薬学基礎知識 衛生

ウィンクラー法(水中溶存酸素量測定)

ウィンクラー法とは

ウィンクラー法は、水中の溶存酸素量を測定する方法の一つ。

ウィンクラー法の原理

第一段階:溶存酸素固定
水中に溶解している酸素を固定し、正確な量を定量できるようにする。

試料に、アルカリ条件下で硫酸マンガン(MnSO)溶液を加えると、水酸化マンガン(Ⅱ)が生じる。(1)

溶存酸素が存在しない場合は、水酸化マンガン(Ⅱ)(Mn(OH))の白色沈殿のままであるが、溶存する酸素がある場合は水酸化マンガン(Ⅱ)を酸化させ、オキシ水酸化マンガン(Ⅳ)(MnO(OH))とする。(2) 
もしくは、水酸化マンガン(Ⅱ)(Mn(OH))は酸化され、水酸化マンガン(Ⅲ)(Mn(OH))となる。(3)

(1)Mn2+ + 2OH → Mn(OH)
(2)2Mn(OH) + O → 2MnO(OH)
(3)4Mn(OH) + O  + 2HO → 4Mn(OH)

第二段階:ヨウ素の遊離
第一段階の際に加えておく、ヨウ化カリウムとオキシ水酸化マンガン(Ⅳ)及び水酸化マンガン(Ⅲ)は、塩酸もしくは硫酸添加による酸性条件下にて反応し、ヨウ素を遊離する。

2MnO(OH) + 4I + 8H → 2Mn2+ + 2I + 6H
4Mn(OH) + 4I + 12H → 4Mn2+ + 2I + 12H

いずれの反応においても、試料中の溶存酸素1モルに対して、ヨウ素が2モル遊離することがわかる。

第三段階:チオ硫酸ナトリウムでの滴定
この遊離したヨウ素を、チオ硫酸ナトリウム(Na)で滴定することで、定量する。

 + 2S2- → 2I + S2-

1モルのヨウ素につき、2モルのチオ硫酸イオンを必要とすることから、試料中の溶存酸素1モルに対して、4モルのチオ硫酸イオンが必要となることがわかる。

補足:アジ化ナトリウムの添加

なお、第一段階の際にアジ化ナトリウムを添加することが多い。
アジ化ナトリウムを加える理由は、亜硝酸イオンを除去するため。
亜硝酸イオンは、ヨウ化物イオンと反応し、ヨウ素を生成するため、妨害因子として働いてしまいます。

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