T3.4 Måling af nitrit

NoteDet skal du kunne
  • forklare, hvorfor nitrit skal laves om til et farvestof, før det kan måles
  • beskrive de to trin i farvereaktionen
  • bruge en standardkurve til at finde koncentrationen af nitrit
  • regne fra µM til mg/L og sammenligne med grænseværdien
  • give eksempler på fejlkilder ved målingen

Grænsen for nitrit i drikkevand er 0,10 mg/L. Det svarer til et enkelt gram nitrit i ti tusind liter vand. Så lidt kan hverken vejes eller titreres. Men det kan måles med lys.

Siden bygger på spektrofotometri og standardkurver fra afsnit B5.3 og B5.4 og på azofarvestoffer fra T2.2 Chromofore grupper.

Et farveløst stof bliver farvet

Et spektrofotometer kan kun måle stoffer, der absorberer lys. Nitritionen er farveløs. Derfor lader man nitritten reagere med to reagenser, så hver nitrition bliver til ét molekyle af et kraftigt farvestof. Jo mere nitrit der er i vandet, jo mere farvestof bliver der dannet, og jo større bliver absorbansen.

Farvereaktionen

Figur 1: Nitrit bliver til et azofarvestof i to trin. Det konjugerede system i farvestoffet er tegnet med grønt.
  1. Det første reagens er sulfanilamid, som har en aminogruppe på en benzenring. I sur opløsning reagerer nitrit med aminogruppen. Der dannes en ion med to nitrogenatomer efter hinanden, en diazoniumion. Det ene nitrogenatom kommer fra nitritten.
  2. Det andet reagens kaldes koblingsreagenset. Det har to benzenringe, der er bygget sammen. Diazoniumionen sætter sig fast på ringene, og de to nitrogenatomer bliver til en azogruppe, N=N.

Produktet er et azofarvestof som dem i T2.2. Azogruppen binder ringene sammen til ét stort konjugeret system, og farvestoffet er rødviolet. Det absorberer mest ved 540 nm.

Reaktionen hedder Griess-reaktionen efter den tyske kemiker, der fandt den. Den har været brugt til at måle nitrit i over hundrede år.

VigtigtÉn nitrition giver ét molekyle farvestof

Begge reagenser tilsættes i overskud, så al nitritten reagerer. Koncentrationen af farvestof i kuvetten er derfor lige så stor, som koncentrationen af nitrit var.

Standardkurven

Fremgangsmåden er den samme som i afsnit B5.4.

  1. Der laves en række standardopløsninger med kendte koncentrationer af nitrit.
  2. Standardopløsningerne, prøven og en blindprøve får tilsat de samme mængder af de to reagenser. Blindprøven indeholder vand og reagenser, men ingen nitrit.
  3. Farven skal have tid til at udvikle sig. Efter et kvarter måles absorbansen ved 540 nm.
Figur 2: Blindprøven, fem standardopløsninger og prøven, efter at reagenserne er tilsat.

Absorbanserne afsættes mod koncentrationerne. Punkterne ligger på en ret linje gennem (0, 0), som Lambert-Beers lov siger.

Figur 3: Standardkurven for nitrit. Prøvens absorbans føres vandret ud til linjen og lodret ned til aksen.

Linjen har ligningen

\[ A = 0{,}0500\ \text{µM}^{-1} \cdot c \]

hvor c er koncentrationen af nitrit i µM.

NoteEksempel: nitrit i vand fra en brønd

10,0 mL vand fra en brønd overføres til en målekolbe på 25,0 mL. Reagenserne tilsættes, og kolben fyldes op til mærket med vand. Opløsningen har absorbansen 0,130 ved 540 nm. Standardkurven har ligningen A = 0,0500 µM−1 · c. Overholder vandet grænsen på 0,10 mg nitrit pr. liter?

Trin 1: koncentrationen i målekolben

\[ c_{\text{efter}} = \frac{A}{0{,}0500\ \text{µM}^{-1}} = \frac{0{,}130}{0{,}0500\ \text{µM}^{-1}} = 2{,}60\ \text{µM} \]

Trin 2: koncentrationen i brøndvandet

Vandet blev fortyndet fra 10,0 mL til 25,0 mL.

\[ c_{\text{før}} = \frac{c_{\text{efter}} \cdot V_{\text{efter}}}{V_{\text{før}}} = \frac{2{,}60\ \text{µM} \cdot 25{,}0\ \mathrm{mL}}{10{,}0\ \mathrm{mL}} = 6{,}50\ \text{µM} \]

Trin 3: fra µM til mg/L

6,50 µM er 6,50 · 10−6 mol/L. Molarmassen for nitrit er 46,01 g/mol.

\[ \text{indhold af nitrit} = 6{,}50 \cdot 10^{-6}\ \dfrac{\mathrm{mol}}{\mathrm{L}} \cdot 46{,}01\ \dfrac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}} = 2{,}99 \cdot 10^{-4}\ \dfrac{\mathrm{g}}{\mathrm{L}} = 0{,}299\ \dfrac{\mathrm{mg}}{\mathrm{L}} \]

Konklusion

Brøndvandet indeholder 0,299 mg nitrit pr. liter. Det er tre gange så meget som grænsen på 0,10 mg/L, så vandet må ikke bruges som drikkevand.

Fejlkilder

  • Prøven er uklar eller har selv farve. Partikler og andre farvede stoffer tager også lys. Prøven filtreres, og man kan måle en ekstra blindprøve af vandet uden reagenser.
  • Absorbansen er for høj. Over en absorbans på omkring 1 er kurven ikke længere en ret linje. Så fortyndes prøven, og målingen gentages.
  • Farven har ikke fået lige lang tid. Standarder og prøve skal stå lige længe, før de måles.
  • Prøven har stået for længe. Nitrit bliver langsomt oxideret til nitrat. Vandprøven skal måles samme dag, som den er taget.

Hurtige test

Teststrimler og dråbetest til akvarier bruger den samme farvereaktion. Her aflæses farven med øjet mod en farveskala. Det er hurtigt, men langt mindre præcist end en måling med spektrofotometer.

NoteKort sagt
  • Nitrit er farveløs og laves derfor om til et rødviolet azofarvestof, før det måles.
  • Nitrit og sulfanilamid danner en diazoniumion, som reagerer med koblingsreagenset og danner farvestoffet.
  • Én nitrition giver ét molekyle farvestof, som absorberer mest ved 540 nm.
  • Koncentrationen findes med en standardkurve, og der regnes tilbage, hvis prøven er fortyndet.
  • Resultatet regnes om fra µM til mg/L med molarmassen 46,01 g/mol.

Prøv selv: Spektrofotometri: find indholdet af nitrit i fire vandprøver.

Se alle opgaver til emnet “Måling af nitrit” (T3.4)