

• Destilasyon aparatı
• pH metre
• Kjeldahl balonları

Amonyak Tayini İçin Gerekli Reaktifler

– Amonyaksız su: Amonyaksız su, destile suyun kuvvetli asit katyon değiştirici reçine ile kuvvetli bazik anyon değiştirici reçine karışımından geçirilmesi ile elde edilir. Reçine, amonyak tayininde girişim yapan organik maddeyi de giderecek şekilde seçilmelidir. Bazı anyon değiştirici reçineler, suya amonyak verdiklerinden, böyle bir durum varsa yalnız kuvvetli asidik katyon değiştirici reçine kullanılmalıdır. Amonyaksız su, destilasyon ile de elde edilebilir. Destile sudaki küçük miktarlardaki amonyak, 0.1 ml derişik H₂SO₄ ilavesi ve yeniden destile etmek suretiyle giderilir.

– Borat tampon çözeltisi: 9.5 g Na₂B₄O₇ 10 H₂O/l’lik çözelti. 0.025 M sodyum tetra borat çözeltisine eşdeğerdir. 88 ml 0.1 N NaOH çözeltisi yaklaşık 500 ml 0.025 M sodyum tetraborata eklenerek 1 litreye seyreltilir.

– Sodyum hidroksit, 6 N: 240 g NaOH amonyaksız destile suda çözülerek 1 litreye tamamlanır.

– Klor giderme maddesi, N/70: 1 g sodyum arsenit, NaAsO₂, amonyaksız destile suda çözülür ve 1 litreye tamamlanır. Bu çözeltinin 1 ml’si, 500 ml numunedeki 1 mg/l kalıntı kloru giderir.

– Nötralizasyon maddesi: Aşağıdaki nötralizasyon maddeleri amonyaksız su ile hazırlanmalıdır:

1. Sodyum hidroksit, NaOH, 1 N
2. Sülfürik asit, H₂SO₄, 1 N
3. Sülfürik asit, 0.04 N: 1 ml derişik H₂SO₄ destile su ile litreye tamamlanır.

– Borik asit çözeltisi: 20 g H₃BO₃, amonyaksız destile suda çözülür ve 1 litreye tamamlanır.

 

Amonyak Deneyinin Yapılışı

Destilasyon aparatının hazırlanması: 500 ml amonyaksız destile su ve 20 ml borat tamponu destilasyon kabına konur ve pH’ı, 6 N NaOH çözeltisi ile 9.5’a ayarlanır. 1-2 tane kaynama taşı ilave edilir, destilasyon aparatına bağlanarak amonyak kalmayıncaya kadar destile edilir.

 

Numunenin hazırlanması: 500 ml veya 500 ml’ye seyreltilmiş numune alınır. NH₃-N konsantrasyonu 100 mg/l’den daha az ise, 1000 ml numune hacmi kullanılır. Eğer numunede kalıntı klor varsa, eşdeğeri kadar klor giderici madde ilave edilir. Gerekliyse asit veya baz ilave edilerek pH 7’ye getirilir. 25 ml borat tampon çözeltisi ilave edilir ve 6 N NaOH ile pH 9.5’a ayarlanır.

 

Destilasyon: Destilasyon sırasında kirlenmeyi en aza indirmek için destilasyon balonu çıkarılır çıkarılmaz numune balonu destilasyon aparatına bağlanır ve numune 6-10 ml/dak hızla destile edilir. Destilat, 50 ml borik asit içeren 500 ml’lik erlenmayerde toplanır. En az 200 ml destilat toplanıncaya kadar destilasyona devam edilir. Daha sonra destilat saf su ile 500 ml’ye tamamlanır. Amonyak; nesslerizasyon, fenat, titrimetrik ya da iyon seçici elektrot metotlarından biri ile tayin edilir. Aşağıda asidimetrik metot ile amonyak tayini açıklanmıştır.

 

Asidimetrik Metot İle Amonyak Tayini

Asidimetrik metot, sadece ön destilasyon işlemi görmüş numuneler için uygulanabilir. Tablo 1’de; destilasyon + titrasyon metodu için alınması gereken numune hacimleri görülmektedir.

 

Tablo 1. Titrasyon metodu ile amonyak tayininde alınması gereken numune hacimleri

NH3-N, mg/l	Hacim, ml
5-10	250
10-20	100
20-50	50
50-100	25

Amonyak Tayini İçin Gerekli Araç ve Gereçler

• Destilasyon aparatı
• Kjeldahl balonları

Amonyak Tayini İçin Gerekli Reaktifler

– Karışık indikatör çözeltisi: 200 mg metil kırmızısı indikatörü, 100 ml %95’lik etil ve izopropil alkolde çözülür. 100 mg metilen mavisi indikatörü 50 ml %95’lik etil ve izopropil alkolde çözülür. Bu iki çözelti birleştirilerek karışık indikatör çözeltisi elde edilir. Bu çözelti aylık olarak hazırlanmalıdır.
– Borik asit çözeltisi: 20 g H₃BO₃, amonyaksız destile suda çözülür, üzerine 10 ml karışık indikatör çözeltisi ilave edilerek 1 litreye seyreltilir. Bu çözelti 1 ay süre ile saklanabilir.
– Standart sülfürik asit çözeltisi, 0.02 N:3 ml derişik H₂SO₄, destile su ile 1 litreye tamamlanarak 0.1 N H₂SO₄ hazırlanır. 0.1 N standart asit çözeltisinden 200 ml alınarak destile su ile 1000 ml’ye tamamlanır. Böylece elde edilen 0.02 N asidin 1.0 ml’si 280 mg/l N’a eşdeğerdir.

 

Amonyak Deneyinin Yapılışı

– Ön destilasyon işlemi yapılır. Destilat borik asit çözeltisine absorblanır.
– Destilattaki amonyak, 0.02 N H₂SO₄ ile karışık indikatörün rengi açık mor-eflatun’a dönene kadar titre edilir.
– Şahit numunede deneyin tüm adımları tekrarlanır.
– Çamur ve sediment numunelerinde amonyak tayini: Yaklaşık olarak 1 gram kuru ağırlıkta çamur veya sediment numunesi tartılır, 500 ml’lik Kjeldahl balonuna amonyaksız su ile yıkamak suretiyle alınarak 250 ml’ye seyreltilir. Yukarıda ilk iki madde anlatılan işlemler uygulanır. Toplanan destilat hacmi 100 ml olmalıdır.

 

Amonyak Deney Sonucunun Hesabı

Su numunelerinde;

mg NH₃-N/l = (A-B) x 280 / ml numune

 

A: Numunenin titrasyonu için sarfedilen ml H₂SO₄
B : Şahidin titrasyonu için sarfedilen ml H₂SO₄

 

Çamur ve sediment numunelerinde;

mg NH₃-N/kg = (A-B) x 280 /gram kuru numune ağırlığı

 

A : Numunenin titrasyonu için sarfedilen ml H₂SO₄
B : Şahidin titrasyonu için sarfedilen ml H₂SO₄