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3 thoughts on “【高校化学】講習#05-1 〜COD(過マンガン酸カリウム滴定)(原理説明)〜 | cod 過 マンガン 酸 カリウムに関する情報の概要が最も正確です

  1. たきくん says:

    COD測定の実験レポートにて、測定方法の勉強に拝見させていただきました。
    拝聴しながらメモっていたものですが、せっかく書いたので残しておきます
    間違っていたらごめんちょ

    ===以下本文===
    河川の汚れがどの程度なのかを調べたい

    →河川の汚れを有機物の量とした

    しかし有機物の量を調べるのは難しい

    →有機物を酸化させるために必要な酸素量を疑似的に有機物の量とする

    ・河川水1Lを酸化させるのに必要な酸素量[mg]が酸素要求量[mg/L]

    ・酸素を求める方法として生物的方法と化学的方法があり、それぞれ生物的酸素要求量BODと化学的酸素要求量CODと呼ばれる

    ・ちなみにCODの中にも過マンガン酸カリウムを利用する方法と重クロム酸カリウムを利用する方法があり、日本国内では前者が主流で、世界では後者が主流である。(重クロム酸カリウムは環境負荷が大きいので、日本では環境負荷が小さい過マンガン酸カリウムを使用している。それぞれ測定値に違いがあり、一般的には前者はCODが小さくなる傾向にある。)

    有機物は酸化反応が鈍く直接滴定するのは難しいため逆滴定を用いて酸素量を測定する。

    【実験手順】いろいろ方法はある。

    ・試料に過剰の過マンガン酸カリウムを加えて加熱し、完全に酸化させる。この段階では酸化されずに残った過マンガン酸カリウムイオンが試料中にあり、それらは赤紫色なので試料も赤紫色になる。

    ・この段階では、試料中に酸化しきれなかった過マンガン酸カリウムがイオン化して残っているので、その量を測れば酸化に使われた過マンガン酸カリウムが分かり、間接的に酸素量が分かる。

    かしかし、このまま過マンガン酸カリウムを残しておくと、黒色のMnO2に変化してしまうため、試料中に過剰のシュウ酸(還元剤)を加えて過マンガン酸カリウムを還元し脱色させる。すると試料は無色透明になる。

    ・この段階では、試料中には過剰に加えたシュウ酸が残っており、このシュウ酸の量を測れば間接的に酸化しきれなかった過マンガン酸カリウムの量を測ることになり、それは酸化に使われた過マンガン酸カリウムなわけで、間接的に酸素量が分かる。

    過マンガン酸カリウムを滴定し、試料が薄い赤紫色になったら滴定終了。その滴定量が消費された酸素量ということになる。

    ※空実験について

    実験を行うと少なからず試料中の有機物以外の物質に過マンガン酸カリウムが反応してしまうため、それらを影響を図るために有機物を一切加えない状態で同様の実験を行い、その滴定量をもとの滴定量が引いてやる。そうすると、純粋な有機物の酸素量が求まる。

    【僕の勉強範囲】

    試料に過マンガン酸カリウムを加えて加熱をするよね。加熱時間にはさまざまあるけれど、一般的に100℃で30分加熱を行なった場合、これだけでは有機物は完全に酸化されない。本当は完全に酸化するほうがいいけれど、実験をする際に何時間も加熱をしていると時間がかかるから、短い加熱時間で終わらせる。したがって、この時の加熱温度と加熱時間は非常に重要で、正確な時間と温度で加熱を行うことで正確なCODを測ることができる。仮に加熱時間と温度が変化してしまったら、酸化する量が変わってしまうからCODは変化してしまうんだ。一般的に加熱時間が延びればそれだけCODも大きくなる。ちなみに重クロム酸カリウムを使用して2時間ほど加熱した場合はほぼ100%酸化されると報告されてる。

    日本では環境負荷の観点から過マンガン酸カリウムを酸化剤として用いる。でも過マンガン酸カリウムは重クロムカリウムに比べて酸化力が低い。だから有機物を完全に酸化させようとするとすごく時間がかかるんだ。

    そこで日本ではJIS規格で過マンガン酸カリウムを用いたCOD→CODmnのはかり方を厳密に定めていて、加熱時間は80度以上で30分と定められている。

    ここで言っているCODmnというのは決して有機物の量ではなく、一定時間に酸化された酸素量であるということを理解しなくちゃいけない。だからCODmnは理論値(理論的酸素要求量)より小さい値になる。

    逆に重クロム酸カリウムを用いたCODkrは酸化力が高いから有機物の捕捉率が高く、比較的理論値に近い値で測定できるんだ。多くの有機物を酸化することができるってことね。

    両者の測定値は思っている以上に大きくて、JSの実態調査ではCODcr/COFmn比は3.6だったらしい。また、各化合物別のCODcrとCODmnの捕捉率の違いを見てみると、過マンガン酸カリウムは多くの化合物でほぼ補足できていないといえるんだ。

    正直言って、CODの測定としては重クロム酸カリウムの方が圧倒的に便利なんだけど、日本では過マンガン酸カリウムを利用している。その理由は、重クロム酸カリウムは廃液の毒性が高かったり、廃液処理が面倒だったり、それらのせいで環境負荷が大きかったりするからなんだ。結構危ないんだよね。

    話は変わるけど、日本では河川ではBODが、湖沼・海域ではCODが使用されている。その理由は下記の通り!

    ===大阪府立環境農林水産総合研究所HPより引用===

    COD(Chemical Oxygen Demand=化学的酸素要求量)は、湖沼や海域などの水の汚れの度合を示す指標です。水中の有機物などの汚染源となる物質を、過マンガン酸カリウム等の酸化剤で酸化するときに消費される酸素量で表します。

    BOD(Biochemical Oxygen Demand=生物学的酸素要求量)は、河川などの水の汚れの度合を示す指標です。水中の有機汚濁物質を微生物が5日間で分解するのに必要な酸素量で表します。

    BODは、河川における自浄作用(微生物による有機物の分解)と同じ作用を利用した測定方法であり、河川の水質汚濁の指標として適しています。

    一方、水が長期間滞留する湖沼や海域では、微生物では分解されにくい有機物による汚染も評価する必要があります。そのため、汚染を化学的に分解するのに必要な酸素の量であるCODが、水質汚濁指標とされています。

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