Sülfat Tayini Nasıl Yapılır? konusuna geçmeden önce Sülfat Nedir? tanıyalım. Sülfat doğada yaygın bir şekilde bulunur. Doğal sularda birkaç mg/L’den birkaç yüz mg/L’ye kadar değişen konsantrasyon aralığında sülfat bulunabilir. Maden drenaj atıkları pirit oksidasyonu ile çevreye büyük miktarlarda sülfat verebilmektedir. Sodyum ve magnezyum sülfat katartik etkiye sahip olduğundan içme sularında bu bileşiklerin aşırısının bulunması istenmez.
Sülfat tayini için metot seçimi kullanılacak alete ve analizcinin tercihine bağlıdır. Su numunesinde organik madde mevcut olduğunda bazı bakteriler sülfatı sülfüre indirgeyebilir. Bunu engellemek için çok kirli numunelerin düşük sıcaklıklarda saklanması gerekir. Aşağıda kalıntının yakılmasını içeren gravimetrik metot ile sülfat tayini verilmiştir.
Gravimetrik Metod İle Sülfat Tayininin Prensibi
Sülfat, hidroklorik asitli ortamda baryum klorür ilavesi ile baryum sülfat olarak çökelir. Çöktürme işleminden sonra çökelek filtrelenir, klorür içermeyene kadar saf su ile yıkanır, yakılır veya kurutulur ve BaS04 olarak tartılır. Sülfatın gravimetrik tayininde girişim yapan bazı bileşikler pozitif ve negatif hatalara sebep olurlar.
Sülfat tayininde gözlenen girişimleri 2 grupta incelemek mümkündür:
1- Yüksek sonuçlara neden olan girişimler: Askıda katı maddeler, silisyum, baryum klorür, nitrat ve sülfit pozitif hatalara neden olan başlıca faktörlerdir. Deneyin yapılışı sırasında çözünmüş haldeki silikatlar çözünmez hale geçebilir, sülfit ise sülfata okside olabilir. Baryum nitrat baryum klorür ve su, deney sırasında belli ölçüde baryum sülfata ilave olup pozitif hataya neden olabilirler. Adı geçen bu faktörlerden su yüksek sıcaklıkta yakma esnasında numuneden uzaklaştırılır.
2- Düşük sonuçlara neden olan girişimler: Alkali metal sülfatlar sülfat tayininde çoğunlukla düşük sonuçlara sebep olurlar. Bu durum özellikle alkali hidrojen sülfat için geçerlidir. Baryum sülfatlar ile alkali sülfatların yer değiştirmesi çökelekteki baryum yerine, daha düşük atom ağırlıklı bir elementin geçmesine neden olur. Alkali metallerin hidrojen sülfatları alkali maddeler gibi davranırlar ancak ısıtıldıklarında ayrışırlar. Krom ve demir gibi ağır metaller sülfatın çökelmesinde girişim etkisi yaparlar ve ağır metal sülfatlarının oluşmasına neden olurlar. Baryum sülfatın asidik ortamda az ama belirgin bir çözünürlüğü vardır. Baryumkarbonat ve fosfatın çökelmesini önlemek için asidik ortam gerekli olmakla beraber; asidik ortamın çözünürlük etkisini minimuma indirmek üzere asit konsantrasyonunun kısıtlanması önemli bir husustur.
Sülfat Tayini İçin Gerekli Olan Araç ve Gereçler
- Buhar banyosu
- Termostatik kontrollü kurutma fırını
- Muffle fırını
- Desikatör
- Analitik hassas terazi
- Filtre kağıdı: Sert dokunmuş asitle yıkanmış, kül bırakmayan, ince çökeleklerin kalması için yeterince ince filtre kağıdı
- Membran filtre, 0.45 µm’lik
- Filtrasyon aparatı
Sülfat Tayini İçin Gerekli Olan Reaktifler
- Metil kırmızısı indikatör çözeltisi: 100 mg metil kırmızısı sodyum tuzu destile suda çözülür ve 100 ml’ye seyreltilir.
- Hidroklorik asit, HCl, (1+1)
- Baryum klorür çözeltisi: 100 g BaCl2.2H20, 1 litre destile suda çözülür. Membran filtreden veya sert dokunmuş filtre kağıdından süzülür. Bu çözeltinin 1 ml’si 40 mg sülfatı çöktürmeye yarar.
- Gümüş nitrat-nitrik asit reaktifi: 8.5 g AgNO3 ve 0.5 ml derişik HN03,500 ml destile suda çözülür.
- Silikon akışkan (fluid)
Sülfat Tayininin Yapılışı
Silisyumun uzaklaştırılması: Eğer silis konsantrasyonu 25 mg/L’yi aşarsa, numune platin kapsülde, buhar banyosu üzerinde kuruluğu kadar buharlaştırılır. 1 ml HCl ilave edilir, kap çevrilmek suretiyle asidin kalıntı ile tamamen temas etmesi sağlanır. Buharlaştırmaya kuruluğa kadar devam edilir. Fırında 180 °C’de tamamen kurutulur. Eğer organik madde varsa, bunzen beki alevinde yakılmalıdır. Kalıntıya 2 ml destile su ve 1 ml HCl ilave edilerek buhar banyosu üzerinde kuruluğa kadar buharlaştırılır. 2 ml HCl ilave edilerek çözünen kalıntı, sıcak su içine alınır ve filtrelenir. Çözünmeyen silis sıcak destile su ile yıkanır, filtrat ve yıkamalar birleştirilir.
Baryum sülfatın çöktürülmesi: Ön işlemden geçirilmiş numunenin hacmi, 250 ml’de 50 mg sülfat içerecek şekilde ayarlanır. Eğer ölçüm için optimum olan bu seviyeye kadar numuneyi deriştirmek mümkün değilse, daha düşük konsantrasyonlara izin verilebilir, ancak böyle durumlarda limit toplam hacim 150 ml olmalıdır. pH HCl ile pH 4.5-5.0 aralığına getirilir, 1-2 ml HCl ilave edilerek kaynama noktasına kadar ısıtılır. Yavaşça karıştırmak suretiyle ılık BaCl2 çözeltisi ilave edilerek çöktürme yapılır. Çökelme tamamlanıncaya kadar BaCl2 katıldıktan sonra 2 ml fazlası ilave edilir. Eğer çökelen miktar küçükse, toplam 5 ml BaCl2 çökeltisi daha katılır. 80-90 °C arasında çökelek olgunlaştırılır, en az 2 saat, tercihen 1 gece bekletilir.
Filtrasyon ve tartım: Oda sıcaklığında BaS04 filtrelenir ve küçük miktarlarda ılık destile su ile çökelek yıkanır. Bu yıkama işlemine, yıkama suyu klorür içermeyene kadar devam edilir. Çökelekte klorür kalmadığı gümüş nitrat-nitrik asit reaktifi yardımıyla anlaşılır. Çökelek 103-105 °C’de etüvde kurutulur, desikatörde soğutulup tartılır.
Sülfat Deneyi Sonuç Hesabı
mg S04/l = mg BaS04 * 411.6/ml numune
Gravimetrik sülfat metodunun relatif standart sapması % 4.7, relatif hatası % 1.9’dur.