Порядок виконання роботи

100 см³ проби води наливають у колбу місткістю 250 см³, добавляють 10 крапель змішаного індикатору і з бюретки таку кіль­кість розчину соляної кислоти концентрацією 0,05 моль-екв/дм³, щоб проба забарвилася в малиновий колір. Потім добавляють ще 1-2 см³ розчину со­ляної кислоти і видаляють діоксид вуглецю продуванням крізь пробу води повітря, вільного від С0₂. Не припиняючи продування повітрям, пробу тит­рують розчином бури до появи стійкого зеленого забарвлення.

((V₁·C₁- V₂·C₂)·1000)/V=Х моль-екв НСО₃^-/дм³;

((V₁·C₁- V₂·C₂)·1000·61,02)/V =Y мг НСО₃^-/дм³

де V₁ — об'єм розчину соляної кислоти, добавлений до проби води, см³; С₁ — концентрація розчину соляної кислоти, добавленої до проби води, моль- екв/дм³; V₂ — об'єм стандартного розчину бури, витрачений на титрування залишку соляної кислоти, см³; С₂ — концентрація стандартного розчину бу­ри, витраченого на титрування залишку соляної кислоти, моль-екв/дм³; V — об'єм проби води, см³; 61,02 — молярна маса еквівалента гідрокарбонат-іонів.

Обчислення за балансом еквівалентів головних іонів сольового складу

Гідрокарбонати, хлориди та сульфати натрію, калію, магнію і кальцію, які є сольовими компонентами природних вод, практично повністю дисоційовані. Тому сума еквівалентів аніонів має дорівнювати сумі еквівалентів катіонів. При цьому враховують лише ті іони, концентрація яких перевищує 0,01 ммоль-екв/дм³. Якщо концентрацію таких іонів установлено відповідни­ми методами аналізу для всіх сольових компонентів, окрім натрію та калію, то за різницею суми ммоль-екв/дм³ усіх аніонів та катіонів Са²⁺ і Мg²⁺ можна розрахувати суму ммоль-екв/дм³ Nа⁺ і К⁺.

Обчислення виконують за рівнянням:

п (Na⁺+ К⁺) = п (Сl^- + НСО₃^- + 1/2·SO₄^2-) - п (1/2· Мg²⁺ + 1/2·Са²⁺),

Результати обчислень є наближеними, оскільки частина аніонів й особли­во катіонів залежно від рН та Е_h води може бути зв'язана в інші розчинні спо­луки.

4.2. Твердість води

Твердість води — це властивість природної води, зумовлена вмістом у ній в основному розчинених солей кальцію та магнію. Вони надходять у води внаслідок розчинення й хімічного вивітрювання гірських порід, мінералів та солей, зокрема під час взаємодії розчиненого у воді діоксиду вуглецю з карбо­натними мінералами, що призводить до накопичення у воді розчинних гідро­карбонатів кальцію й магнію. Джерелом іонів кальцію та магнію є й мікробіальні процеси, які відбуваються в ґрунтах площі водозбору та в донних від­кладах, а також промислові стічні води.

Загальну твердість води поділяють на карбонатну, зумовлену вмістом гідрокарбонатів (карбонатів за рН > 8,3) кальцію й магнію, та некарбонатну, спричинену вмістом хлоридів і сульфатів кальцію й магнію.

Карбонатну твердість іще називають тимчасовою, оскільки під час кип'ятіння води вона усувається внаслідок розкладання гідрокарбонатів кальцію (магнію):

Са(НС0₃)₂ →СаС0₃ ↓+С0₂↑ +Н₂0.

Некарбонатну твердість називають постійною; вона дорівнює сумарному вмісту солей кальцію і магнію, що залишаються у воді після її кип'ятіння.

Твердість води виражають у мілімоль-еквівалентах на кубічний дециметр (ммоль-екв/дм³). Інколи використовують інші одиниці — німецькі, англійські або французькі градуси (табл. 4.1).

Табл. 4.1. Одиниці твердості води

ТН2О, ммоль-екв/дм3	Градус
	німецький (10 мг СаО/дм3)	англійський (1 г СаС03/галон)	французький (1 г СаС03/100 000 г води)
1,00 0,36 0,29 0,20	2,80 1,00 0,80 0,56	3,50 1,25 1,00 0,70	5,00 1,79 1,43 1,00

Твердість вод коливається в широких межах — від одиниць до десятків ммоль-екв/дм³. Воду з твердістю менш як 4 ммоль-екв/дм³ вважають м'якою, від 4 до 8 — середньої твердості, від 8 до 12 — твердою, а понад 12 ммоль- екв/дм³ — дуже твердою. У поверхневих водах суходолу карбонатна твердість становить до 70 - 80 % загальної. Для природних вод характерне сезонне ко­ливання твердості, яка зазвичай досягає найбільших значень наприкінці зи­ми, а найменших — у період повені.

Загальну твердість води визначають комплексонометричним титруван­ням, індикатором слугує еріохром чорний Т.

Карбонатна (тимчасова) твердість, виражена в ммоль-екв/дм³, дорівнює лужності води, вираженій у ммоль-екв/дм³ (див. п.4.1).

Некарбонатна (постійна) твердість дорівнює різниці між загальною та карбонатною твердістю, її виражають у ммоль-екв/дм³.

Якщо в досліджуваній воді містяться значні кількості катіонів натрію і ка­лію, з якими зв'язана частина гідрокарбонатних і карбонатних іонів, то кар­бонатна (тимчасова) твердість, розрахована за лужністю, не відповідає спра­вжній. У такому разі визначають тільки загальну твердість води, не розділя­ючи її на карбонатну (тимчасову) і некарбонатну (постійну).