Сульфат-іони є середніми солями сірчаноїкислоти. Багато з подібних з'єднань добре розчинні у воді. При нормальних умовах речовини знаходяться в твердому агрегатному стані, мають світлим забарвленням. Багато сульфат-іони мають осадочні походження, вони є морськими і озерними хімічними опадами.
Кристалічна структура допускає змісткомплексних аніонів SO42-. Як поширених з'єднань можна виділити двовалентні сульфати металів. Наприклад, сульфат-іони, об'єднуючись з катіонами кальцію, барію, стронцію, утворюють нерозчинні солі. Ці опади є мінералами, існують у вільному вигляді в природі.
Крім того, сульфат-іон утворюється придисоціації солей, тому такі іони містяться в поверхневих водах. Основним джерелом таких з'єднань є процеси хімічного окислення сульфідів і сірки.
У істотних кількостях сульфат-іони потрапляють у водойми при відмирання живих організмів, окисленні наземних і водних рослинних істот. Крім того, вони знаходяться в підземних стоках.
У істотному кількості сульфат-іон утворюється в промислових і сільськогосподарських стоках.
Маломінералізована вода характеризуєтьсянаявністю іонів SO42-. Є й стійкі форми таких сполук, які позитивно впливають на мінералізацію питної води. Наприклад, сульфат магнію є нерозчинним з'єднанням, яке накопичується в воді.
Якщо аналізувати сульфат-іон у воді, необхідновідзначити його важливість для повноцінного кругообігу в природі сірки і її сполук. Завдяки впливу сульфатредуцирующих бактерій, без доступу кисню повітря, відбувається його відновлення до сірководню і сульфідів. У зв'язку з присутністю в грунтових водах кисню здійснюється повторне перетворення цих речовин в сульфати.
Під дією сульфатредуцирующих бактерій і привідсутності кисню вони відновлюються до сульфідів і сірководню. Але як тільки в природній воді з'являється кисень, знову окислюються до сульфатів.
У дощовій воді концентрація іонів SO42- досягає 10 мг на кубічний дециметр. Для прісних вод такий показник становить близько 50 мг на дм3. У підземних джерелах кількісний вміст сульфатів істотно вище.
Для поверхневих вод характерна залежністьміж порою року і процентним вмістом іонів сірчаної кислоти. Крім того, на кількісний показник впливає господарська діяльність людини, відновлювальні та окислювальні процеси, що відбуваються в живій природі.
Сульфати істотно впливають наякість питної води. Їх підвищена концентрація негативно позначається на органолептичних показниках. Вода набуває солонуватий смак, підвищується її каламутність. Підвищений вміст таких аніонів негативно позначається на фізіологічних процесах, що протікають в людському організмі. Вони погано всмоктуються в кров з кишечника. При підвищених концентраціях вони дають проносний ефект, порушують процеси травлення.
Вдалося встановити негативний впливсульфатів на волосся, подразнює слизову оболонку очей і шкіри. У зв'язку з небезпекою, яку вони представляють для людського організму, важливо визначити сульфат-іони, вжити своєчасних заходів щодо зниження їх кількості у питній воді. За нормативами вони не повинні перевищувати 500 мг на кубічний дециметр.
В основі лабораторних досліджень лежитьякісна реакція на сульфат-іон з трилоном Б. Титрування здійснюється за ГОСТом 31940-12, встановленому для SO42-. Для проведення лабораторних експериментів, пов'язаних з виявленням змісту сульфат-аніонів в питній та стічній воді, готують розчини хлориду барію із заданою концентрацією (0,025 моль на дм3). Крім того, для аналізу необхідні розчини: солі магнію, аміачний буферний, трилону Б, азотнокислого срібла, індикатора еріохрома Т чорного.
Лаборант використовує конічну колбу, місткістьякої становить близько 250 мл. У неї за допомогою піпетки вносять 10 мл розчину магнієвої солі. Далі в аналізовану колбу додають 90 мл дистильованої води, 5 мл буферного аміачного розчину, кілька крапель індикатора, здійснюють титрування за допомогою розчину динатрієвої солі ЕДТУ. Процес здійснюється до тих пір, поки не відбудеться зміна кольору на синій з червоно-фіолетового.
Далі визначається кількість розчинудинатриевой солі ЕДТУ, який буде потрібний для титрування. Для отримання достовірного результату бажано повторити процедуру 3-4 рази. Використовуючи коефіцієнт поправки, проводять кількісне обчислення змісту сульфат-аніонів.
Здійснюється одночасний аналіз двох проб,мають обсяг по 100 мл. Необхідно брати конічні колби, розраховані на 250 мл. У кожну з них лаборант вносить по 100 мл аналізованої проби. Далі в них додають по 2-3 краплі концентрованої соляної кислоти, 25 мл хлориду барію, ставлять колби на водяну баню. Нагрівання здійснюється протягом 10 хвилин, потім необхідно залишити аналізовані проби на 60 хвилин.
Потім проводиться фільтрування проб так, щоб нафільтрі не виявилося осаду сульфату барію. Фільтр промивають дистильованою водою, перевіряють відсутність в розчині хлорид-іонів. Для цього періодично проводять якісну реакцію з розчином нітрату срібла. Якщо з'явилося помутніння, це свідчить про наявність в розчині хлоридів.
Потім поміщають фільтр в колби, де проводилосяосадження. Після додавання 5 мл аміаку помішують вміст колби скляною паличкою, фільтр розгортають, розправляють по дну. З розрахунку на 5 мг аналізованих іонів додають в воду 6 мл динатриевой солі ЕДТУ. Вміст нагрівають на водяній бані, потім на електричній плитці кип'ятять до повного розчинення осаду, який потрапив у воду разом з фільтром.
Тривалість нагрівання не повинна перевищувати п'яти хвилин. Для підвищення якості проведеного аналізу необхідно періодично помішувати скляною паличкою вміст колби.
Після охолодження проби до неї доливають 50 млдистильованої води, 5 мл буферного аміачного розчину, кілька крапель спиртового розчину індикатора. Далі здійснюється титрування надлишком динатриевой солі ЕДТУ розчину сульфату або хлориду магнію до появи стійкого лілового відтінку.
Натрій, калій, сульфат-іони утворюються встічній воді не тільки через різноманітних природних процесів, але і як результат господарської діяльності людини. Для того щоб вода, яка використовується для живлення, не чинила негативного впливу на живі організми, необхідно стежити за кількісним вмістом в ній різних аніонів та катіонів.
Наприклад, при проведенні титрування проб трилономБ можна провести кількісні розрахунки змісту в пробах сульфат-аніонів, вжити конкретних заходів щодо зниження цього показника (в разі необхідності). У сучасних аналітичних лабораторіях також проводиться виявлення в пробах питної води катіонів важких металів, аніонів хлору, фосфатів, патогенних мікроорганізмів, які надають при перевищенні допустимих концентрацій негативну дію на фізичне та емоційне здоров'я людини.
За результатами таких лабораторних дослідів ічисленних досліджень хіміки-аналітики роблять висновок про придатність води до вживання або про необхідність її додаткового очищення, застосування спеціальної системи фільтрації, заснованої на хімічному очищенню води.
