- •Міністерство освіти і науки україни
- •1. Теоретичні відомості
- •1.1. Форми карбону(іv) оксиду в природних водах
- •1.2. Лужність води
- •Формули для розрахунку гідратної, карбонатної і гідрогенкарбонатної лужності води
- •2. Методика виконання роботи
- •2.1. Визначення вмісту вільного карбону(іv) оксиду
- •П о с л і д о в н і с т ь в и з н а ч е н н я
- •2.2. Визначення лужності води
- •П о с л і д о в н і с т ь в и з н а ч е н н я
- •Результати досліджень
- •3. Стабільність води і методи її визначення
- •3.1. Визначення рівноважного і агресивного со2
- •Дані для розрахунку агресивного карбону(IV) оксиду
- •3.2. Розрахунок індексу стабільності (індексу насичення води кальцію карбонатом)
- •3.3. Метод карбонатних випробувань
- •П о с л і д о в н і с т ь в и з н а ч е н н я
- •Результати досліджень і розрахунків
- •Результати досліджень і розрахунків
- •4. Вимоги техніки безпеки під час виконання лабораторної роботи
- •5. Вимоги до звіту
- •6. Контрольні питання
- •5. Рекомендована література
- •Визначення форм карбону(іv) оксиду і стабільності природних вод Методичні вказівки та інструкція
1.2. Лужність води
У разі присутності розчинених карбонатів, що характерно для природних вод, за рахунок реакції гідролізу солей (реакція 5) та дисоціації продуктів гідролізу (рівняння 6 і 7) рН води зростає – стає більшим 7 (навіть доходить до 10…11), тобто вода стає лужною. Унаслідок зазначеного для характеристики вод з рН >7 введено поняття лужність води, яка залежить від співвідношення іонів, що утворюються під час перебігу вищенаведених реакцій і, зокрема, концентрації іонів Н+ і ОН−.
Загальну лужність (Лзаг) визначають титруванням проби води розчинами сильних кислот певної нормальності; її виражають у мекв/дм3. Загальна лужність води зумовлена наявністю у ній іонів НСО3−, СО32− та ОН−. Під час титрування розчинами кислот відбуваються такі реакції:
ОН− + Н+ → Н2О, (8)
СО32− + Н+ → НСО3− , (9)
НСО3− + Н+ → СО2 + Н2О. (10)
Розрізняють такі форми лужності: загальну, гідрогенкарбонатну, карбонатну і гідратну. Вони, крім загальної, кількісно дорівнюють концентрації відповідних іонів (мекв/дм3). Для їх роздільного визначення необхідно, крім загальної лужності за метилоранжем (ЛМ), визначити лужність за фенолфталеїном (ЛФ). Цей індикатор має перехід забарвлення за рН 8,2−10,0 (безколірний у кислому середовищі, малиновий − у лужному).
Під час титрування проби води, яку досліджують, розчином хлоридної кислоти за присутності фенолфталеїну відбувається нейтралізація лише іонів ОН− і СО32− за реакціями (8) і (9). Вміст окремих форм лужності розраховують за формулами, наведеними в табл. 1.
Таблиця 1
Формули для розрахунку гідратної, карбонатної і гідрогенкарбонатної лужності води
|
Співвідношення ЛМ і ЛФ |
Форми лужності води |
Формула розрахунку форм загальної лужності | ||
|
гідрогенкарбонат-іони (НСО3−), мекв/дм3 |
карбонат-іони (СО32−) мекв/дм3 |
гідроксидні іони (ОН−), мекв/дм3 | ||
|
ЛФ =0 |
гідрогенкарбонати |
ЛМ |
0 |
0 |
|
2 ЛФ < ЛМ |
гідрогенкарбонати і карбонати |
ЛМ − 2 ЛФ |
2 ЛФ |
0 |
|
2 ЛФ = ЛМ |
карбонати |
0 |
2 ЛФ |
0 |
|
2 ЛФ > ЛМ |
карбонати і гідроксидні іони |
0 |
2(ЛМ − ЛФ) |
2 ЛФ − ЛМ |
|
ЛФ = ЛМ |
гідроксидні іони |
0 |
0 |
ЛМ |
ЛФ − лужність води за фенолфталеїном, мекв/дм3;
ЛМ − лужність загальна за метилоранжем, мекв/дм3.
2. Методика виконання роботи
2.1. Визначення вмісту вільного карбону(іv) оксиду
Вміст у воді вільного СО2 визначають методом нейтралізації. До проби води додають 0,1 N розчин NaOH, внаслідок чого СО2 переходить у гідрогенкарбонат за реакцією
СО2 + NaOH NaHCO3. (11)
Точка еквівалентності відповідає рН 8,4, тому її визначають з індикатором фенолфталеїном у момент виникнення слабко малинового забарвлення.
Щоб запобігти втратам карбону(IV) оксиду, пробу води відбирають піпеткою із сифоном. Іони Fe2+, які заважають визначенню СО2, усувають додаванням до проби води розчину сегнетової солі.