Раздел Аналитическая химия Лабораторная работа №7

«Определение жесткости воды»

Цель работы: с помощью метода комплексонометрии определить жесткость воды в различных округах г. Курска.

Задачи: 1) образовательная: с помощью объемного метода анализа определить катионы кальция и магния в воде.

2) развивающая: развивать в процессе формирования понятий диалектического подхода и специфических способов познания;

3) воспитательная: формирование химической картины природы, необходимых норм отношения к окружающей действительности.

Теоретическая часть.

Жесткость — один из технологических показателей, принятых для характеристики состава и качества природных вод.

Жесткой называют воду с повышенным содержанием ионов Са²⁺ и Mg²⁺. Сумма концентрации ионов Са²⁺ и Mg²⁺ является количественной мерой жесткости воды:

Ж = С_Са2+ + С_Mg2+

Измеряют жесткость числом миллимолей ионов жесткости (Ca²⁺ и Mg²⁺ в 1 кг воды (ммоль/кг). В связи с тем, что плотность воды близка к единице, жесткость можно измерять в ммоль/дм³ или ммоль/л. Различают жесткость воды общую Жо, карбонатную Жк и некарбонатную Жнк.

Комплексонометрическое определение общей жесткости воды производится с помощью реактива, который имеет целый ряд названий: трилон Б, комплексон III, хелатон 3 и др. По химической номенклатуре – это динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА)

(HOОCH₂)₂N – CH₂ – CH₂ – N(CH₂COONa)₂·H₂O

Трилон Б образует очень устойчивые комплексы с большинством катионов: Ca²⁺; Mg²⁺; Co²⁺; Cu²⁺; Ni²⁺; Zn²⁺; Fe²⁺ и др. При рН=10 трилон Б связывает катионы кальция и магния. В качестве индикатора применяется хромоген черный, который в присутствии этих ионов образует комплексы [Ca Ind]^- и [Mg Ind]^- вино-красного цвета. В результате титрования раствора, содержащего кальций, магний и индикатор, раствором комплексона III, ионы жесткости связываются в более прочный комплекс с комплексоном и в точке эквивалентности анионы индикатора освобождаются и придают раствору синюю окраску.

Экспериментальная часть.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕЙ ЖЕСТКОСТИ ВОДЫ

Отберите мерным цилиндром 100 мл воды и перенесите ее в коническую колбу. Добавьте к исследуемой воде 5 мл аммонийной буферной смеси и несколько кристаллов хромогена до получения вино-красного раствора.

Приготовленную пробу оттитруйте 0,05н раствором трилона Б до перехода вино-красной окраски индикатора в синюю. Результат титрования запишите.

Повторите титрование еще раз. Если результаты двух титрований совпадут (∆V<0,1 мл), рассчитайте общую жесткость воды. В противном случае оттитруйте еще одну пробу воды. Найди средний объем раствора, израсходованный на титрование воды. Рассчитываем общую жесткость воды по закону эквивалентов (ммоль/л):

где V— объем раствора трилона Б; N - молярная концентрация эквивалентов раствора трилона Б , 10 - коэффициент перевода моль/л в ммоль/л.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАРБОНАТНОЙ И НЕКАРБОНАТНОЙ ЖЕСТКОСТИ ВОДЫ

Отберите мерным цилиндром 100 мл воды и перенесите ее в коническую колбу. Добавьте к исследуемой воде несколько капель метилового оранжевого, чтобы окраска раствора в колбе по интенсивности была близкой к окраске контрольного раствора с этикеткой «до титрования».

Приготовленную пробу оттитруйте раствором соляной кислоты до перехода желтой окраски индикатора в оранжевую (но не розовую, см. контрольные растворы.) Результат титрования запишите.

Повторите титрование еще раз. Если результаты двух титрований совпадут (∆V<0,1 мл), рассчитайте карбонатную жесткость воды. В противном случае оттитруйте еще одну пробу воды. Найди средний объем раствора соляной кислоты, израсходованный на титрование воды. Рассчитываем карбонатную жесткость воды по закону эквивалентов (ммоль/л):

где V₁— объем анализируемой воды, мл; ₂ - объем раствора НСl, с - молярная концентрация эквивалентов раствора НС1, моль/л; 1000 - коэффициент перевода моль/л в ммоль/л.

Некарбонатную жесткость воды Ж_нк находят по разности

Ж_нк = Ж_о-Ж_к

Результаты опыта сведите в таблицу:

Объем раствора НСl V2	Молярная концент-рация эквивалентов раствора HС1 cэк(2)	Объем исследуемой пробы V1	Жесткость воды
			Жк	Жнк

Контрольные задания:

6. На чем основан метод комплексометрии?

7. Какой технологический показатель качества воды наливают жесткостью?

8. Какие катионы называют ионами жесткости?

9. Как рассчитать карбонатную жесткость воды?

Основная литература:

1. Коровин, Н.В. Общая химия: учеб. / Н.В.Коровин. – М.: Высшая школа, 2000. – С. 500-510

2. Коровин, Н.В. Лабораторные работы по химии / Н.В.Коровин, Э.М. Мингулина, Н.Г. Рыжова; Под ред. Н.В Коровина. – М.: Высшая школа, 2001. – С.204-210.

Дополнительная литература:

1. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа. 1988.с.139-154

2. Глинка Н.Л. Общая химия. Л. : Химия, 1983.

3. Крешков А.П. Основы аналитической химии (качественный и количественный анализ).М., ГХИ, 1961.с. 235-294

4. Лучинский Г. П. Курс химии. М.: Высшая школа,1985.с. 54-60

5. Фролов В.В. Химия. М. Высшая школа, 1986. с. 305-307

6. Зайцев О. С. Задачи и вопросы по химии. М.: Химия, 1985.

7. Романцева Л. М., Лещинская З. Л., Суханова В.А. Сборник задач и упражнений по общей химии. М.: Высшая школа,1980.