В. Определение общей и кальциевой жесткости воды

1. Цилиндром отмерьте 200 мл водопроводной воды, перелейте в большую коническую колбу, добавьте 5-7 мл аммиачного буфера, 2-3 мл 1 М раствора Na₂S (зачем?), немного сухой индикаторной смеси с ЭХЧ-Т и оттитруйте до чисто синей окраски.

2. Рассчитайте по результатам трех параллельных титрований общую молярную концентрацию солей жесткости в анализируемой воде. Принято жесткость выражать числом мг-экв щелочноземельных металлов в 1 л воды. Сделайте пересчет на эту единицу концентрации и решите, мягкой (до 2 мг-экв/л) или жесткой (более 10 мг-экв/л) является анализируемая вода.

3. Возьмите еще одну пробу водопроводной воды (200 мл) и оттитруйте в ней только ионы Са²⁺с мурексидом. Для устранения ионов магния надо ввести столько щелочи, чтобы Mg(OH)₂ перевести в осадок. Для этого создайте рН > 12, добавив в колбу 5-7 гранул сухого КОН. Через несколько минут оттитруйте в присутствии мурексида при интенсивном перемешивании до перехода от розового к лилово-фиолетовому окрашиванию раствора.

Полезно провести холостую пробу, так как в щелочи тоже могут содержаться соли кальция. Результат холостого опыта следует вычесть.

4. Рассчитайте молярную концентрацию солей кальция в растворе, а затем и кальциевую жесткость в мг-экв/л. Каких ионов - кальция или магния - больше в исследуемой воде?

Г. Способы проведения комплексонометрических титрований

В этой части работы надо тремя различными способами определить концентрацию одного и того же раствора - соли Pb(NO₃)₂. Принцип определения во всех случаях один, он заключается в переводе Pb²⁺в комплекс с ЭДТА. Но это можно сделать тремя способами: 1) при прямом титровании; 2) в ходе обратного титрования; 3) титрованием заместителя.

Прямое титрование. Это самый распространенный и простой способ, но применим он далеко не во всех случаях: многие металлы реагируют с комплексонами слишком медленно или отсутствуют подходящие индикаторы. Так как комплексонат свинца достаточно прочен (lgК_уст= 18,04), образуется даже в слабокислой среде, а реакция образования его протекает практически мгновенно, то прямое титрование возможно. Следует использовать ксиленоловый оранжевый (КО). Этот индикатор относится к типу универсальных металлохромных, его строение напоминает строение ЭДТА, но хелаты, которые образуют КО с металлами d- и f- семейств, менее прочны, чем комплексы с ЭДТА. Поэтому при введении ЭДТА красные комплексы металлов с ксиленоловым оранжевым разрушаются и вытесняется свободный индикатор желтого цвета. Индикатор применяется в слабокислой среде. При хранении он не вполне устойчив, поэтому пользуются сухой смесью его с хлоридом натрия (1:100).

1. Возьмите аликвоту раствора Pb(NO₃)₂, разбавьте ее 50-100 мл теплой воды, добавьте 5-10 мл ацетатного буфера с рН 5, добавьте индикаторной смеси до интенсивного окрашивания раствора и оттитруйте пробу комплексоном III. Рекомендуется пользоваться свидетелем. В конце надо титровать очень медленно. При повторных титрованиях лучше вводить индикатор незадолго до конца титрования.

2. Заранее рассчитайте lgК_усл образующегося комплексоната свинца и рРb в точке эквивалентности. На сколько единиц меняется значение рРb при переходе от степени оттитрованности 99,9% до 100,1% ? Посмотрите по справочной литературе, с какими другими индикаторами возможно прямое титрование свинца?

Обратное титрованиезаключается в прибавлении к анализируемой пробе известного избытка ЭДТА и титровании не вступившего в реакцию комплексона стандартным раствором соли магния (или цинка) с подходящим индикатором. Этим методом пользуются, если прямое титрование невозможно из-за замедленного установления равновесия. До внедрения в практику ксиленолового оранжевого так титровали и ионы свинца. Методику титрования составьте самостоятельно. Учтите только, что ЭДТА следует добавлять в слабокислой среде, а титрование избытка ЭДТА с индикатором ЭХЧ-Т ведут в слабощелочной, например, аммиачной. Используйте не менее двух параллельных проб.

Титрование по методу замещения. Обычно этим способом определяют ионы, вызывающие блокировку индикатора или участвующие в каких-либо побочных процессах, например, окислительно-восстановительных. Особенно часто так титруют железо(II), никель, серебро, кобальт.

1. Приготовьте раствор комплексоната магния или цинка. Этот раствор можно получить из готового реагента, но в практике обычно делают по-другому. В среде аммиачного буфера к произвольному количеству комплексона III добавляют индикатор ЭХЧ-Т и оттитровывают его раствором соли магния (или цинка) до перехода окраски, но ни в коем случае не перетитровывают, надо добиться промежуточной окраски индикатора.

2. В приготовленный раствор, содержащий комплексонат магния, ЭХЧ-Т и аммиачный буфер, введите аликвоту анализируемого раствора соли свинца. Перед титрованием подождите 3 - 5 минут, чтобы успела пройти реакция обмена магния на свинец. Вытесненные из комплексоната ионы магния оттитруйте раствором ЭДТА.

Если свинца во взятой аликвоте окажется больше, чем магния в комплексонате, то его избыток при рН 10 образует осадок Рb(ОН)₂. Для предотвращения этого следует перед добавлением свинца ввести немного винной кислоты, дающей со свинцом малопрочные комплексы. Другим, лучшим способом является повторное проведение анализа с вводом большего количества комплексоната магния.

3. По результатам титрования рассчитайте молярную концентрацию соли свинца в растворе. Полученные результаты сведите в таблицу: