Лабораторная работа №7 Определение кислотности воды

Сущность метода. Кислотность определяется титрованием воды гидроксидом натрия в присутствии индикаторов. Кислотность определяется, если рН воды меньше 8,3, в противном случае ее кислотность равна нулю.

Реактивы и оборудование

Индикаторы: фенолфталеин, метилоранж или заменяющие их

Гидроксид натрия, раствор с концентрацией 0,1 моль-экв./дм³

Ход определения

Предварительно ориентировочно устанавливают рН воды. Кислотность определяют, если рН меньше 8,3. Если вода мутная, ее фильтруют, а если окрашенная – разбавляют дистиллированной водой. Разбавление проводят в мерных колбах вместимостью 100 – 200 см³. Сначала наливают в мерную колбу 20 – 30 см³ дистиллированной воды, потом точно отмеренный объем анализируемой воды, раствор перемешивают, доливают дистиллированную воду до метки и снова перемешивают. Взятый объем анализируемой воды учитывают при вычислении результата анализа. При определении кислотности титрование с разными индикаторами лучше проводить в отдельных порциях анализируемой воды.

Определение общей кислотности. К 50 –100 см³ анализируемой воды прибавляют 10 капель раствора фенолфталеина и титруют раствором едкого натра на белом фоне до появления неисчезающего малинового (при использовании фенолфталеина) окрашивания.

Определение свободной кислотности. К другой пробе анализируемой воды (50 – 100 см³) прибавляют 5 – 6 капель метилоранжа (или одного из заменяющих его индикаторов). При наличии в воде сильных кислот появляется розовая окраска. В этом случае пробу титруют раствором гидроксида натрия до изменения окраски индикатора по сравнению с раствором сравнения. Для приготовления раствора сравнения отбирают такой же объем воды и добавляют столько же капель индикатора.

Расчет. Содержание кислот (Х) в ммоль-экв./дм³ вычисляют по формуле:

где V_Т– объем титранта, см³;

Н_Т – концентрация титранта, моль-экв./дм³;

V_пробы – объем пробы, см³;

1000 – коэффициент для перехода от моль-экв. к ммоль-экв.

5.2.3. Щелочность

Щелочностью воды называют содержание в ней веществ, вступающих в реакцию с сильными кислотами. К этим веществам относят:

1. сильные основания (гидроксид натрия, гидроксид калия и т.п.);

2. слабые основания (аммиак, анилин, пиридин и т.п.);

3. анионы слабых кислот (НСО₃^-, СО₃^2-, Н₂РО₄^-, НРО₄^2-, НSO₃^-,SO₃^2-, анионы гуминовых кислот,HS^-,S^2-и т.д.), которые гидролизуются с образованием гидроксид-анионов, например:

НСО₃^–+ Н₂О = Н₂СО₃+ ОН^–

При титровании сильной кислотой реакции протекающие между нею и различными веществами, обуславливающими щелочность воды заканчиваются при различных значениях рН раствора. При оттитровывании сильных оснований кислотой реакция среды будет нейтральной. При титровании веществ второй группы соляной кислотой в конце титрования раствор должен содержать соответствующие этим основаниям положительно заряженные ионы, например:

NH₃ + H⁺ = NH₄⁺

C₆H₅NH₂ + H⁺ = C₆H₅NH₃⁺

которые, гидролизуясь, придают раствору слабокислую реакцию:

NH₄⁺+H₂O=NH₄OH+H⁺

Слабокислая реакция создается в растворе и в конце титрования анионов, входящих в третью группу, так как при таком титровании образуются соответствующие слабые кислоты, частично диссоциирующие с образованием ионов водорода, например:

СН₃СООН = СН₃СОО^– + Н⁺

Общая щелочностьповерхностных вод обычно связана с присутствием в ней гидрокарбонатов щелочноземельных металлов, в меньшей степени – щелочных. В этом случае значение рН воды не превышает 8,3. Растворимые карбонаты и гидроксиды (в случае сточных вод) повышают значение рН. Ионы ОН^и СО₃^{2 –}титруют соляной кислотой в присутствиииндикатора фенолфталеина или потенциометрическим методом до рН = 8,3.Количественное содержание этих ионов называется свободной щелочностью, или щелочностью воды по фенолфталеину. При этом протекают следующие реакции:

ОН^+ Н⁺= Н₂О;

СО₃^{2 –}+ Н⁺= НСО₃ ^–

Ионы НСО₃^–титруются соляной кислотой в присутствии индикатора метилового оранжевого или потенциометрическим методом до рН = 4,5. Протекающую при этом реакцию можно выразить уравнением:

НСО₃ ^–+ Н⁺= СО₂+ Н₂О

Количество кислоты, необходимое для достижения рН 4,5, эквивалентно общей щелочности.

Определение щелочности полезно при дозировании химических веществ, необходимых для обработки вод в целях водоснабжения, а также при реагентной очистке некоторых сточных вод. Определение щелочности важно при установлении пригодности воды для ирригации.

Если щелочность по фенолфталеину равна нулю, то общая щелочность определяется присутствием в воде только гидрокарбонат-ионов. Поскольку для подавляющего большинства природных вод гидрокарбонат-ионы связаны только с катионами кальция и магния, то в случае щелочности по фенолфталеину, равной нулю, можно считать, что общая щелочность воды равна ее карбонатной жесткости.