Winklerin titrausmenetelmä, jonka unkarilainen analyyttinen kemisti Lajos Winkler kehitti vuonna 1888, on erittäin tarkka menetelmä liuenneen hapen määrän mittaamiseksi vedessä. Ilman happi liukenee jokiin, järviin ja valtameriin tarjoten happea kaloille ja muille vesieliöille. Hapen määrä näytteessä olevasta vedestä tietystä sijainnista antaa ohjeet siitä, miten paljon elämää vastaava vesistö voi tukea ja kuvaa vesieliöiden tilaa elinympäristö.
Vesiympäristöä tutkivat tutkijat ottavat usein vesinäytteitä ja määrittävät liuenneen hapen määrän muiden testien joukossa. Vaikka on olemassa nykyaikaisia automatisoituja menetelmiä liuenneen hapen mittaamiseksi, Winkler-menetelmä on niin tarkka, että sitä käytetään usein automaattisten instrumenttien tarkistamiseen.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Winkler-titrausmenetelmä mittaa liuenneen hapen määrää vedessä. Se lisää vesinäytteisiin kemikaaleja reagoimaan hapen kanssa muodostaen happoliuoksen. Hapon neutraloimiseksi titrauksella tarvittava neutralointiaineen määrä osoittaa, kuinka paljon happea oli alkuperäisessä näytteessä.
Kuinka Winkler-titrausmenetelmä toimii
Winkler-menetelmä on manuaalinen titrausmenetelmä vesinäytteessä olevan liuenneen hapen määrittämiseksi. Analyysi suoritetaan usein kentällä viivästysten välttämiseksi, jotka voivat johtaa muutokseen veden happipitoisuudessa. Kunnes happi on kiinnitetty kemikaaleja lisäämällä, on tärkeää varmistaa, että vesinäyte ei ole alttiina lisähapen lähteille.
300 ml: n näytteen kanssa työskentelemiseksi 300 ml: n tulpalla varustettu pullo täytetään vesinäytteellä. Kalibroitua pipettiä käyttäen lisätään vesinäytteeseen 2 ml mangaanisulfaattia ja 2 ml alkali-jodidi-atsidia. Pipetti asetetaan aukkoonsa juuri veden pinnan alle, jotta kuplia ei pääse näytteeseen. Sitten pullo suljetaan tulpalla siten, ettei ilmaa jää loukkuun tulpan alle, ja näyte sekoitetaan kääntämällä pulloa useita kertoja. Jos seoksessa on kuplia, näyte heitetään pois ja uusi näyte on valmistettava. Jos vedessä on happea, muodostuu oranssinruskea sakka.
Kun sakka on laskeutunut, pullo käännetään ylösalaisin ja sakka jätetään laskeutumaan uudelleen. Kalibroitua pipettiä käyttämällä lisätään vesinäytteeseen 2 ml väkevää rikkihappoa pitämällä pipettiä vesipinnan yläpuolella. Pullo suljetaan uudelleen ja käännetään ylösalaisin, jotta rikkihappo voi liuottaa sakan. Veden happi on nyt kiinteä, koska se on reagoinut käytettyjen kemikaalien kanssa.
Alkuperäisen näytteen happipitoisuuden määrittämiseksi titrataan osa kiinteän hapen sisältämästä vedestä hapon neutraloimiseksi. Uudessa pullossa 201 ml näytettä titrataan natriumtiosulfaatilla vaalean oljen väriksi. Neutraloinnin lopullista osoittamista varten lisätään 2 ml tärkkelysliuosta ja seos muuttuu siniseksi. Neutralointiliuos on lisättävä hyvin hitaasti, tipoittain, ja sekoitettava näytteeseen kokonaan jokaisen tipan jälkeen. Titrauksen loppupisteessä yksi pisara riittää usein muuttamaan seoksen sinisestä kirkkaaksi.
Kun seos on kirkas, happo on neutraloitu ja käytetty neutraloivan natriumtiosulfaatin määrä on täsmälleen verrannollinen alkuperäisen näytteen happimäärään. Edellä olevassa titrauksessa jokainen millilitra natriumtiosulfaattia on yhtä suuri kuin 1 mg / l liuenneen hapen pitoisuutta.
Winkler-menetelmän sovellukset
Järvien ja jokien veden happipitoisuuden tutkiminen antaa tietoa vesiekosysteemistä. Kun happipitoisuus on korkea, vesi voi tukea erilaisia vesieliöitä, kuten kaloja, kasveja ja mikro-organismeja. Kun vesinäytteen happipitoisuus on pieni, syy voidaan tutkia ja ehkä löytää ratkaisuja. Alhaisen happipitoisuuden tyypillisiä syitä ovat hajoava aine, epäpuhtauksien läsnäolo tai ilman liikkumisen puutteesta johtuva ilmastuksen puute.
Vaikka voidaan käyttää automatisoituja menetelmiä, manuaalinen Winkler-menetelmä voidaan helposti suorittaa kentällä erityisillä happitestaussarjoilla, eikä se vaadi sähkövirtaa tai muita laboratoriolaitteita.