CUPRINS:

1. Introducere 2

2. Caracteristici ale plumbului 2

2.1. Diagramele de fază ale solubilităţii plumbului 4

3. Metode de analiză instrumentale 5

3.1. Metoda spetrofotometrică de absorbţie atomică în flacără 5

3.2. Metoda colorimetrică cu ditizona 8

4. Metode clasice de determinare a plumbului 13

5.Concluzii 14

6.Bibliografie 15

1.INTRODUCERE

Pe Pământ, nu există organism vegetal sau animal care să poată supravieţui în absenţa apei. Ca

urmare, apa are o importanţă covârşitoare pentru existenţa vieţii.

Hidrosfera, componentă importantă a mediului înconjurător, este un sistem în continuă mişcare şi

caracterizat de proprietăţi specifice printre care şi capacitatea de a dizolva diferite substanţe.

Datorită acestei proprietăţi, apa acumulează o serie de compuşi pe care nu îi conţine în mod

natural, precum şi substanţe în concentraţii mult mai mari decât cele obişnuite.

Plumbul anorganic ajunge în apă în stare de oxidare +2 şi provine din surse de poluare

industriale şi exploataţii miniere. Plumbul din benzina cu plumb (adaos de tetraetil plumb pentru

creşterea cifrei octanice) constituie sursa majoră a plumbului atmosferic şi terestru din care o

mare parte ajunge eventual şi în sistemul apelor naturale. La aceste surse de poluare se pot

adăuga zăcăminte cu minereuri de plumb care în unele locaţii pot contribui la prezenţa plumbului

în apele naturale.

2. CARACTERISTICI

Plumbul este un element din grupa a IV-a principală, având simbolul Pb (din lat.plumbum) şi

numărul atomic 82. Plumbul este un metal moale, maleabil şi face parte din categoria metalelor

grele. După ce este proaspăt tăiat, plumbul metalic prezintă o

culoare alb-albăstrui, dar imediat ce este expus la soare,

culoarea sa îşi pierde luciul, aşa cum se poate observa in

fig.1, transformându-se într-o culoare gri închis. Când este

topit într-un lichid, plumbul are un luciu de culoarea crom-

argintie.

1

Figure 1. PlumbFig. 1 Plumb

Comparativ cu alte metale grele, plumbul are conductivitate electrică scăzută; este foarte

rezistent la coroziune şi de aceea, este folosit la construcţia clădirilor.

Tabel 1. Proprietăţi fizice ale plumbului

Stare de agregare Solid

Densitate 11.34 g*cm−3

Punct de fierbere 600.61 K, 327.46°C, 621.43°F

Punct de topire 2022 K, 1749°C, 3180°F

Capacitatea calorică specifică (25°C) 26.650 J*mol−1*K−1

Plumbul se foloseşte in construcţia de clădiri, la bateriile cu plumb acide, la fabricarea

glonţurilor, face parte din încărcătura sudurilor, este parte componentă din aliajele pentru cositor,

din aliajele fuzibile şi de asemenea, se utilizează la sistemele de apărare împotriva radiaţiilor.

2

2. Diagrama de fază a solubilităţii plumbului:

Sulfatul de plumb (II) este slab solubil în apă, după cum se poate observa în fig.2. În această

diagrama se arată adiţionarea ionilor sulfat (SO42−¿ ¿) la o soluţie de Pb2+¿ ¿ de concentraţie 0.1M.

pH-ul soluţiei este 4.5, ceea ce înseamnă că această concentraţie de Pb2+¿ ¿ nu poate ajunge

niciodata la 0.1M, din cauză că se formează hidroxid de plumb(II). Se poate observa că

solubilitatea soluţiei de Pb2+¿ ¿ scade la 10 000, iar ionii de sulfat ajung la concentraţia de 0.1M.

Fig 1. Dizolvarea Pb2+¿ ¿ in soluţie apoasă în funcţie de ionii sulfat

3

3. Metode de analiză instrumentale

3.1. METODA SPECTROFOTOMETRICÃ DE ABSORBŢIE ATOMICÃ

ÎN FLACÃRÃ:

Principiul metodei:

Proba de apă potabilă este aspirată în flacăra de aer-acetilenă a spetrofotometrului de absorbţie

atomică. Conţinutul de plumb se determină prin măsurarea absorbanţei radiaţiei emise de o

lampă cu catod cavitar de plumb, la lungimea de undă de 217 nm sau la 283.31 nm (unde

efectele de interferenţă prin împrăştierea radiaţiei specifice sunt mai scăzute).

Aparatură:

Spetrofotometrul de absorbţie atomică este prevăzut cu următoarele anexe:

lampă cu catod cavitar de plumb;

arzător alimentat cu aer-acetilenă;

butelie cu acetilenă;

butelie sau compresor pentru aer comprimat;

debitmetre pentru măsurarea debitului de gaze.

Reactivi:

4

Fig.4 Spectrofotometru de absorbţie atomică

-Acid azotic;

-Plumb, soluţii etalon:

-a) soluţie de bază: într-un balon cotat de 1000cm3 se introduce plumb metalic, se dizolvă acid

azotic şi se aduce la semn cu apă bidistilată sau, într-un balon cotat de 1000cm3 se introduce o

cantitate mică de azotat de plumb (uscat 2h la 105°C şi răcit în exsicator), se dizolvă în apă

bidistilată, se adaugă acid azotic şi se aduce la semn cu apă bidistilată.

1cm3 soluţie de bază conţine 1 mg plumb.

Soluţia se păstrează în flacoane de polietilenă.

-b) Soluţie de bază: se prepară din soluţia de bază astfel încât 1 cm3 să conţină 100μg plumb.

Modul de lucru:

Se stabileşte punctul zero al aparatului aspirând apă bidistilată în flacăra aer-acetilenă

(observaţie:punctul zero al aparatului se stabileşte înainte de fiecare citire). Proba prelucrată este

aspirată în flacără şi se măsoară absorbanţa atomilor de plumb. Se citeşte pe curba de etalonare

concentraţia de plumb corespunzătoare absorbanţei obţinute. Se aspiră în flacără proba martor şi

se citeşte pe curba de etalonare concentraţia corespunzătoare absorbanţei obţinute la proba

martor care se scade din absorbanţa probei de analizat.

Trasarea curbei de etalonare:

5

Într-o serie de baloane cotate de 50cm3 se introduc cantităţile de soluţii etalon şi apă bidistilată

menţionate în tabelul 2.

Tabel 2. Cantităţi de soluţii etalon necesare preparării probelor de analizat

Soluţie etalon

de lucru,cm3

0 0.5 1 2.5 5 10

Apă bidistilată,

cm3

50 49.5 49 47.5 45 40

Conţinutul de

plumb,μg/cm3

0 1 2 5 10 20

După omogenizare, soluţiile obţinute se aspiră pe rând în flacăra aparatului, în aceleaşi condiţii

ca şi proba de analizat.

Se trasează curba de etalonare înscriind pe ordonată valorile absorbanţei obţinute, iar pe abscisă

concentraţiile de plumb corespunzătoare, in micrograme pe centrimetru cub.

Calcul:

Conţinutul de plumb se exprimă in miligrame pe decimetru cub apă şi se calculează cu formula:

Plumb = (C−C1 )∗a

V(mg/dm3)

6

Unde:

C- reprezintă concentraţia de plumb din proba concentrată, citită pe curba de etalonare, în

micrograme pe centrimetru cub;

C1- reprezintă concentraţia de plumb din proba martor (proba zero) citită pe curba de etalonare,

în micrograme pe centimetru cub;

a-volumul de probă obţinut prin concentrare, în centimetri cubi;

V-volumul probei de apă luat în lucru, în centimetri cubi.

3.2. METODA COLORIMETRICÃ CU DITIZONA

Principiul metodei:

În soluţie alcalinizată la pH 8-9, plumbul formează cu ditizona (difeniltiocarbazona) un complex

de ditizonat de plumb de coloraţie roz-roşie, a cărei intensitate este proporţionala cu conţinutul

de plumb şi se determină colorimetric la lungimea de undă de 520 nm sau cu filtru verde.

Aparatură şi materiale:

Fotocolorimetru;

Pâlnii de separare de 500cm3 şi 250 cm3;

7

Fig.3 Fotocolorimetru

Hârtie indicator universal de pH.

Reactivi:

-Acid azotic;

-Acid clorhidric;

-Acid citric: 50g de acid citric se dizolvă în 100cm3 apă bidistilată;

-Albastru de timol (timolsulfoftaleină): 0.4g se dizolvă în 100cm3 apă bidistilată;

-Domeniul de viraj: pH 8 - 9.6 (galben-albastru);

-Amoniac, soluţie 25% si 1%;

-Cianură de potasiu, soluţii:

-a) Soluţie 10%: cianură de potasiu se dizolvă în apă bidistilată şi se trece într-o pâlnie de

separare. Se purifică prin extracţii de câte 5cm3soluţie 0.1% de ditizonă, până când culoarea

stratului organic este verde. Se îndepărtează apoi ditizona prin extracţii cu cloroform până ce

stratul colorformic devine incolor. După purificare, soluţia de cianură de potasiu se diluează la

100cm3 cu apă bidistilată.

-b)Soluţie amoniacală: se amestecă amoniac soluţie 25%, soluţie 10% cianură de potasiu, soluţie

10% sulfit de sodiu şi se diluează la 500cm3 cu apă bidistilată.

-Citrat de sodiu, soluţie 30%: citrat de sodiu se dizolvă în apă bidistilată. Pentru purificare

soluţia se trece într-o pâlnie de separare de 500cm3, se adaugă albastru de timol, se alcalinizează

cu amoniac soluţie 1% până la coloraţie albastră şi se fac extracţii cu câte 5cm3 soluţie 0.1%

ditizonă până ce culoarea devine verde persistent.Ditizona se îndepărtează prin extracţii cu

8

cloroform până când stratul cloroformic este incolor.Stratul apos se diluează la 500cm3 cu apă

bidistilată.

-Cloroform;

-Ditizonă;

-Plumb, soluţii etalon:

-a)Soluţie etalon de bază:într-un balon cotat de 1000cm3 se introduce azotat de plumb (uscat 2h

la 105°C şi răcit în exsicator), se dizolvă în câţiva centimetri cubi acid azotic 1% şi se

completează la semn cu acid azotic 1%.

1cm3 soluţie etalon de bază conţine 0.1 mg Pb2+¿ ¿.

Soluţia se păstrează în flacon de polietilenă.

-b)Soluţie etalon de lucru: într-un balon cotat de 500cm3 se introduce soluţie etalon de bază şi se

completează la semn cu acid azotic 1%.

1cm3 soluţie de lucru conţine 0.002 mg Pb2+¿ ¿.

-Sulfit de sodiu, soluţie 10%: 10g sulfit de sodiu se dizolvă în 100cm3 apă bidistilată.

9

Mod de lucru:

Într-o pâlnie de separare de 500cm3 se introduce un volum de probă conform tabelului 3.

Tabel 3. Volume de probă necesare efectuării determinărilor

Volumul probei, cm3 Conţinut Pb2+¿ ¿, mg/dm3

250 Sub 0.050

100 0.050 – 0.500

10 Peste 0.500

Se aduce pH-ul la 2 folosind acid citric. Se adaugă soluţie 0.1% de ditizonă şi se agită 2 min.Se

lasă fazele să se separă şi se îndepărtează stratul cloroformic.Se repetă până când stratul

cloroformic rămâne verde persistent. Stratul cloroformic se îndepărtează, iar stratul apos din

pâlnia de separare se spală cu cloroform până când stratul de solvent rămâne incolor. Stratul

cloroformic de spălare se îndepărtează, iar stratul apos, căruia i se măsoară volumul, se păstrează

pentru determinarea plumbului.

10

Într-o pâlnie de separare de 500cm3 se introduce un volum din proba de apă corespunzător

tabelulul 3, citrat de sodiu şi albastru de timol. Apoi se adaugă soluţie de cianură de potasiu. Se

aduce la pH 8.5 adăugând soluţie de acid citric până la viraj verde.

Se face o extracţie cu soluţie de lucru de ditizonă, se agită timp de un minut, iar stratul

cloroformic care conţine ditizonatul de plumb se trece în altă pâlnie de separare în care s-au

introdus soluţie amoniacală de cianură de potasiu. Plumbul din soluţia apoasă din prima pâlnie

de separare se extrage cu soluţia de lucru de ditizonă, până când stratul cloroformic devine verde

persistent.

Trasarea curbei de etalonare:

Într-o serie de baloane cotate de 50cm3 se introduc cantităţile de soluţii etalon şi apă bidistiltă

menţionate in tabelul 4.

Tabel 4.Cantităţi de soluţii etalon necesare preparării probelor de analizat

Soluţie etalon de lucru,cm3 0 0.5 1 2.5 5 10

Apă bidistilată, cm3 50 49.5 49 47.5 45 40

Conţinutul de plumb, μg/cm3 0 1 2 5 10 20

După omogenizare, soluţiile obţinute se aspiră pe rând în flacăra aparatului, în aceleaşi condiţii

ca şi proba de analizat.

Se trasează curba de etalonare înscriind pe ordonată valorile absorbanţei obţinute, iar pe abscisă

concentraţiile de plumb corespunzătoare, în micrograme pe centimetru cub.

11

Calcul:

Conţinutul de plumb se exprimă in miligrame pe decimetru cub apă şi se calculează cu formula:

Plumb = (C−C1 )∗a

V(mg/dm3)

Unde:

C- reprezintă concentraţia de plumb din proba concentrată, citită pe curba de etalonare, în

micrograme pe centrimetru cub;

C1- reprezintă concentraţia de plumb din proba martor (proba zero) citită pe curba de etalonare,

în micrograme pe centimetru cub;

a-volumul de probă obţinut prin concentrare, în centimetri cubi;

V-volumul probei de apă luat în lucru, în centimetri cubi.

4. METODE CLASICE DE DETERMINARE A PLUMBULUI

Metoda gravimetrică de determinare a plumbului ca PbSO4:

Procedeu. Proba fiind dizolvată conform unei metode evidenţiate, plumbul a precipitat ca

PbSO4 prin adiţia unui exces de acid sulfuric şi ajungându-se la SO3; sulfatul de plumb e filtrat,

în acest timp răcindu-se şi diluându-se proba. Sulfatul de plumb e spălat cu apa ce conţine 10%

acid sulfuric până se elimină impurităţile solubile. Dacă sunt prezenţi sulfaţi insolubili sau silica,

plumbul trebuie purificat. Dacă se ştie că aceste impurităţi sunt absente (aliaje), sulfatul poate fi

12

filtrat direct pe o sită de azbest, într-un creuzet Gooch, uscat, apoi încălzit la temperatură

ridicată, răcit şi in final, cântărit ca PbSO4. În analiza minereurilor se recomandă în general

purificarea sulfatului.

Purificarea sulfatului de plumb. Suflatul de plumb a fost adus în soluţie prin extracţie cu

soluţie de acetat de amoniu concentrat. Excesul de acid acetic este volatilizat prin evaporare, iar

restul este răcit şi diluat cu apă distilată. Se adaugă exces de acid sulfuric,se obţine un precipitat

de sulfat de plumb care se filtrează, se spală apoi cu acid sulfuric diluat şi cu alcool uscat la

110°C.

5. CONCLUZII

Pentru determinarea plumbului din ape se pot folosi atât metode clasice, cum este metoda

gravimetrică, dar şi metode instrumentale, cum sunt: metoda spetrofotometrică de absorbţie

atomică în flacără prevăzută cu catod cavitar de plumb, precum şi metoda colorimetrică cu

ditizonă care utilizează fotocolorimetrul.

Faţă de metodele clasice de analiză chimică, metodele instrumentale prezintă mai multe avantaje,

printre care: rapiditatea determinărilor, se pot utiliza probe în cantităţi mici, pot fi cercetate probe

complexe, aparatele prezintă o sensibilitate ridicată şi dau un grad mare de siguranţă rezultatelor

măsurătorilor.

Însă metodele instrumentale de analiză prezintă şi dezavantaje, precum: costul ridicat al

aparatului de măsurat şi a întreţinerii periodice a aparatului, iar analizele se efectuează numai de

către personal calificat.

13

6. BIBLIOGRAFIE

[1] STAS 6362-85 Apa potabilă - Determinarea plumbului;

[2] Scott W., Standard Methods of Chemical Analysis, ediţia a treia, 1922;

[3] Enciclopedia de Chimie, Vol. 1, Editura ştiinţifică şi enciclopedică, Bucureşti, 2010;

[4] Surpăţeanu M., Elemente de Chimia Mediului, Editura Matrix Rom, Bucureşti, 2004;

[5] http://en.wikipedia.org/wiki/Lead.

14

15