Определение жесткости воды

Цель работы - овладение методом количественного анализа воды по показателям постоянной и временной жесткости.

1. Термины и определения

ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ- это показатель природной воды, обусловленный наличием в ней растворенных солей кальция и магния. Измеряется жесткость в миллиграмм-эквивалентах в литре раствора (мг-экв/л) – приведенной величине, учитывающей весовую концентрацию каждого иона в мг/л, его молекулярный вес и электрический заряд. Один мг-экв/л соответствует содержанию в литре воды 20,04 миллиграмм Ca²⁺или 12,16 миллиграмм Mg²⁺(атомная масса делённая на валентность).

Кальциевую и магниевую жесткости можно перевести в весовое содержание этих элементов в воде и наоборот в следующих соотношениях:

М_Са= 20,04 Ж_Са(мг/л); Ж_Са= М_Са/20,04 (мг-экв/л)

М_Mg= 12,16 Ж_Mg(мг/л); Ж_Mg= М_Mg/ 12,16 (мг-экв/л)

где М - весовое содержание кальция или магния в миллиграмах на 1 литр.

НОРМАЛЬНЫЙ РАСТВОРсодержит в 1 кубическом дециметре (литре) один г-экв растворенного вещества. Для наглядности сравнения нормальной и процентной концентраций рассмотрим подсчет процентности децинормального раствора соляной кислоты. ( 0,1N НCl ), который используется при титровании в данной работе.

Для подсчетов возьмем массовые числа Н(1,008) и Сl(35,45), сложим их (36,458), округлим (36), вычислим 0,1 (3,6). Значит, один литр 0,1N раствора HСl содержит 3,6 г кислоты, а в 100 г этого раствора - 0,36г HCl. Округленно процентность такого раствора - 0,4 %.

ТИТР -в объемном химическом анализе - концентрация раствора реактива, число граммов вещества в 1 мл раствора.

ТИТРОВАНИЕ - это метод объемного химического анализа, состоящий в постепенном струйно-капельном приливании реактива известной концентрации к известному объему другого реактива, концентрацию которого нужно установить в ходе опыта.

ИНДИКАТОР МЕТИЛОВЫЙ ОРАНЖЕВЫЙ, цветовой определитель рН среды.

рН < 3 кислая среда - красный (розовый)

рН = 5,5 нормальная - оранжевый

рН > 7 щелочная - желтый (светло-желтый)

Титрование происходит в присутствии индикатора рН среды, по изменению цвета которого и прекращают титрование. Установка для титрования приведена на рисунке 1. Она состоит из металлического штатива, на котором закреплена стеклянная бюретка с кислотой и колбы с анализируемой жидкостью.

Существует пропорция для вычисления неизвестной концентрации примесей в анализируемой жидкости. Выведем ее из уравнения:

Ca(HCO₃)₂ + 2HCl = CaCl₂ + 2CO₂ + 2H₂O,

где известна нормальность (0,1) и количество кислоты, пошедшей на титрование. Количество анализируемой жидкости задано условием опыта, но может быть любое. Зная эквивалент Са (20,04), эквивалент соляной кислоты HCl(36,5) и считая, что 1 литр нормального раствора НСl прореагирует с 20,04 г Са²⁺, принимаем, что 1 мл 0,1N HCl соответствует 2,004 мг Са²⁺. Установив опытным путем объем кислоты V HCl, пошедший на титрование 50 мл жесткой воды, можно определить количество мг Са²⁺, содержащегося в этом объеме исследуемой воды, а затем и в литре такой воды, умножив полученную величину на 1000:50=20