§ 153. Комплексонометричне визначення твердості води

Загальна твердість води зумовлена присутністю розчинних солей каль­цію і магнію. Тимчасова твердість залежить від наявності у воді дикарбона-т.в цих металів. її легко позбутись кип'ятінням; при цьому гідрокарбонати розкладаються, утворюючи вуглекислий газ і осад карбонатів:

Са (НС0₃)₂ = СаС0₃ + С0₂ + Н₂0. (1)

475

Постійна твердість зумовлена наявністю хлоридів і сульфатів кальцію і магнію і не зникає при кип'ятінні води.

Визначення твердості води має велике практичне значення в техніці й побуті. Смакові якості питної води значною мірою залежать від вмісту солей кальцію і магнію; тому, оцінюючи питну воду, звичайно доводиться визначати тимчасову і постійну твердість. Вода для парових котлів не по­винна містити багато солей кальцію і магнію, які утворюють на стінках котлів накип (шар нерозчинних карбонатів і сульфатів), що зменшує тепло­провідність стінок, призводить до значної перевитрати палива і створює небезпеку вибуху. Для розробки технології зм'якшення цієї води треба також знати величину твердості.

Відповідно до ГОСТ 6055—51 в Радянському Союзі твердість води прийня­то виражати в міліграм-еквівалентах в 1 літрі. Відрізняють карбонатну (тимчасову) і некарбонатну (постійну), а також кальцієву і магнієву твер­дість води.

В інших країнах твердість води виражають в умовних градусах: німецький градус відпо­відає 10 мг СаО в 1 л води (1 мг MgO еквівалентний 1,4 мг СаО); французький гра­дус— 10 мг СаС0₃ в 1 л води; англійський градус— 10 мг СаСО_а в 0,7 л води (1 гран в 1 англійському галоні); американський градус— 1 мг СаС0₃ в 1 л води (1 гран в 1 аме­риканському галоні), або р. р. т. Нижче наведено дані перерахунку твердості води вира­женої в міліграм-еквівалентах/л на градуси твердості:

	МГ-ЄКВ/.Л		Градуси	твердості
Одиниці твердості					американські
		німецькі	французькі	англійські	(р. р. т.)
1 мг-екв/л	1	2,804	5,005	3,511	50,045
1°Н	0,3566	1	1,785	1,252	17,847
1°ф	0,1998	0,560	1	0,702	10,000
1°А	0,2848	0,789	1,426	1	14,255
1 р. р. т.	0,0200	0,056	0,100	0,070	1

В основі комплексонометричного визначення загальної твердості води лежить титрування відміряного об'єму води 0,1 н. розчином трилону Б в присутності індикатора кислотного хром чорного спеціального. Реакція відбувається за таким рівнянням:

Са²+ + Na₂H₂X = Na₂CaX -J- 2H+. (2)

Трилон Б реагує з солями кальцію і магнію в слабколужиому середовищі; щоб створити потрібну величину рН, до води добавляють перед титруванням буферний розчин, який приготовляють змішуванням рівних об'ємів 20°о-х розчинів гідроксиду і хлориду амонію. При такій кислотності спостерігаєть­ся також найбільш чіткий перехід забарвлення індикатора.

Комплексоп III, або трилон Б, кристалізується л двома молекулами води: C_lf)H_u0₈N₂Na₂ • 2Н₂0. Молекулярна маса такого препарату дорівнює 372. Робочий розчин трилону Б можна приготовляти безпосередньо з на­важки.

476

З рівняння (2) видно, що еквівалентна маса трилону Б дорівнює половині молекулярної маси, тому для приготування 0,1 н. розчину відважують на аналітичних терезах 18,6 г солі і розчиняють в 1 л дистильованої води. Як індикатор використовують розчин 0,5 г еріохрому чорного Т в суміші з 20 мл буферного розчину ^х і 80 мл етилового спирту.

Для визначення беруть таку кількість води, щоб загальний вміст солей кальцію і магнію, по можливості, не перевищував 0,5 мг-екв. 1 мл 0,1 н. розчину трилону Б відповідає 0,1 мг-екв, отже, на титрування повинно ви­трачатись не більш як 5 мл 0,1 н. розчину трилону. Пробу води розводять дистильованою водою приблизно до 100 мл, доливають 5 мл буферного розчину (суміш NH₄C1 і NH₄OH) і добавляють краплинами індикатор до утворення помітного винно-червоного забарвлення. Потім титрують роз­чином трилону Б до переходу забарвлення в синє із зеленуватим відтінком. Твердість води в міліграм-еквівалентах обчислюють за загальною формулою

_ N_rpV_rp ■ 1000

V_Hto де Л'_тр — нормальність; V_TP — об'єм робочого розчину трилону Б, витраче­ний на титрування, мл; Кн,о — об'єм проби води, взятої для визначення, мл.