Приготування розчинів

Робочий розчин трилону Б (С (1/2,Na₂Н₂C₁₀H₁₂O₈N₂) = 0,05 моль/дм³). Робочий розчин готується із фіксаналу або шляхом розчинення точної наважки кристалогідрату динатрієвої солі ЕДТА (Na₂Н₂C₁₀H₁₂O₈N₂·2H₂O). Кристалогідрат підсушують при температурі 70 – 80^оС. Для приготування 1 дм³ 0,05н розчину трилону Б, на годинниковому склі зважують близько 9,3 г кристалічної солі з точністю до 0,0001 г. Зважену сіль переносять у мірну колбу місткістю 1000см³. Порожнє годинникове скло зважують знову на аналітичних терезах і за різницею мас визначають масу розчиненого трилону Б. Колбу заповнюють до половини бідистильованою водою і перемішують до розчинення наважки, а потім доводять бідистильованою водою до мітки. Концентрацію розчину обчислюють за формулою (якщо об’єм розчину 1 дм³): .

Точну концентрацію трилону Б встановлюють за розчинами первинних стандартів – кальцій хлориду і магній сульфату.

Амоніачний буферний розчин (рН ≈ 9,5 – 10). Близько 10 г амоній хлориду зважують на технохімічних терезах і переносять у мірну колбу місткістю 500см³. Додають дистильованої води (до 1/3 об’єму) і перемішують до повного розчинення солі. Потім доливають у колбу 50см³ 25%-го розчину амоніаку і доводять об’єм розчину у колбі дистильованою водою до мітки.

Розчин кислотного хром-темносинього 0,5%. 0,5 г кислотного хром-темносинього розчиняють у 20 см³ амоніачного буферного розчину і доводять об’єм до 100см³ 96^о-ним етанолом. Розчин зберігають у склянці з темного скла не більше 30 діб.

Розчин еріохрому чорного Т 0,5%. 0,5 г еріохрому чорного Т і 4,5г гідроксиламін хлориду розчиняють у 100см³ етанолу (або ізопропанолу). Розчин зберігають у темряві у щільно закритій склянці і витримують його протягом 6 тижнів.

Еріохром чорний Т (сухий індикатор). 50г сухого чистого натрій хлориду розтирають у порцеляновій ступці. Одержаний порошок перемішують з 0,25 г еріохрому чорного Т.

Теоретичні відомості

Вода, в якій розчинені солі кальцію і магнію, володіє особливою властивістю, яка називається твердістю води. Тверда вода утворює щільні шари накипу на внутрішніх стінках парових котлів і кип'ятильників; у ній погано розварюються харчові продукти; при пранні білизни в твердій воді витрачається значно більше мила. Кількісно твердість води виражають числом міллімоль еквівалентів йонів кальцію і магнію, що містяться в 1 л води (ммоль/дм³) Оскільки катіони кальцію і магнію двозарядні, то їх еквівалентні маси дорівнюють: М_екв(Mg²⁺) = 12,16 г/моль, М_екв(Са²⁺) = 20,04 г/моль. Залежно від величини твердості розрізняють наступні типи вод: дуже м'які – 0–1,5 ммоль/л; м'які – 1,6–3,0 ммоль/л; середньої твердості – 3,0 – 4,5 ммоль/л; достатньо тверді – 4,5–6,5 ммоль/л; тверді – 6,5–11,0 ммоль/л; дуже тверді – понад 11,0 ммоль/л.

Якщо твердість води обумовлена наявністю в ній солей, що представляють собою гідрогенкарбонати, то таку твердість води називають тимчасовою (усувною або карбонатною) твердістю. Карбонатною даний вид твердості води називається через назву солей, що її обумовлюють. А усувною чи тимчасовою такий вид твердості води називають через те, що гідрогенкарбонати достатньо легко руйнуються при нагріванні і таким чином твердість води зменшується:

Нерозчинні карбонати, що утворюються в даних процесах, відкладаються на стінках ємностей, в яких нагрівалась вода. Так утворюється накип.

Постійна твердість води обумовлена наявністю хлоридів, сульфатів та рідше інших солей кальцію та магнію. Ці солі не випадають в осад при нагріванні води, а тому таку твердість і називають постійною. Тимчасова і постійна твердість води разом складають загальну твердість води

Мінімально можливий рівень твердості води, який можна визначити комплексонометричним методом, становить 0,05 ммоль/дм³ (при об’ємі проби води не менше 100см³). При очікуваному значенні твердості води більше 20 ммоль/дм³ титрування проводять 0,1 н розчином трилону Б, при рівні твердості менше 20 ммоль/дм³ – 0,05 н розчином трилону Б.

Визначенню твердості води можуть заважати великі кількості зважених і колоїдних частинок (більша частина їх усувається фільтруванням). При оптимальних значеннях рН (9–10) не заважають катіони Феруму (при вмісті не більше 10 мг/дм³), та інші катіони металів при їх вмісті не більше 0,1 мг/дм³. У випадку перевищення допустимого вмісту даними катіонами їх усувають додаванням розчинів калій ціаніду, гідроксиламіну, або натрій сульфіду.

Комплексні сполуки металів з трилоном Б безбарвні, тому для визначення точки еквівалентності використовують індикатори – речовини, які утворюють забарвлені, але менш стійкі комплекси з катіонами Ca²⁺ та Mg²⁺ – кислотний хром темносиній, еріохром чорний Т, мурексид тощо).

Титрування проводиться при рН середовища 9–10, оскільки катіони кальцію та магнію за даних умов найкраще зв’язуються трилоном Б, з утворенням комплексних сполук, а катіони, що могли б завадити визначенню, за даних умов утворюють малорозчинні гідроксиди і на результати титрування не впливають. Для створення рН середовища використовують амоніачний буферний розчин – він не тільки створює необхідну величину рН, але і утримує її постійною, бо як видно з рівняння реакції, в ході титрування утворюються йони Н⁺, що могли б зменшити рівень рН. Але завдяки присутності буферного розчину зміни рН не відбувається.

Трилон Б є стійкою сполукою, а тому розчини його, приготовлені з фіксаналу можуть вважатись такими, що мають точну концентрацію. Але при приготуванні розчину з наважки технічного препарату або при тривалому зберіганні розчину може знадобитись додаткова стандартизація його. В якості первинного стандарту можуть бути застосовані: спеціальні фіксанали магній сульфату, з яких готують розчин і титрують його розчином трилону Б; наважки хімічно чистих кальцій карбонату, цинк оксиду, металічних цинку або вісмуту, які попередньо розчиняють у сильних кислотах, розводять до необхідного об’єму дистильованою водою, потім встановлюють потрібний рівень рН і титрують розчином трилону Б.