การศึกษาเปิดเผยบทบาทสำคัญของแบเรียมคลอไรด์ในการตรวจจับซัลเฟต

ลองจินตนาการว่าคุณเป็นผู้วิเคราะห์คุณภาพของน้ํา ที่ต้องเผชิญหน้ากับตัวอย่างน้ําที่ไม่ระบุตัว คุณต้องการที่จะกําหนดอย่างรวดเร็วและแม่นยําว่ามันมีซัลเฟตหรือไม่การทดสอบบารีียมคลอริดทําหน้าที่เป็น "แสงสัญญาณ" ที่น่าเชื่อถือ - เมื่อมันผลิตฝุ่นสีขาวบทความนี้วิจัยหลักทางเคมีที่อยู่เบื้องหลังปฏิกิริยานี้และสํารวจการใช้งานเชิงปฏิบัติการของมันผ่านมุมมองการวิเคราะห์ข้อมูล

การปฏิกิริยาระหว่างแบเรียมคลอริดและไอออนซัลฟาต เป็นปฏิกิริยาการย้ายตัวสองครั้ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งปฏิกิริยาฝนตกเมื่อสารละลายเบเรียมคลอริด (BaCl2) ผสมกับสารละลายที่มียอนซัลเฟต (SO42−), อิออนบาเรียม (Ba2+) ผสมผสานกับอิออนซัลฟาต เพื่อสร้างน้ําที่ไม่ละลายในน้ํา อิออนบาเรียมซัลฟาต (BaSO4), ในขณะที่อิออนคลอรีด (Cl−) ยังคงอยู่ในสารละลาย

BaCl2 (aq) + SO42− (aq) → BaSO4 (s) + 2Cl− (aq)

โดยที่ (aq) หมายถึงสารละลายในน้ํา และ (s) หมายถึงสารฝนแข็ง

การปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นเพราะแบเรียมซัลฟาตมีความละลายที่ต่ํามาก เมื่อผลผลิตของความเข้มข้นของไอนแบเรียมและซัลฟาตเกินสม่ําเสมอผลผลิตของความละลายของแบเรียมซัลฟาต (Ksp)เกิดฝนตกค่า Ksp ที่ต่ํามาก หมายถึงการเกิดฝนตก แม้กระทั่งในปริมาณไอออนที่ต่ํา

การทดสอบเบเรียมคลอริดแบบมาตรฐานประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้:

1. การเตรียมตัวอย่างให้แน่ใจว่าตัวอย่างเป็นสารละลายที่ชัดเจน ตัวอย่างที่สับสนต้องการการกรองหรือหลอมศูนย์กลางเพื่อกําจัดอนุภาคที่รบกวน
2. การเตรียมสารปฏิกิริยา:เตรียมสารละลายเบเรียมคลอริด (โดยทั่วไป 0.1M-0.5M) โดยใช้สารปฏิกิริยาระดับการวิเคราะห์และน้ําไม่ยอน
3. กระบวนการปฏิกิริยา:เพิ่มสารละลายแบเรียมคลอริดเข้าไปในตัวอย่าง ละลายสีขาวทันทีแสดงถึงปริมาณซัลฟาตที่สูง ปริมาณปริมาณซัลฟาตที่ต่ํากว่าอาจต้องใช้เวลาในการสังเกต
4. การแยกฝน (ไม่จํากัด)สําหรับการวิเคราะห์ปริมาณ การกรองและล้างน้ําฝน เพื่อกําจัดไอออนคลอริดที่เหลือ
5. การแห้งและชั่ง (ไม่จํากัด)ดําแห้งน้ําฝนให้มีน้ําหนักคงที่ เพื่อวิเคราะห์ทางการคัดส gravimetric

ข้อพิจารณาที่สําคัญประกอบด้วย:

• การใช้สารปฏิกิริยาความบริสุทธิ์สูง เพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อน
• การรักษาสภาพ pH ที่เป็นกลางหรือเป็นกรดเล็กน้อย
• การควบคุมอุณหภูมิเพื่อความละลายที่คง
• การผสมให้ละเอียดหลังจากเพิ่มสารปฏิกิริยา

การทดสอบมีประโยชน์ทั้งด้านคุณภาพและปริมาณ:

การเกิดฝุ่นสีขาวยืนยันถึงการมีซัลฟาต คุณลักษณะของฝุ่น (สี, รูปร่าง, ความเร็วของการเกิด) ให้ข้อมูลเพิ่มเติมความขัดแย้งจากไอออนซัลฟิต (SO32−) หรือไทอซัลฟาต (S2O32−) สามารถกําจัดได้โดยการนําออกซิเดนกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์.

วิธีการกราฟิเมตร:แนวทางที่แม่นยําที่สุดคือคํานวณปริมาณซัลฟาตจากปริมาณน้ําฝนที่แห้ง

น้ํามันซัลเฟต = น้ํามัน BaSO4 × (น้ํามัน SO42− / น้ํามัน BaSO4)

วิธีเทอร์บิดิเมตร:วัดความมืดของสารละลายเพิ่มขึ้น โดยใช้การวัดแสงสภาวะ (spectrophotometry) ที่ไม่แม่นยํา แต่เร็วกว่าการวัดแรงโน้มถ่วง

วิธีปริมาณทั้งหมดต้องมีการปรับขนาดด้วยวิธีแก้ไขมาตรฐานเพื่อกําหนดเส้นโค้งการตอบสนองความเข้มข้น

ด้านการใช้งานหลัก ๆ ได้แก่

• การติดตามสิ่งแวดล้อมการประเมินปริมาณซัลฟาตในน้ําดื่ม น้ําบนผิว และน้ําเสีย
• การวิเคราะห์ดินการวัดซัลเฟตละลายสําหรับการจัดการการเกษตร
• อุตสาหกรรมอาหาร:การตรวจพบสารเสริมซัลฟาตในอาหารแปรรูป
• ยา:การวิเคราะห์สกปรกซัลฟาตในยา
• กระบวนการอุตสาหกรรม:การควบคุมปริมาณซัลฟาตในงานผลิตกระดาษ, ผ้าและสารเคมี

สํานักงานสิ่งแวดล้อมดําเนินการติดตามน้ําแม่น้ําโดยใช้การทดสอบแบเรียมคลอริด โดยมีการวิเคราะห์ตัวอย่างห้าตัวในสามสําเนา:

การวิเคราะห์เปิดเผยว่า:

• ความซื่อสัตย์สูงของข้อมูลที่มีค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานต่ํา
• ความแตกต่างทางพื้นที่ที่สําคัญของปริมาณซัลฟาต
• ค่าทั้งหมดที่ต่ํากว่า 250 mg/L มาตรฐานน้ําดื่ม

ถึงแม้ว่าจะมีความก้าวหน้าในเทคโนโลยีวิเคราะห์ แต่การทดสอบแบเรียมคลอริดยังคงถูกใช้อย่างแพร่หลายในการตรวจหาซัลเฟต เนื่องจากความเรียบง่าย, ประหยัดและมีความน่าเชื่อถือเมื่อรวมกับเทคนิควิเคราะห์ข้อมูลที่ทันสมัย, วิธีคลาสสิคนี้ยังคงให้ความรู้ที่มีค่าสําหรับการคุ้มครองสิ่งแวดล้อม, ความปลอดภัยของอาหาร, และการควบคุมคุณภาพอุตสาหกรรม