Визначення сухого залишку
Сухим залишком називають вагу нелетких речовин, що залишились після випаровування та висушування води. Величина сухого залишку характеризує мінералізацію води та дозволяє контролювати точність зробленого хімічного аналізу. Головними джерелами помилок при визначенні сухого залишку можуть бути:
1) утворення кристалогідратів солей. Речовини, що мають у своєму складі іон SO42- , при випаровуванні води утворюють кристалогідрати, (наприклад CaSO4 . 2H2O), що не віддають кристалізаційну воду навіть при високій температурі;
2) гідроліз солей. Хлориди кальцію та магнію, що містяться майже у кожній природній воді, при нагріванні гідролізують, утворюючи основні солі:
2MgCl2 + H2O ↔ Mg2OCl2 + 2 HCl
3) гігроскопічність солей. Деякі солі (головним чином хлориди) сильно поглинають вологу повітря, тим самим викривляючи вагу сухого залишку.
Для запобігання усіх цих помилок пробу досліджуваної води нагрівають, додаючи тверду соду (Na2CO3). При цьому хлориди, сульфати та інші солі кальцію та магнію переходять у безводні, негідролізуючі та негігроскопічні карбонати кальцію та магнію.
MgCl2 + Na2CO3 → MgCO3 + 2NaCl
Необхідні хімічні реактиви та обладнання:
аналітичні ваги;
порцеляновий тигель;
сода (Na2CO3);
сушильна шафа;
ексікатор.
Х і д а н а л і з у. Висушують порцеляновий тигель до постійної ваги. В нього вносять безводну соду (Na2CO3) в кількості, що у 2-3 рази перекриває передбачуваний вміст розчинних солей (останні можуть бути орієнтовно підраховані виходячи з аналізу вже визначених катіонів та аніонів). Тигель з содою зважують на аналітичних вагах, наливають певний об‘єм досліджуваної води та випаровують досуха на водяній бані. Залишок висушують у сушильний шафі при температурі 150-180 оС на протязі 2-3 годин. Після охолодження в ексікаторі тигель знову зважують.
Вміст сухого залишку (у г/л) вираховують за формулою:
С.з. =
де А - вага тигля з сухим залишком, г;
В - вага тигля з содою, г;
V0 – об‘єм досліджуваної води, мл.
Лабораторна робота № 8 Закінчення сухого залишку, оформлення та перевірка результатів
КОНТРОЛЬ РЕЗУЛЬТАТІВ ХІМІЧНОГО АНАЛІЗУ
Після експериментального визначення усіх основних компонентів води проводиться перевірка якості зробленого аналізу. Для цього вираховують похибку аналізу за формулою:
похибка, % =
де А - величина сухого залишку, мг/л;
М - мінералізація (сума катіонів та аніонів), мг/л;
[HCO3 -] - вміст гідрокарбонатного іону, мг/л.
РЕЗУЛЬТАТИ ХІМІЧНОГО АНАЛІЗУ
Результати хімічного аналізу води зображаються у трьох формах:
1) вагова концентрація у літрі (мг/л);
2) еквівалентна концентрація (мг-екв/л);
3) процент-еквівалент (% мг-екв).
Для перерахунку однієї форми у іншу застосовують спеціальні таблиці та номограми. За їх відсутністю слід числове значення еквівалентної форми (мг-екв/л) помножити на еквівалентну масу іону, отримавши вагову концентрацію (мг/л). У зворотньому випадку кількість мг/л слід поділити на еквівалентну вагу іону, отримавши кількість мг-екв/л цього іону. Еквівалентна вага іону дорівнює частці при діленні молекулярної маси іону на його валентність.
Е.в.
SO42-
=
.
Для розрахунку %-мг-екв. іонів приймають суму мг-екв/л аніонів за 100% та вираховують процент кількості мг-екв/л кожного аніону по відношенню до цієї суми. Аналогічно зробити щодо катіонів.
З метою більш наочного, простого та досить точного зображення хімічного складу природної води широко застосовується формула Курлова (1928 г). Вона являє собою псевдодріб, чисельник якої складають %-мг-еквіваленти аніонів почергово від більшого до меншого, а знаменник – так само %-мг-еквіваленти катіонів.
Останній варіант формули запропонований І.Ю. Соколовим і складається з іонів, що мають %-мг-еквівалент більше одиниці. Крім того, ліворуч від формули записується вміст газів та мікрокомпонентів (у мг/л). Далі записується мінералізація води (М), яка має вид дробу: у чисельнику її вагова форма (г/л), у знаменнику – сума аніонів у мг-еквівалентах у літрі. Далі йде псевдодріб Курлова (з точністю до цілих %). Праворуч від формули записують показники, що характеризують стан води (рН, Еh, ТоС, перманганатна окислюваність у мгO2/л.
На прикладі аналізу мінеральної води "Міргородська" (Полтавська область), що поданий у таблиці хімічного складу, розраховуємо формулу Курлова для неї.
Таблиця хімічного складу мінеральної води "Миргородська".
Аніони
|
мг/л |
мг-екв/л |
%-екв |
Катіони |
мг/л |
мг-екв/л |
%-екв |
Сl-
|
118,3 |
33,3 |
74,3 |
Na |
958,6 |
41,7 |
92,9 |
SO42-
|
187,6 |
3,91 |
8,7 |
Ca |
32,1 |
1,6 |
3,6 |
HCO3-
|
461,2 |
7,6 |
17,0 |
Mg |
18,3 |
1,5 |
3,3 |
I2вільн
|
0,5 |
|
|
Fe3+ |
1,6 |
0,09 |
0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Мінералізація – 2,843 г/л
Формула Курлова має вигляд:
.
При найменуванні хімічного типу води враховують всі іони, вміст яких перевищує 20%-мг-еквівалентів, спочатку назвавши з меншим вмістом, потім – з більшим вмістом. На разі хімічна назва Миргородської води буде такою: хлоридна натрієва.
Оцінка якості води
Основним показником, який визначає придатність води для різних цілей, є хімічний склад води і концентрація її компонентів. Вода, яку використовують для пиття та господарських цілей повинна бути прозорою, безбарвною та не мати неприємних запаху та присмаку.
Таблиця оцінки якості води для господарсько-питного водопостачання.
№ п/п |
Найменування показників |
Одиниця виміру |
Норма Державних санітарних правил "Вода питна" № 136/1940 від 15.04.97 |
Результат аналізу |
Висновок |
1 |
Водневий показник рН |
одиниці |
6,5-8,5 |
|
|
2 |
Мінералізація загальна (сухий залишок) |
мг/куб.дм |
від 100 до 1000 |
|
|
3 |
Твердість загальна |
мг-екв/куб.дм. |
від 1,5 до 7,0 |
|
|
4 |
Сульфати |
мг/куб.дм |
не більше 250 |
|
|
5 |
Хлориди |
мг/куб.дм |
не більше 250 |
|
|
6 |
Залізо |
мг/куб.дм |
не більше 0,3 |
|
|
7 |
Магній |
мг/куб.дм |
від 10 до 80 |
|
|
8 |
Лужність загальна |
мг-екв/куб.дм. |
від 0,5 до 6,5 |
|
|
9 |
Нітрати |
мг/куб.дм |
не більше 45,0 |
|
|
Підземні води можуть мати агресивні властивості, тобто розчинну або руйнуючу здатність по відношенню до бетону, залізобетонних споруд та до металів. Ступіь агресивного впливу визначається концентрацією агресивних агентів, температурою та напором (фільтраційними властивостями грунтів).
Для слабкопроникних порід агресивність води не нормується.
Таблиця норм агресивності води-середовища до бетону та залізобетонних споруд.
№ п/п |
Ознака агресивності |
Норми для безнапірних споруд |
Результат аналізу |
Висновок |
1 |
Бікарбонатна лужність |
< 1,4 мг-екв/л |
|
|
2 |
Загальнокислотна (водневий показник рН) |
< 6,5 |
|
|
3 |
Агресивна вуглекислота |
>15 мг/л |
|
|
4 |
Магнезіальна |
більше 1000 мг/л |
|
|
5 |
Сульфатна |
більше 500 мг/л |
|
|
СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ:
1. Державні санітарні правила і норми "Вода питна. Гігієнічні вимоги до якості води централізованого господарсько-питного водопостачання". №136/1940 від 15.04.97.
2. Алєкін О.А., Семенов А.Д., Скопинцев Б.А. Руководство по химическому анализу вод суши. Л. Гидрометеоиздат, 1978.
3. Кульский Л.А., Левченко Т.М., Петрова М.В. Химия и микробиология воды: практикум. К., Вища школа, 1987.
4. Резников А.А.. Муликовская Е.П., Соколов И.Ю. Методы анализа природных вод М."Недра", 1970
5. Посохов Е.В. Общая гидрогеохимия. Л, "Недра", 1975.
6. Солодухин М.А., Архангельский И.В. Справочник техника-геолога по инженерно-геологическим и гидрогеологическим работам. М. "Недра", 1982.
Еквіваленті маси елементів
Na+ |
22,9898 |
K+ |
39,1020 |
Ca2+ |
20,0400 |
Mg2+ |
12,1525 |
NH4+ |
18,0386 |
Fe2+ |
27,9235 |
Fe3+ |
18,6157 |
|
|
Cl- |
35,4530 |
SO42- |
48,0308 |
HCO32- |
61,0173 |
CO32- |
30,0047 |
NO3- |
62,0049 |
NO2- |
46,0055 |
I- |
126,9044 |
Додаток 1
ДОКУМЕНТАЛЬНЕ ОФОРМЛЕННЯ АНАЛІЗУ
БЛАНК ПОЛЬОВОГО АНАЛІЗУ ВОДИ
Експедиція__________________________________________________________
Місце відбору проби__________________________________________________
Глибина та умови відбору______________________________________________
Дата відбору_________Дата доставки__________
Пробу відібрав__(прізвище)____________________________________________
Температура води_____________________________________________________
Фізичні властивості води______________________________________________
Колір_______________________________________________________________
Прозорість__________________________________________________________
Запах_______________________________________________________________
Компонент
|
мг/л |
мг-екв/л |
%-екв |
Розрахункові дані |
рН |
|
|
|
|
O2 |
|
|
|
Твердість води загальна, мг-екв/л |
H2S |
|
|
|
|
Fe2+ |
|
|
|
|
Fe3+ |
|
|
|
Твердість карбонатна, мг-екв/л |
NO2- |
|
|
|
|
NO3- |
|
|
|
|
NH4+ |
|
|
|
Сума мінеральних речовин, мг/л |
SO42- |
|
|
|
|
Cl- |
|
|
|
|
CO32- |
|
|
|
Сума аніонів, мг-екв/л |
HCO3- |
|
|
|
|
Ca2+ |
|
|
|
Сума Na+ + K+ (розрахункова), мг/л |
Mg2+ |
|
|
|
Дата виконання аналізу______________________
Аналіз виконав_______________(підпис)
Додаток 2
ПАСПОРТ СТАНДАРТНОГО АНАЛІЗУ ВОДИ
Об‘єкт__________________________________________________________________
А - величина сухого залишку,мг/л;
М - мінералізація (сума катіонів та аніонів),мг/л;
НСО3 - - вміст гідрокарбонатного іону, мг/л.
ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ
Температура____________Водневий показник pH______________
Прозорість____________Окислюваність__________мг/л_________
Колір_____________Твердість загальна,мг-екв/л_____________
Запах_____________Твердість карбонатна,мг-екв/л____________
Катіони
|
мг/л |
мг-екв/л |
%-екв |
Аніони |
мг/л |
мг-екв/л |
%-екв |
Кальцій, Са2+
|
|
|
|
Хлориди, Сl- |
|
|
|
Магній,Mg2+ |
|
|
|
Сульфати, SO42- |
|
|
|
Натрій(Na++K+) |
|
|
|
Гідрокарбо-нати, НСО32- |
|
|
|
Залізо закисне, Fe3+ |
|
|
|
Карбонати СО32- |
|
|
|
Залізо окисне, Fe2+ |
|
|
|
Нітріти, NO2- |
|
|
|
Амоній, NH4+ |
|
|
|
Нітрати, NO3- |
|
|
|
∑
|
|
|
|
∑ |
|
|
|
Вільна вуглекислота CO2 ...мг/л
Агресивна вуглекислота CO2 ... мг/л
Розчинний кисень O2 ...мг/л
Мінералізація (K + A)...мг/л
Формула хімічного складу (формула Курлова)