4.3. Визначення лужності води

Розрізняють загальну лужність і лужність за фенолфталеїном, які визначаються присутністю у воді іонів HСО₃^ˉ, CO₃^2ˉ · OH^ˉ, здатних реагувати з сильними кислотами.

Загальна лужність води (Л_заг) складаться з лужності гідрокарбонатної (Л_гк), карбонатної (Л_к) і гідратної (Лг), які кількісно дорівнюють концентраціям відповідних аніонів у воді. Її встановлюють титруванням води розчином HCl у присутності індикатора метилоранжу.

При титруванні проби води розчином HCl відбуваються реакції:

OH^ˉ + H⁺ <===> H₂О (9)

СО₃^2ˉ + H⁺ <===> HСО₃^ˉ (10)

HСО₃^ˉ+ H⁺ <===> СО₂ + Н₂О, (11)

які завершуються при pH 4.4, що відповідає зміні забарвлення індикатора метилоранжу з жовтого на рожеве.

Лужність за фенолфталеїном зумовлена присутністю у воді іонів CO₃^2ˉ і·OH^ˉ. При титруванні проби досліджуваної води розчином HCl у присутності фенолфталеїну відбуваються лише реакціїї∙ [9] і [10].

За співвідношенням між загальною лужністю води і лужністю за фенолфталеїном встановлюють всі її форми (табл.9).

Прилади і реактиви: конічна колба; піпетка на 100 см³; 0.1 н. розчин HCl; 0.5%-й розчин фенолфталеїну; 0.05%-й розчин метилоранжу.

Порядок виконання роботи

У конічну колбу відбирають піпеткою 100 см³ досліджувано∙ води, додають 2-3 краплини розчину фенолфталеїну і титрують пробу 0.1 н. розчином HCl до зникнення рожевого забарвлення титрованого розчину.

Лужність води за фенолфтале∙ном (у мг-екв/дм³) розраховують за формулою

Л_ф = V₁ · N₁ · 1000 / V_і, (12)

де V₁ - об'єм розчину HCl, витрачений на титрування, см³;

N₁ - нормальність розчину HCl, г-екв/дм³;

V_і - об'єм досліджуваної води, взятої на аналіз, см³.

У цю ж колбу додають 3 краплини розчину метилоранжу і титрують 0.1 н. розчином НCl до зміни жовтого забарвлення індикатора на рожеве.

Загальну лужність води (у мг-екв/дм³) розраховують за формулою

Л_заг = V₂ * N₁ * 1000 / V_і, (13)

де V₂- загальний об'м розчину HCl, витрачений на титрування, см³; інші позначення аналогічні до позначень формули (4).

Концентрацію форм лужності води розраховують за формулами, наведеними у табл.9.

Таблиця 9

Формули для розрахунку форм лужності води

Співвідношення між М та Ф	Вода містить іони	Формула розрахунку компонентів загальної лужності·
		гідрокарбонатна (HCO3-,мг-кв/дм3)	карбонатна (CO32-,мг-екв/дм3)	гідратна (НO-,мг-екв/дм3)
Ф = 0	гідрокарбонати	М	0	0
2Ф < M	гідрокарбонати ·і карбонати	М - 2Ф	2Ф	0
2Ф = М	карбонати	0	2Ф	0
2Ф > М	карбонати і· гідрати	0	2(М-Ф)	2Ф-М
Ф = М	гідрати	0	0	М

* Ф - лужність за фенолфталеїном (Л_ф), мг-екв/дм³; М, (Л_заг) - загальна лужність, мг-екв/дм³.

Результати визначення форм вуглекислоти та лужності води записують у таблиці 10.

Для перевірки точності одержаних результатів використовують вуглекислотну номограму (рис.1), за допомогою якої за величиною СО₂^в концентрацією HСО₃^ˉ визначають розрахункову величину pН_р. При чіткому виконанні аналізів різниця між нею і виміряною експериментально величиною pH_е не повинна перевищувати 0.2-0.3 одиниць pH.

Таблиця 10

Результати визначення форм вуглекислоти і лужності води

Характеристика проби води	Тводи, 0С	СО2, мг / дм3		Лужність, мг-екв / дм3					pH
		СО2в	CO2заг	Лзаг	Лф	Лгк	Лг	Лк	експ.	розр.