Biochemický ústav LF MU
1
IONTY V PITNÉ VODĚ
Voda vyskytující se v přírodě obsahuje směs rozpuštěných solí a sloučenin. Pitnou vodou se rozumí
taková voda, jejíž fyzikálně-chemické vlastnosti nepředstavují ohrožení zdraví. Ukazatelé zdravotní
nezávadnosti a čistoty pitné vody jsou podrobně specifikovány ve vyhlášce Ministerstva zdravotnictví
ČR 252/2004 Sb.
Hodnota ukazatele jakosti pitné vody, jejíž překročení obvykle nepředstavuje akutní zdravotní riziko,
se označuje jako mezní hodnota. Nejvyšší mezní hodnotou se rozumí hodnota ukazatele jakosti pitné
vody, v důsledku jejíhož překročení je vyloučeno použití vody jako pitné.
Řada iontů přítomných ve vodě je pro lidský organismus velmi důležitá, některé jsou však nežádoucí,
při vyšších koncentracích toxické. Z iontů se sledují v pitné vodě např. ionty Ca2+
(samotně nebo spolu
s ionty Mg2+
), Fe3+
, NH4
+
, NO2
−
a NO3
−
.
Dusičnany nejsou samy o sobě toxické, zčásti jsou však mikroflórou ústní dutiny, při některých
infekcích i střevní mikroflórou, redukovány na toxické dusitany. U kojenců konverze dusičnanů na
dusitany probíhá téměř v celém trávicím traktu, proto bývá daleko účinnější. Tato skutečnost může být
významná při požití většího množství dusičnanů. Přijatelný denní příjem je 4–5 mg NO3
−
/kg tělesné
hmotnosti, přitom podíl příjmu pitnou vodou by měl být průměrně 30 %.
Nejvyšší mezní hodnota NO3
−
pro pitnou vodu je 50 mg/l. Voda pro kojence z pohledu prevence
vzniku dusičnanové alimentární methemoglobinaemie může obsahovat jen do 15 mg NO3
−
/l.
V potravě je nejvyšší obsah dusičnanů v některých druzích zeleniny (zvláště kořenové), kde často
přesahuje hodnotu 1000 mg/kg.
Vysoká koncentrace dusičnanů ve vodním zdroji je důsledek používání vysokých dávek dusíkatých
hnojiv v zemědělství nebo signalizace průniku vody vrstvami se značnou úrovní biologických dějů
a tedy i značná pravděpodobnost bakteriální kontaminace.
Dusitany jsou toxické (pro člověka od několika desítek miligramů), způsobují kromě jiného oxidaci
hemoglobinu na hemiglobin (methemoglobin) nebo reagují v trávicím traktu, především v žaludku, se
sekundárními aminy, resp. amidy přijatými potravou za vzniku N-nitrosoaminů (nitrosaminů), resp.
N-nitrosoamidů (nitrosamidů), z nichž řada je silně karcinogenní. Vznik nitrosaminů/nitrosamidů je
silně potlačen při současném podání vitaminu C per os.
Dle vyhlášky nejvyšší mezní hodnota NO2
−
pro pitnou vodu je 0,5 mg/l. Obsah NO2
−
v pitné vodě na
výstupu z úpravny vody však musí být nižší než 0,1 mg/l.
Přítomnost dusitanů ve vodě znamená zpravidla značné znečištění vody při jejím prostupu vysoce
biologicky aktivními vrstvami (žumpy, kanalizace, hnojiště).
Amoniak je toxický, jeho obsah závisí na hodnotě pH. Při hraniční hodnotě pH 8,5 pro pitnou vodu je
poměr mezi NH3/NH4
+
přibližně 1/10. Přítomnost kationtů NH4
+
(nebo amoniaku v alkalických
vodách) je většinou ukazatelem hrubého znečištění pitné vody produkty rozkladu dusíkatých
organických látek, hlavně proteinů a močoviny (průsaky z kanalizace, žump, silážních jam, aj.).
Koncentrace NH4
+
v pitné vodě nesmí přesahovat 0,5 mg/l, volného amoniaku 0,01 mg/l.
Mezní hodnota NH4
+
pro pitnou vodu je 0,5 mg/l.
Biochemický ústav LF MU
2
IONTOVĚ SELEKTIVNÍ ELEKTRODY
Iontově selektivní elektrody (ISE) slouží k měření aktivity, popřípadě koncentrace iontů v roztoku.
Jedná se o membránové elektrody s velmi dobrou selektivitou pro specifický ion. Membrána je
obvykle umístěna na konci trubice, v které je zabudována vnitřní referentní elektroda. ISE spolu
s vnější referentní elektrodou, které jsou ponořeny do měřeného roztoku, vytváří elektrochemický
článek.
Protože potenciál vnitřní a vnější referentní elektrody je za daných experimentálních podmínek
nezávislý na složení měřeného roztoku, jakákoliv změna elektromotorického napětí článku (EMN) je
dána změnou membránového potenciálu ISE.
Membránový potenciál vzniká na membráně propustné
pouze pro daný typ iontu, která odděluje dva roztoky
s rozdílnou iontovou aktivitou. Poněvadž aktivita daného
iontu na jedné straně membrány (uvnitř elektrody) je
konstantní, výsledný potenciál ISE závisí lineárně na
logaritmu aktivity daného iontu ai
(s nábojovým číslem zi) v analyzovaném roztoku. Tuto
závislost popisuje Nernstova rovnice:
ia
Fz
RT
E
i
lnkonst.
ISE

Pro teplotu 25 °C a po převodu přirozeného logaritmu na dekadický, lze uvedený vztah pro potenciál
ISE v milivoltech zjednodušit:
ia
z
E
i
log
16,59
konst.
ISE

Měření EMN probíhá za rovnovážných podmínek, tj. za situace, kdy článkem neprotéká žádný proud
(proto se pro měření EMN používá voltmetr s vysokým vstupním odporem, vyšším než 109
).
Rovnovážné podmínky znamenají, že rychlost přestupu daného iontu z membrány do roztoku je stejná
jako rychlost jeho přestupu z roztoku na membránu.
Ionty, pro které je daná membrána nepropustná (neselektivní), nemají žádný vliv na membránový
potenciál elektrody. Ve skutečnosti neexistuje taková membrána, která by byla 100% selektivní pro
jeden typ iontů a pro ostatní typy iontů neselektivní. Membránový potenciál je dán především
aktivitou tzv. primárního iontu, ale do jisté míry též ostatními (sekundárními) ionty přítomnými
v roztoku.
Vliv interferujících iontů na výsledný potenciál ISE popisuje Nicolského rovnice, pro teplotu 25 °C platí:
)
y
.
iyi(log
i
16,59
konst.
ISE
aka
z
E 
kde zi je nábojové číslo stanovovaného iontu, ki,y je koeficient selektivity pro ionty i a y, ai je aktivita stanovovaného iontu,
ay je aktivita interferujícího iontu.
Koeficient selektivity kiy je jednou ze základních charakteristik ISE. Čím nižší je hodnota koeficientu selektivity, tím méně
příslušný ion interferuje.
Elektrochemický článek tvořený ISE
Biochemický ústav LF MU
3
Typy iontově selektivních membrán
 Sklo speciálního složení (tzv. skleněná membrána reagující na aktivitu H+
, Na+
, NH4
+
, Cl−
);
 Nerozpustná anorganická sůl vykazující určitou vodivost (tzv. pevná membrána, např. LaF3
reagující na aktivitu F−
);
 Iontoměnič imobilizovaný do polymeru – často PVC nebo PE (tzv. matriční membrána, např.
ISE reagující na Ca2+
, NO3
−
);
 Iontoměnič rozpuštěný v rozpouštědle nemísitelném s vodou a adsorbovaný na speciální filtr
(tzv. tekutá membrána).
Pomocí ISE lze stanovit i sloučeniny neiontové povahy: mezi elektrodu a analyzovaný roztok je
umístěn elektrolyt, ve kterém probíhá chemická reakce nebo se mění chemická rovnováha, které se
účastní ion měřený ISE. Na tomto principu jsou založeny plynocitlivé kombinované elektrody (plynové
elektrody, plynové sensory), které jsou citlivé na koncentraci plynu rozpuštěného ve vodném
prostředí. ISE je v kontaktu s elektrolytem, který je od měřeného roztoku oddělen membránou
propustnou pro daný plyn. Pokud analyzovaný plyn v elektrolytu kombinované elektrody vyvolává
změny pH (např. NH3 nebo CO2), používá se pro detekci změny pH skleněná elektroda. U elektrody
pro amoniak je mezi plynopropustnou membránou a skleněnou elektrodou roztok NH4Cl. Při ponoření
elektrody do analyzovaného roztoku s amoniakem dochází v elektrolytu k posunu rovnováhy, která se
projeví změnou hodnoty pH: NH3 + H2O  NH4
+
+ OH−
. Podobně u elektrody pro oxid uhličitý, kde
elektrolytem je hydrogenuhličitan sodný, dochází v závislosti na koncentraci CO2 v analyzovaném
roztoku, ke změně pH v elektrolytu: CO2 + H2O  HCO3
−
+ H+
.
Jiným příkladem kombinované ISE jsou enzymové elektrody (biosensory), které obsahují enzym
imobilizovaný na povrchu ISE. ISE je volena tak, aby byla citlivá na produkt enzymové reakce.
Selektivita je zajištěna samotným enzymem. Příkladem je použití ureasy pro selektivní detekci
močoviny. Produktem enzymové reakce je amoniak, který může být detekován pomocí kombinované
elektrody pro amoniak nebo pomocí amonium selektivní elektrody.
Způsoby použití ISE
· Přímá potenciometrie (odečtení z kalibračního grafu)
Je jeden z nejčastějších a nejjednodušších postupů použití
ISE. Nejdříve je pomocí kalibračních roztoků zjištěna
odezva ISE a sestrojen kalibrační graf závislosti EMN
článku na aktivitě daného iontu. Lineární rozsah kalibrační
křivky bývá použit pro stanovení aktivity daného iontu
v analyzovaném roztoku. Pouze za podmínek konstantní
iontové síly roztoku platí lineární závislost mezi koncentrací
analytu a měřeným signálem. Na obrázku je uvedena
závislost potenciálu kationtové ISE elektrody v závislosti na
logaritmu koncentrace daného kationtu. U aniontové ISE
potenciál klesá s rostoucí koncentrací aniontu (zi je záporné
číslo).
Závislost ISE na aktivitě kationtu i
Biochemický ústav LF MU
4
Kalibrační graf se nemusí sestrojovat, pokud se zjistí směrnice elektrody S dle vztahu:
)STD1/STD2log()STD2EMNSTD1EMN( ccS 
Koncentrace měřeného iontu lze pak vypočítat podle vztahu odvozeného z Nernstovy rovnice:
S
cc
/)STDEMNVZORKU(EMN
01STDVZORKU


Tento postup zvládá ionometr, který po kalibraci exponenciálně přepočítává měřené napětí přímo na požadované jednotky
(mg/l nebo mmol/l).
· Přídavkové metody
Používají se v případech, že vzorky obsahují významně interferující ionty, které nelze odstranit.
Nejčastěji se jedná o metodu standardního (známého) přídavku, kdy k analyzovanému roztoku vzorku
se vnáší koncentrovanější standardní roztok soli téhož iontu. Méně se užívá opačného řešení, metody
analytického přídavku, kdy se roztok standardní soli obohacuje koncentrovanějším roztokem vzorku.
Pro zjištění koncentrace je třeba vždy dvojího měření. Nejdříve se změří odezva ISE v relativně
velkém objemu vzorku (nebo standardu) a poté se opakuje měření odezvy ISE po přidání mnohem
menšího objemu standardu (nebo vzorku).
· Potenciometrická titrace
Tato metoda je využívána pro detekci bodu ekvivalence při titracích, kdy v blízkosti bodu ekvivalence
dochází k velké změně elektrodového potenciálu. Tyto metody jsou mnohem přesnější než ostatní ISE
metody, protože více závisí na správnosti měření objemu než elektrodového potenciálu. Příkladem je
titrace roztoku, obsahujícím vápenaté ionty, pomocí roztoku Na2EDTA až do bodu úplného odstranění
volných Ca2+
iontů z roztoku.
Desatero hlavních zásad při měření ISE
1. Během měření EMN je nutné plynule míchat analyzovaným roztokem, aby se zabezpečil
dokonalý přísun iontů k membráně ISE.
Rychlost difuze iontů závisí na jejich velikosti. Anionty, které bývají větší, difundují pomaleji než kationty.
2. Použitím tzv. adjustorů iontové síly (roztoky s vysokou iontovou silou indiferentního
elektrolytu) eliminovat rozdíly v iontové síle kalibračního standardu a měřených roztoků.
Odezva ISE závisí na aktivitě daného iontu. Celková iontová síla měřeného roztoku ovlivňuje aktivitní koeficienty.
3. Udržovat konstantní teplotu měřených roztoků.
Na teplotě závisí velikost směrnice kalibrační přímky. Změna o jeden stupeň Celsia vede k chybě větší než 4 %.
4. Pomocí adjustorů pH eliminovat rozdíly v hodnotě pH měřených roztoků.
Některé vzorky vyžadují konverzi analytu pouze na jednu formu pomocí změny pH roztoku, např. NH3/NH4
+. Některé
ionty vykazují rozdílnou aktivitu při různé koncentraci vodíkových iontů v roztoku.
5. Eliminovat interferující látky.
Matrice vzorku může ovlivňovat správnost měření, interferující látky mohou být před vlastní analýzou odstraněny
vhodnou reakcí – vysrážením, převedením na stabilní komplex.
6. Před kalibrací je třeba nechat elektrodu nejméně 15 minut ponořenou do kalibračního roztoku
(kondicionace elektrody), aby došlo k ustavení rovnováhy a k ustálení membránového potenciálu.
Biochemický ústav LF MU
5
7. Při kalibraci ISE je třeba použít nejméně tři kalibrační roztoky o různé koncentraci, pokud
možno tak, aby koncentrace analytu v analyzovaných vzorcích byla uprostřed kalibračního rozsahu.
8. Mezi jednotlivými měřeními je nutno elektrodu oplachovat proudem destilované nebo
deionizované vody. Membránu elektrody nikdy neotírat látkou nebo buničinou. Nejlepší je
kapku vody opatrně setřást, příp. opatrně tampónem odsát.
9. Membrána elektrody musí zůstat vlhká, i když není zrovna používána. Uchovává se na sucho nad
roztokem vody v uzavřené zkumavce. Kombinované ISE lze skladovat ponořené do uchovávacího roztoku.
10. Membrána elektrody nesmí přijít do kontaktu s organickým rozpouštědlem.
ROZPUSTNOST LÁTEK
Rozpustnost tuhých látek závisí na typu rozpouštědla a na teplotě, rozpustnost plynů závisí též na
tlaku. Dobře se rozpouští látky v rozpouštědlech přibližně stejné polarity (similia similibus solvuntur).
Pokud látky při rozpouštění uvolňují/pohlcují teplo, tak se rozpustnost v daném rozpouštědle
s rostoucí teplotou snižuje/zvyšuje a naopak. Pokud rozpouštění není doprovázeno tepelnými
změnami, tak se rozpustnost látek s teplotou výrazně nemění. Rozpustnost solí vícesytných kyselin je
navíc ovlivněna hodnotou pH roztoku. Rozpustnost látek se udává nejčastěji jako maximální množství
látky, které se při dané teplotě rozpustí v určitém množství rozpouštědla za vzniku nasyceného
roztoku, kdy mezi nerozpuštěnou a rozpuštěnou látkou se ustavuje rovnováha:
BnAm(s)  n Bm+
+ m An−
Naprostá většina solí při rozpouštění ve vodě úplně disociuje na ionty. Rozpustnost málo rozpustných
látek je dána tzv. součinem rozpustnosti Ks, který udává maximální hodnotu, jaké může dosáhnout
součin koncentrací obou iontů rozpuštěné látky v roztoku při dané teplotě:
Ks = [Bm+
]n
[An−
]m
Je-li součin aktuálních koncentrací iontů vyšší, z roztoku se vylučuje sraženina soli. Na základě
tabelovaných hodnot součinu rozpustnosti lze vypočítat maximální rozpustnost soli v daném
rozpouštědle při dané teplotě. Z výše uvedeného vztahu vyplývá, že změnou koncentrace i jednoho
z iontů soli lze ovlivnit tvorbu sraženiny.
Biochemický ústav LF MU
6
PRAKTICKÁ ČÁST
Úkol 9.1 Důkaz a stanovení dusičnanů, dusitanů a amonných iontů ve vodě
a) Důkaz přítomnosti dusičnanů ve vodě
Dusičnany oxidují v prostředí koncentrované H2SO4 difenylamin na modře zbarvený produkt. Stejnou
reakci poskytují i dusitany (a to i v prostředí zředěné H2SO4), ty však lze prokázat specifickou
diazotační reakcí (viz úkol 9.1d).
Materiál: Roztok difenylaminu v kyselině sírové (10 g/l, ŽÍRAVINA), konc. kyselina sírová p. a. (ŽÍRAVINA).
Vzorek pitné vody. Plastové pipetky, zkumavky.
Provedení:
 K přibližně 3 ml vzorku vodovodní vody přidejte 1–3 kapky roztoku difenylaminu a opatrně
podvrstvěte asi 1 ml koncentrované H2SO4. Pracujte v digestoři. Pozorujte vznik modrého
zbarvení na rozhraní obou kapalin.
 Stejný pokus zopakujte s deionizovanou vodou. Výsledky porovnejte.
b) Orientační stanovení dusičnanů ve vodě pomocí průkazních proužků
Dusičnany jsou pomocí redukčního činidla, obsaženého v indikační zóně proužku, redukovány na
dusitany. Z dusitanů je silně kyselým pufrem vytěsněna kyselina dusitá, která diazotuje aromatický
amin. Jeho kopulací s N-(1-naftyl)-ethylendiaminem vzniká červenofialově zbarvená azosloučenina.
Intenzita zabarvení zóny je úměrná koncentraci dusičnanů přítomných ve vzorku. Jsou-li ve vzorku
přítomny vedle dusičnanů i dusitany, zbarvení zóny odpovídá jejich součtu.
Materiál: Proužky na průkaz dusičnanů, např. Nitrotest. Vzorek pitné vody, zkumavky.
Provedení:
 Proužek smočte ve vzorku analyzované vody a zbarvení indikační zóny porovnejte po
2 minutách s barevnou stupnicí na obalu.
c) Stanovení dusičnanů ve vodě pomocí dusičnanové iontově selektivní elektrody
Měrnou částí dusičnanové iontově selektivní elektrody (ISE) je pevná plastová membrána, ve které je
jako změkčovadlo rozpuštěn ionofor citlivý na NO3
ionty.
ISE mění svůj membránový potenciál
podle Nicolského rovnice, tzn. úměrně logaritmu aktivity dusičnanových iontů aNO3
- v roztoku
v rozmezí 10−6
– 10−1
mol/l, pro teplotu 25 ºC platí:
)(log16,59konst.
yy
-
3
NO
-
3
NOISE
akaE  
Při použití přímé potenciometrie musí pro dostatečnou přesnost měření platit:
aNO3
− >> (kNO3
-,y ay).
Biochemický ústav LF MU
7
Pokud není splněna výše uvedená podmínka, je nutno interferující ionty odstranit, např. vysrážením
nebo maskováním v komplexu. Interferující ionty pro dusičnanovou ISE klesají v řadě:
ClO4
>>
I>
Br>>
HCO3
>
NO2
>
Cl>>
H2PO4
,
SO4
2-
.
Interferující ion y kNO3
-, y
Interferující ion y kNO3
-, y
ClO4
−
103
Cl−
5,0∙10−3
HCO3
−
4,1∙10−2
SO4
2−
< 10−5
NO2
−
3,6∙10−2
H2PO4
−
< 10−5
Membrána je velmi citlivá na lipofilní látky, které membránu nenávratně poškozují.
Měří se elektromotorické napětí EMN nezatíženého galvanického článku tvořeného kombinovanou
dusičnanovou elektrodou, kdy vnější referentní argentchloridová elektroda s dvojitým solným
můstkem s roztokem K2SO4 jako můstkovým elektrolytem (síranové ionty neovlivňují potenciál
dusičnanové ISE) tvoří jeden celek.
Materiál: Série kalibračních roztoků KNO3 s upravenou iontovou silou a pH (pro stanovení ve vodovodní vodě je vhodné
rozpětí 1∙10- 3 – 1∙10- 4 mol/l). Ionometr, dusičnanová iontově selektivní elektroda - před měřením ponořena asi
1 h do roztoku NaNO3 (1∙10- 3 mol/l). Uchovávání elektrod do dalšího dne: opláchnutou ISE
uchovávat ve svislé poloze v uzavřené plastové zkumavce nad hladinou deionizované vody. Vzorek vody.
Fosfátový pufr (0,1 mol/l KH2PO4, pH 4,0). Dávkovač (10 ml), plastové kádinky.
Provedení: ÚKOL SE PROVÁDÍ POUZE DEMONSTRČNĚ
 Změřte elektromotorické napětí kalibračního roztoku NO3
a
potenciometrem
CALIBRATION nastavte na displeji hodnotu shodnou s hodnotou v kalibračním grafu.
 Opláchněte elektrody deionizovanou destilovanou vodou.
 Analyzované vzorky vody zřeďte fosfátovým pufrem v poměru 1:1.
Ředění vzorků vody je nutné pro úpravu iontové síly a zároveň pH (odstranění interferujících HCO3
-).
 Proměřte elektromotorické napětí analyzovaného vzorku vody.
 Po skončení měření opláchněte elektrody a ponořte je do kalibračního roztoku.
 1. Z kalibračního grafu odečtete hodnotu log c(NO3
)
a přepočtete obsah NO3
iontů
na hmotnostní
koncentraci (M(NO3
)
= 62 g/mol). Hodnotu srovnejte s hodnotami přípustnými.
 2. Jaká je teoretická odezva dusičnanové ISE při teplotě 25 °C, pokud se zvýší koncentrace
dusičnanových iontů z hodnoty 0,01 mmol/l na 0,1 mmol/l?
 3. Jaká je teoretická odezva vápenaté ISE při teplotě 25 °C, pokud se zvýší koncentrace iontů Ca2+
z hodnoty 0,01 mmol/l na 0,1 mmol/l?
Biochemický ústav LF MU
8
d) Důkaz dusitanů
Specifickou a velmi citlivou reakcí na důkaz dusitanů je diazotační reakce, při níž reaguje dusitan se
sulfanilovou kyselinou v prostředí octové kyseliny za vzniku diazoniové soli, která kopuluje s
1-naftylamin-7-sulfonátem za vzniku červenofialového azobarviva:
Metodu lze využít i ke kvantitativnímu fotometrickému stanovení dusitanů.
Materiál: Roztok dusitanu (0,01 mol/l), roztok sulfanilové kyseliny (20 mmol/l v octové kyselině 2 mol/l), roztok
1-naftylamin-7-sulfonátu (5 mmol/l v octové kyselině 2 mol/l). Vzorek vyšetřované vody. Plastové pipetky,
zkumavky.
Provedení:
 Do zkumavky odměřte cca 1 ml testovaného roztoku.
 Poté přidejte stejný objem roztoku sulfanilové kyseliny, obsah zkumavky promíchejte.
 Po 1–2 minutách přidejte přibližně 1 ml roztoku 1-naftylamin-7-sulfonátu, promíchejte.
 Vyhodnoťte zbarvení roztoku.
 Jako testovaný roztok použijte: a) roztok dusitanu; b) demi-vodu; c) vodu z vodovodu.
e) Vlastnosti a důkaz amonných iontů
Na důkaz iontů NH4
+
lze použít Nesslerovo činidlo (alkalický roztok K2[HgI4]). Reakce je využívána
i k fotometrickému stanovení amoniaku a amonných solí.
Materiál: Nesslerovo činidlo (50 g KI a 150 g NaOH rozpuštěno v nasyceném roztoku HgCl2 a doplněno na 1 litr).
Roztoky NH4Cl, NaOH (2 mol/l). Červený lakmusový papírek. Vzorek vyšetřované vody. Plastové pipetky,
zkumavky.
Testovaný roztok Zbarvení Hodnocení testu
Roztok dusitanu Pozitivní test
Demi-voda
Vodovodní voda
- H+
H2N
HO3S
N SO3HN
NH2
HO3S
+
SO3H
N N+
SO3H
N N+
+ H+
HNO2+
SO3H
NH2
+ 2 H2O
Biochemický ústav LF MU
9
Provedení:
Vytěsnění NH3 z amonné soli silným hydroxidem
 Odměřte do zkumavky přibližně 1 ml roztoku NH4Cl a přidejte stejný objem roztoku NaOH.
 K ústí zkumavky vložte lakmusový papírek navlhčený demi-vodou.
 Obsah zkumavky zahřívejte v dlani.
 Pozorujte změnu zabarvení lakmusového papírku.
Důkaz amonných iontů Nesslerovým činidlem
 Do zkumavky odměřte cca 1 ml testovaného roztoku.
 Poté přidejte několik kapek Nesslerova činidla, obsah zkumavky promíchejte.
 Popište vzhled roztoku ve zkumavce.
 Jako testovaný roztok použijte: a) roztok NH4Cl; b) demi-vodu; c) vodu z vodovodu.
 4. Doplňte rovnici reakce: NH4Cl + NaOH  . . . . . + . . . . . + . . . . . 
Úkol 9.2 Vlastnosti a reakce aniontů kyseliny fosforečné
Kyselina trihydrogenfosforečná je trojsytná kyselina (pKA1 = 2,1; pKA2 = 7,2; pKA3 = 12,3). Z hodnot
pKA vyplývá, že do 1. stupně disociuje jako středně silná, do
2. stupně jako slabá a 3. stupně jako velmi slabá kyselina. Je
stálá, nemá oxidační vlastnosti. V roztocích fosforečnanů
existují v závislosti na pH ionty H2PO4
jen
za kyselé a
neutrální reakce, ionty HPO4
2v
roztocích mírně kyselých až
alkalických a ionty PO4
3pouze
ve značně alkalických
roztocích. Okyselením roztoků přechází fosforečnany na
hydrogenfosforečnany a dihydrogenfosforečnany, alkalizací
se posunuje rovnovážný stav až k fosforečnanům PO4
3-
:
H3PO4  H2PO4
−
 HPO4
2−
 PO4
3−
Změny probíhající v roztocích fosforečnanů v závislosti na
pH vystihuje titrační křivka kyseliny fosforečné.
Materiál: Roztoky Na3PO4, CaCl2 (cca 0,1 mol/l), roztok NaOH (2 mol/l), roztok CH3COOH (2 mol/l). Univerzální
indikátorové papírky pH 0–12, plastové pipetky, zkumavky.
Testovaný roztok Výsledek testu Hodnocení testu
Roztok NH4Cl Pozitivní test
Demi-voda
Vodovodní voda
Titrace 0,1M-H3PO4 (25 ml) pomocí 0,1M-NaOH
H+
H+
H+
pK1 pK2 pK3
Biochemický ústav LF MU
10
Provedení:
 K přibližně 1 ml roztoku Na3PO4 přidejte asi 1/3 objemu (~0,3 ml) roztoku CaCl2. Obsah
zkumavky protřepejte. Změřte papírkem pH.
 Ke vzniklé sraženině přidejte po kapkách roztok octové kyseliny tak, aby pH roztoku bylo
přibližně 9 (kontrola indikátorovým papírkem). Po každém přídavku kyseliny promíchejte
obsah zkumavky. Sledujte změny vzhledu sraženiny.
 Pokračujte po kapkách v přídavcích roztoku octové kyseliny do doby, až se sraženina
rozpustí. Po každém přídavku kyseliny promíchejte obsah zkumavky. Změřte pH roztoku.
 Nyní roztok zalkalizujte přídavkem roztoku NaOH, ověřte pomocí pH papírku. Pozorujte
změny ve zkumavce.
 5. Doplňte a vyčíslete iontovou rovnici reakce, která ve zkumavce proběhla. Uveďte pH suspenze.
PO4
3+
Ca2+
 . . . . . . . . . . pH = …
 6. Který typ aniontu kyseliny fosforečné bude převažovat v roztoku při pH = 9?
 7. Doplňte a vyčíslete rovnici reakce, která ve zkumavce proběhla:
Ca3(PO4)2 + H+
(pH~9)  . . . . . . . . . . + Ca2+
pH = …
 8. Zaznamenejte děj rovnicí a uveďte pH roztoku, při němž došlo k rozpuštění sraženiny:
CaHPO4 + H+
 . . . . . . . . . . +Ca2+
pH = …
 9. Uveďte rovnici děj a hodnotu pH suspenze:
Ca2+
+ H2PO4
+
OH
. . . . . . . . . . + . . . . . . . . . . pH = …
 10. Které anionty od kyseliny fosforečné budou přítomny v moči při pH 5,8; který z nich bude
převládat?
Úkol 9.3 Vlastnosti a reakce aniontů kyseliny uhličité
Kyselina uhličitá je velmi nestálá, slabá kyselina (pKA1
'
= 6,4; pKA2
'
= 10,3). Z roztoku ji lze úplně
vypudit zahřáním ve formě CO2.
Materiál: Roztoky NaHCO3, Na2CO3, CaCl2 (cca 0,1 mol/l), roztoky HCl, CH3COOH (2 mol/l). Plastové pipetky,
zkumavky.
Provedení:
 K přibližně 1 ml roztoku CaCl2 ve zkumavce přidejte stejný objem roztoku: a) Na2CO3
b) NaHCO3
 Promíchejte a pozorujte změny ve zkumavkách.
 Do obou zkumavek přidejte několik kapek zředěné kyseliny chlorovodíkové. Pozorujte průběh reakce
ve zkumavce.
Biochemický ústav LF MU
11
 11. Vyčíslete a doplňte iontové rovnice reakcí: a) Ca2+
+ CO3
2−
 . . . pH = …
b) Ca2+
+ HCO3
−
 . . . + . . . pH = …
c) CO3
2−
+ 2 H+
 . . . . .  . . . . . + H2O
d) HCO3
−
+ H+
 . . . . .  . . . . . + H2O
 12. Z výsledků odvoďte poznatky o rozpustnosti uhličitanu a hydrogenuhličitanu vápenatého.
 13. Na základě Brønstedovy teorie vysvětlete, proč lze slabší kyselinu vytěsnit z její soli pomocí
silnější kyseliny.
Úkol 9.4 Rozpustnost iontových sloučenin
 14. Doplňte tabulku rozpustnosti iontových sloučenin ve vodě za pokojové teploty:
Sloučeniny Rozpustné ve vodě Nerozpustné ve vodě
Soli alkalických kovů všechny žádné
Dusičnany … …
Chloridy ostatní AgCl, Hg2Cl2, PbCl2
Sírany ostatní …
Hydrogenuhličitany a dihydrogenfosforečnany … …
Uhličitany, hydrogenfosforečnany, fosforečnany … ostatní
Hydroxidy a sulfidy … ostatní
Termín „rozpustný“ / „nerozpustný“ odpovídá rozpustnosti větší než 0,1 mol/l / menší než 0,01 mol/l.