D) Praktikum: b8 Bestimmung der Wasserhärte

Wasserhärte: Gehalt an Mg²+ und Ca²+

Durch Mg²+ wird Kalk verursacht. Im Wasser soll kein Nitrat sein. Nitrit schon gar nicht. Es sind auch Gase drinnen. Auch Fe, und Cu sind enthalten.

Gesamthärte (GH; Mg²+, Ca²+)

2HCO3ˉ -> H2O + CO2 + CO3²ˉ

CO3²ˉ + Ca²+ -> CaCO3

CO3²ˉ + Mg²+ -> MgCO3

Im Wasser geht die Waschwirkung von Seife verloren durch das Ca. Kalkseife entsteht. Wie kann man aber die Härte bestimmen? Gesamthärte wird unterteilt in KH und NKH. Durch kochen wird das Wasser weicher, da Kesselstein sich absetzt. Siehe 1. Formel. Es kommt zur Protonenübertragung und es bildet sich Kohlensäure und Karbonat. Die Kohlensäure ist nicht beständig und es entsteht CO2.

HCO3ˉ + HCO3ˉ -> H2CO3 + CO3ˉ

Beim Kochen fällt Ca aus. ↓→CO2 + H2O

TEMPORÄRE HÄRTE (KARBONATHÄRTE (KH):

Bestimmung: 100mL PL + 15Tr.DM ; ML: HCl (0,1N)

MGL: HCO3ˉ + H+ -> CO2 + H2O

IGL: DM + H+ -> HDM+ Ergebnis: V

Berechnung (1L):

n(HCO3ˉ) = neq(HCO3ˉ) = ceq(HCl) * V * 10 (weil 100mL PL und auf 1L Wasser berechnen -> aliquoter Teil)

m(HCO3ˉ) = M(HCO3ˉ) * n(HCO3ˉ)

Angabe in Härtegraden: dH = dt. Härte

1°dH……………….10mg CaO/L

1mmol HCO3ˉ……..2,8° DH

Bsp.: 1Gewichtsteil CaO in 100 000 Gewichtsteilen H2O

1g……….100 000g

x ……….1000g (1L) 1L H2O = 1000g

1mmol CaO/L……….x mg CaO / L

n = m/M x = 1mol = 56g 1mmol = 56mg/L das entspricht 5,6°dH

2HCO3ˉ + Ca²+

1HCO3ˉ + ½ Ca²+

1mmol HCO3ˉ ……… enspricht ½ mmol CaO

1mmol HCO3ˉ -> 2,8 mg/L entspricht 2,8°dH.

GESAMTHÄRTE (Ca²+ UND Mg²+):

Bestimmung: 100mL PL + 5mL HCl (kochen). I: Indikatorpuffertablette

Neutralisieren mit NaOH- Lösung; 1mL NH3 Konzentration.

ML: EDTA (0,02M)

Indikatorpuffertablette:

Hat verschiedene Bestandteile. Indikator, Stereochromschwarztee, Ammonchlorid (= Teil des Puffers), Ammoniak-Ammonchlorid Puffer. Mg- EDTA in Spuren drinnen. Ca ist stabiler und Mg wird frei. Das Mg ist dafür, dass es mit dem Indikator reagiert. Eine Substitution findet statt. Es ist aber noch ein Indikator drinnen: Methylorange MO. Diese Farbe ist Blaurot. MO gibt gelb dazu und wird Grün. Der Umschlag von rot auf grün ist nämlich leichter zu erkennen als von Blau auf rot. Deshalb verwendet man MO.

MGL: Ca²+ +H2Y²ˉ -> CaY²ˉ + 2H+

MGL: Mg²+ + H2Y²ˉ -> MgY²ˉ + 2H+

IGL: MgETˉ + H2Y²ˉ -> MgY²ˉ + HET²ˉ + H+

V: Ergebnis

Berechnung (1L):

n(Ca²+, Mg²+) = c(H2Y²ˉ) * V * 10

Angabe in Härtegraden:

1°DH……………………………….10mg CaO/L

1mmol (Ca²+ ,Mg²+)…………………5,6°dH

Ca²+ - HÄRTE (CaH):

Bestimmung: 100mL PL + 5mL HCl (kochen) + 30% NaOH-Lösung (10mL)

I: Calconcarbonsäure; ML: EDTA (0,02M)

MGL: Ca²+ +H2Y²ˉ -> CaY²ˉ + 2H+

IGL: CaCC²ˉ + H2Y²ˉ -> CaY²ˉ + CC^4 + 2H+

Umschlag von violett auf blau. V: Ergebnis

Berechnung (1L):

n(Ca²+) = c(H2Y²ˉ) * V * 10

m(Ca²+) = M(Ca²+) * n(Ca²+)

Angabe in Härtegraden:

1°dH…………………….10mg CaO/L

1mmol(Ca²+)……………5,6°dH

Mg²+ - HÄRTE (NKH):

MgH = GH – CaH

n(Mg²+) = n(GH) – n(Ca²+)

m(Mg²+) = M(Mg²+) * n(Mg²+)

PERMANENTE HÄRTE (NKH):

Nichtcarbonathärte

NKH = GH – KH