Варианты выражения концентраций неорганических веществ

Зачем нужны разные формы выражения концентраций одних и тех же веществ?

Нередко при описании содержания некоторых веществ в воде можно встретить непривычные выражения концентраций, такие как азот нитритный или фосфор фосфатов. Важно отметить, что азот нитратов численно не равен концентрации нитратов. В данной статье разберем зачем это нужно и как проводить пересчет из одних форм выражения концентрации в другие.

Также подобный вариант выражения концентрации может быть полезен, когда необходимо узнать какую долю от общего содержания элемента составляет конкретное соединение. Например, какова доля нитратного азота в общем азоте.

Для некоторых случаев, например для биологической очистки сточных вод, важно содержание конкретного элемента в воде, а его форма не имеет значения. В таких ситуациях часто прибегают к пересчету концентраций тех или иных веществ на необходимый элемент. Чаще всего такими пересчетами пользуются при определении концентраций азотосодержащих, фосфорсодержащих веществ и тяжелых металлов. Для каждого отдельно случая пересчета существует коэффициент, таким образом для определения концентраций азота:

• Из аммония в аммонийный азот: 0,78;
• Из нитритов в нитритный азот: 0,304;
• Из нитратов в нитратный азот: 0,226.

На основании ГОСТ 33045-2014

Для определения концентраций фосфора:

• Из ортофосфатов и полифосфатов в фосфор: 0,326.

На основании ГОСТ 18309-2014

Откуда берутся коэффициенты пересчета и как их использовать?

Коэффициенты рассчитываются исходя из соотношения атомарной массы элемента к молярной массе соединения, в котором этот элемент присутствует. Разберем расчет коэффициента на примере нитратов и нитратного азота.

Атомарная масса каждого элемента указывается в периодической таблице химических элементов. Атомарная масса азота 14 единиц, масса же кислорода 16 единиц. Молярная масса, то есть масса атомов в соединении будет представлять собой сумму масс всех атомов. В нитрате (NO3-) один атом азота и три атома кислорода, значит его молярная масса будет рассчитываться так: M (NO3-) = 14+16+16+16 = 62 единицы.

Теперь можно рассчитать коэффициент, так как атомарная масса азота и молярная масса нитрата нам известны. Соотношение между ними составляет (M(N))/(M(〖NO〗_3^-))=14/62=0,226. То есть это соотношение показывает нам какая доля массы нитратов в растворе приходится именно на азот как на элемент.

Если проделать обратную процедуру, можно пересчитать нитратный азот в нитраты. Для этого соотнесем массы наоборот: (M(〖NO〗_3^-))/(M(N))=62/14=4,43.

Для получения концентрации нитратного азота из нитратов необходимо умножить концентрацию нитратов на коэффициент пересчета.

Аналогичным образом рассчитываются и используются и все другие коэффициенты.

Как понять в какой форме отображается результат?

Современные аналитические приборы, например, серия спектрофотометров DR от компании Hach, проводят пересчет автоматически и выводят результат в желаемой форме. Однако иногда случаются сбои или в результате ошибки оператора форма отображения концентрации меняется. Форма отображения концентрации обычно указывается рядом с результатом. В случае если проводится пересчет на элемент в конце добавляется символ соответствующего элемента, например NO3--N значит, что концентрация нитратов была переведена в азот нитратный. Когда в конце нет символа элемента, например просто NO3-, концентрация выводится в форме соединения.

По этой же причине на кюветных тестах LCK от Hach можно встретить два диапазона концентраций. Один диапазон из расчета на соединение, второй – в пересчете на элемент из этого соединения.

Зачастую после смены формы отображения результатов, получаемые в ходе анализа концентрации кажутся аномальными. Если Вы столкнулись с такой проблемой рекомендуем Вам в первую очередь проверить настройки Вашего прибора.