Дослід 1. Визначення загальної твердості води.

Заповнити бюретку робочим розчином трилону Б (двонатрієва сіль етилендіамінтетраоцтової кислоти). Мірною піпеткою Мора або циліндром відміряти 100 мл досліджуваної води і помістити в конічну колбу, додати 10 мл амоніачного буферного розчину з рН=10, а також за допомогою шпателя декілька кристаликів сухого індикатора еріохрому чорного Т. Розчин в колбі повинен набути помітного винно-червоного забарвлення. Потім до розчину в колбі із бюретки краплями при постійному перемішуванні додавати розчин трилону Б (процес титрування). Титрувати до переходу забарвлення з винно-червоного в синє із зеленуватим відтінком. Записати рівень розчину в бюретці (V₁) в таблицю і повторити аналіз. Записати результати повторного титрування. Розрахувати середній об’єм розчину трилону Б (V_сер.), витраченого на титрування. Розрахувати загальну твердість води за формулою:

, ммоль/л

де С_екв(Тр) – молярна концентрація еквівалента трилону Б, моль/л;

V_сер(Тр) – середній об’єм робочого розчину трилону Б, витрачений на титрування, мл;

V(H₂O) – об’єм проби води, взятої для визначення, мл.

Дослід 2. Визначення кальцієвої твердості води.

Заповнити бюретку робочим розчином трилону Б. Мірною піпеткою Мора або циліндром відміряти 100 мл досліджуваної води і помістити в конічну колбу, додати 20 мл 10%-го розчину натрій гідроксиду, а також за допомогою шпателя декілька кристаликів сухого індикатора мурексиду. Титрувати трилоном Б до переходу забарвлення з малинового в фіолетове. Титрування повторити. Розрахувати кальцієву твердість води Т_Са за формулою, наведеною в досліді 1.

Дослід 3. Визначення тимчасової (карбонатної) твердості води.

Заповнити бюретку робочим розчином хлоридної кислоти. Мірною піпеткою Мора або циліндром відміряти 100 мл досліджуваної води і помістити в конічну колбу, додати 2-3 краплі індикатора метилоранжу. Потім до розчину в колбі із бюретки краплинами при постійному перемішуванні додавати розчин HCl. Титрувати до переходу жовтого забарвлення в рожево-оранжеве. Записати рівень розчину в бюретці (V₁) в таблицю і повторити аналіз. Записати результати повторного титрування. Розрахувати середній об’єм розчину HCl (V_сер.), витраченого на титрування. Розрахувати карбонатну твердість води за формулою:

, ммоль/л

де С_екв(HCl) – молярна концентрація еквівалента HCl, моль/л;

V_сер(HCl) – середній об’єм робочого розчину HCl, витрачений на титрування, мл;

V(H₂O) – об’єм проби води, взятої для визначення, мл.

Постійну (некарбонатну) твердість води розрахувати за формулою:

Т_{некарб.} = Т_заг – Т_карб.

Таблиця 3.1

Експериментальні дані та результати розрахунку твердості води

Робочий розчин	Результати титрування, мл	Концентрація робочого розчину, моль/л	Твердість води, ммоль/л
1.Трилон Б	V1=		Тзаг=
	V2=
	V3=
	Vсер=
2.Трилон Б	V1=		ТСа= ТMg=
	V2=
	V3=
	Vсер=
3.HCl	V1=		Ткарб= Тнекарб.=
	V2=
	V3=
	Vсер=

Висновки.

У відповідності до Держстандарту досліджувана вода відноситься до …………….

Приклади розрахунків.

Приклад 1. Обчисліть загальну(Т_З), карбонатну(Т_К) і некарбонатну(Т_Н) твердість води: а) якщо на титрування 100 см³ води витрачено 7,6 см³ розчину комплексону ІІІ з молярною концентрацією еквівалента 0,1 моль/л; б) якщо на титрування 100 см³ води витрачено 2,5 см³ розчину HCl з молярною концентрацією 0,1 моль/л.

Розв’язання. Загальну і карбонатну твердість обчислюють за формулою:

де С_екв(Х)- молярна концентрація титранту (розчинів комплексона III або НСl), моль/л;

V(X) - об'єм титранту (розчинів комплексона III або НСl), см³;

V(Н₂О) - об'єм проби води, взятий для аналізу, см³;

Тоді

ммоль/л.

ммоль/л.

Т_З = Т_Н + Т_К; Т_Н = 7,6 – 2,5 = 5,1 ммоль/л.

Приклад 2. Яку масу карбонату натрію необхідно додати до 1 м³ води для усунення твердості, рівної 5 ммоль/л?

Розв’язання. В 1 м³ води міститься 1000·5 = 5000 ммоль еквівалентів солей, що зумовлюють твердість води. Молярна масса еквівалента натрій карбонату становить:

г/моль.

Для усунення твердості до 1 м³ води слід додати натрій карбонату:

=53·5000 = 265000 мг (або 265 г).

Приклад 3. Обчисліть твердість води, знаючи, що в 500 л її міститься 202,5 г Са(НСО₃)_2.

Розв’язання. В 1 л води міститься 202,5:500=0,405 г Са(НСО₃)₂, що складає 0,405:81=0,005 еквівалентних мас або 5 ммоль/л [81 г/моль — еквівалентна маса Са(НСО₃)₂]. Отже, твердість води 5 ммоль/л.

Приклад 4. Скільки грамів CaSO₄ міститься в 1 м³ води, якщо твердість, обумовлена присутністю цієї солі, дорівнює 4 ммоль/л?

Розв’язання. Молярна маса CaSO₄ 136,1 г/моль; еквівалентна маса дорівнює 136,1:2=68,07 г/моль. В 1 м³ води твердістю 4 ммоль/л міститься 4·1000=4000 ммоль, або 4000·68,07=272280 мг = 272,280 г CaSO₄.

Приклад 5. Яку масу соди треба додати до 500 л води, щоб усунути її твердість, яка дорівнює 5 ммоль/л?

Розв’язання. В 500 л води міститься 500·5=2500 ммоль·екв солей, що обумовлюють твердість води. Для усунення твердості слід додати 2500·53=132500 мг = 132,5 г соди (53 г/моль - еквівалентна маса Na₂CO₃).

Приклад 6. Обчисліть карбонатну твердість води, знаючи, що на титрування 100 см³ цієї води, що містить кальцій гідрокарбонат, потрібно було 6,25 см³ розчину НС1 з молярною концентрацією еквівалента 0,08 моль/л.

Розв’язання. Обчислюємо еквівалентну концентрацію (нормальність) розчину кальцій гідрокарбонату. Позначивши число еквівалентів розчиненої речовини в 1 л розчину, тобто нормальність, через , складаємо пропорцію:

моль/л

Таким чином, в 1 л досліджуваної води міститься 0,005·1000=5 ммоль∙екв гідрокарбонату кальцію або 5 ммоль∙екв Са²⁺-іонів. Карбонатна твердість води становить 5 ммоль/л.