7.12 Лабораторная работа № 12 Определение общей жесткости воды методом кондуктометрии

Жёсткость воды – совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния. Вода с большим содержанием таких солей называется жёсткой, с малым содержанием – мягкой. Различают временную жёсткость (карбонатную), образованную гидрокарбонатами и постоянную жёсткость (некарбонатную), вызванную присутствием других солей. Временная жёсткость обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния (Са(НСО₃)₂; Mg(НСО₃)₂). Постоянная жесткость воды обусловлена присутствием в воде сульфатов, хлоридов Са и Mg (CaSO₄, CaCl₂, MgSO₄, MgCl₂).

Жёсткая вода при умывании сушит кожу, в ней плохо образуется пена при использовании мыла. Использование жёсткой воды вызывает появление осадка (накипи) на стенках котлов, в трубах и т. п. В то же время, использование слишком мягкой воды может приводить к коррозии труб, так как, в этом случае отсутствует кислотно-щелочная буферность, которую обеспечивает гидрокарбонатная (временная) жёсткость.

Для численного выражения жёсткости воды указывают концентрацию в ней катионов кальция и магния. Рекомендованная единица СИ для измерения концентрации – моль на кубический метр (моль/м³), однако, на практике для измерения жёсткости чаще используется миллимоль на дм³ (ммоль/дм³).

Иногда указывают концентрацию, отнесённую к единице массы, а не объёма, особенно, если температура воды может изменяться или если вода может содержать пар, что приводит к существенным изменениям плотности. В разных странах использовались (и используются до сих пор) различные внесистемные единицы измерения жесткости, например градусы.

В соответствии с установленными в [16] гигиеническими требованиями жесткость питьевой воды не должна превышать 7,0 ммоль/дм³.

1 Метод измерений

Метод основан на регистрации электропроводности в процессе титрования ионов кальция и мания с комплексоном III в среде аммонийного буферного раствора (pH = 10).

Определению не мешают ионы Al³⁺, если их концентрация не превышает 20 мг/дм³, и ионы Fe³⁺ при концентрации не более 100 мг/дм³.

2 Средства измерений

Бюретка вместимостью 25 см³;

Кондуктометр …..;

Пипетки градуированные вместимостью 1 и 10 см³;

3 Вспомогательные материалы

Мешалка магнитная;

Стакан вместимостью 100 см³.

4 Материалы, реактивы и растворы

Аммонийный буферный раствор – pH = 10. ….Описать приготовление

Вода дистиллированная;

Комплексон III (2-водная динатриевая соль этилендиамин-N,N,N′,N′-тетрауксусной кислоты, комплексон III, хелатон III, Na-ЭДТА, Na-EDTA, C₁₀H₁₄O₈N₂Na₂∙2H₂O), раствор – 0,05 моль/дм³.

5 Подготовка к выполнению измерений

5.1 Подготовка средств измерений

Кондуктометр готовят к работе в соответствии с инструкцией по эксплуатации (Приложение И).

6 Порядок выполнения измерений

В стакан пипеткой вносят от 2 до10 см³ анализируемой воды (объем пробы зависит от предполагаемой жесткости воды), добавляют 0,5 см³ аммонийного буферного раствора и дистиллированную воду до объема 50 см³. Буферный раствор приливают после добавления некоторого количества воды, иначе в воде с высоким содержанием магния выпадает осадок (гидроксид магния).

Полученный раствор титруют раствором комплексона III при постоянном перемешивании. После добавления каждой порции титранта регистрируют значение электропроводности. Титрование заканчивают после резкого изменения значения электропроводности.

7 Обработка и вычисление результатов измерений

7.1 Построение кривой кондуктометрического титрования и определение КТТ

По полученным данным (см. п. 6) строят график в координатах . По графику находят КТТ и объем титранта, израсходованный на титрование.

7.2 Расчет величины общей жесткости

Общую жесткость воды (Ж, моль/дм³) рассчитывают по формуле

,

где 0,05 – концентрация раствора комплексона III, моль/дм³; V₁ – объем раствора комплексона III, израсходованный на титрование, см³; K – поправочный коэффициент для 0,05 моль/дм³ раствора комплексона III; 1000 – коэффициент пересчета результата на 1 дм³; V₂ – объем взятой для анализа воды, см³.

Результаты вычислений округляют до двух значащих цифр после запятой. За окончательный результат измерения принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений. Окончательный результат округляют до одной значащей цифры после запятой

8 Индивидуальное задание

Определить общую жесткость в пробах питьевой воды и сравнить полученный результат с гигиеническими требованиями[16].