Реактивы, посуда, оборудование

Водопроводная вода; индикаторы: метилоранж, эриохром черный ЭТ-00; растворы 0,1н НС1; трилон Б, аммиачно-буферная смесь (NH₄OH +NH₄C1).

Колбы конические емкостью 250 см³; мерные цилиндры (мензурки) емкостью 50 и 100см³; бюретки емкостью 25 и 50см³; пипетки емкостью 5, 50 и 100 см³.

Опыт № 1. Определение временной жесткости воды.

Временную, или карбонатную жесткость воды можно определить кислотно-основным титрованием. Концентрация НСОв воде определяется титрованием раствором НСl:

НСО+ Н⁺=Н₂О + СО₂↑,

Са(НСО₃)₂ +НС1 = СаС1₂ +2H₂O+2CO₂↑

Ход исследования

В две конические колбы на 250 см³ отобрать пипеткой или мензуркой по 100 см³ исследуемой воды. Внести в каждую по 2-3 капли метилоранжа. Одна из проб контрольная. Из бюретки по каплям приливать в одну колбу 0,1н раствор соляной кислоты до тех пор, пока от одной капли кислоты окраска перейдет из желтой в розовую. Сравните цвета растворов в колбах с исследуемой пробой и контрольной. Титрование повторите 2 – 3 раза. Взяв средний расход кислоты, рассчитайте карбонатную жесткость по формуле:

,

где Ж_к - карбонатная (временная) жесткость, мэкв/л, V_воды - объем воды, см³,

V_HC1 - объем соляной кислоты, пошедшей на титрование, см³, Н_НС1 - нормальность соляной кислоты, г экв/л.

Опыт № 2. Определение общей жесткости воды.

Общая жесткость воды определяется комплексонометрическим титрованием. Вода с солями жесткости титруется раствором комплексона, чаще всего раствором этилендиаминотетрауксусной кислоты (EДТА, комплексона II) или ее двунатриевой соли (комплексона III или трилона Б). Состав трилона Б выражается формулой:

НООС – СH₂ CH₂COONa

N-CH₂-CH₂-N

НООС – CH₂ CH₂COONa.

Реакции образования комплексных солей, происходящие при титровании воды, содержащей ионы Са²⁺, Mg²⁺ и др., трилоном Б, могут быть выражены следующими сокращенными уравнениями:

Na₂H₂ трил. + Ca²⁺ = Na₂ [Ca трил.] + 2Н⁺

Na₂H₂ трил. + Mg²⁺ = Na₂ [Mg трил.] + 2Н⁺

где трилон является лигандом.

В качестве индикатора применяется краситель - эриохром черный, ЭТ-00, образующий с ионами Mg²⁺, Са²⁺ и др., окрашенные малодиссоциирующие комплексные соединения. Эриохром черный представляет собой кислоту и действует как кислотно - основной индикатор с изменением окраски в зависимости от рН среды.

При титровании воды трилон Б сначала реагирует со свободными ионами Са²⁺, затем со свободными ионами Mg²⁺ и, наконец, извлекает Mg²⁺из его соединения с индикатором, изменяя окраску индикатора из вишнево-красной в фиолетовую, затем в синюю (окраска индикатора в щелочной среде при отсутствии ионов Mg²⁺).

Величина рН раствора около 10 является лучшей для титрования. Для создания такой среды к анализируемой пробе воды добавляют аммиачно — буферную смесь -NH₄ ОН +NH₄C1. При рН = 10 переход окраски очень резкий, вследствие чего титрование осуществляется с большой точностью.

Ход исследования

В две конические колбы на 250 см³ отмерить пипеткой или мензуркой по 100 см³ исследуемой воды, добавить в каждую пипеткой по 5 см³ аммиачно-буферного раствора и 7-8 капель раствора эриохрома черного (ЭТ-00). Перемешать растворы. Одна из проб контрольная. Во второй колбе исследуемую пробу титровать 0,1н раствором трилона Б до перехода красно-вишневой окраски в фиолетовую. Затем по каплям при тщательном перемешивании титровать до появления синей окраски. Сравнить цвета исследуемой оттитрованной пробы с контрольной. Опыт повторите 2-3 раза и возьмите среднее значение трилона Б, пошедшего на титрование. Определение общей жесткостиЖ_о6щ произвести по формуле:

,

где V_тр - объем трилона Б, пошедший на титрование пробы воды, см³;

Н_тр - нормальность трилона, г экв/л;

V_воды - объем пробы воды, см³.

Постоянную жесткость воды определите по разности между общей и карбонатной жесткостью: