lanina_himiya_vody_i_mikrobiologiya_2012

Результаты записать в виде таблицы:

Определение карбонатов и гидрокарбонатов

При одновременном присутствии в воде ионов НСО3- и СО3- определение ведут в одной пробе, нейтрализуя рабочим раствором соляной кислоты щелочность, создаваемую этими ионами. Определение основано на изменении содержания различных форм углекислоты в зависимости от величины рН. В кислой среде ионы НСО3- и СО3- переходят в свободную форму. Карбонаты с соляной кислотой взаимодействуют в две стадии. На первой стадии карбонаты переходят гидрокарбонаты по уравнению:

Nа2СО3 + НCl ↔ NаНСО3+ NаCl

NаНСО3 ↔ НСО3- +Nа+

Образовавшиеся гидрокарбонаты на второй стадии переходят в свободную углекислоту:

НСО3- + Н+↔ Н2О + СО2 Таким образом, можно считать, что объем кислоты, затраченный на пере-

вод СО32- в НСО3-, соответствует половине содержащихся в воде карбонатов. Проба воды титруется соляной кислотой в присутствии индикатора фенолфталеина, дающего переход окраски при рН = 8,3 (рН≤ 8,3 бесцветный , рН ≥ 8,3 малиновый). Проба, оттитрованная рабочим раствором кислоты в присутствии фенолфталеина, содержит гидрокарбонаты, ранее находившиеся в воде, и гидрокарбонаты, образовавшиеся из карбонатов. Гидрокарбонаты переводят в свободную углекислоту последующим титрованием пробы кислотой в присутствии смешанного индикатора, в состав которого входят метиловый оранжевый в количестве 0,1 г и индигокарминовый – 0,75 г, растворенные в 100 мл дистиллированной воды. Переход окраски от фиолетовой к зеленой происходит при

3,3 ≤ рН ≤ 4,4.

При расчете концентрации ионов СО32- принимается объем соляной кислоты, израсходованной на титрование пробы с фенолфталеином. При расчете концентрации гидрокарбонатов в воде из объема кислоты, израсходованного на титрование воды в присутствии смешанного индикатора, вычитается объем, пошедший на ее титрование фенолфталеином.

Карбонат-ионы содержатся в щелочных водах. Обычно питьевая вода не содержит карбонатов. На это указывает отсутствие розовой окраски при при-

22

значений с помощью раствора азотной кислоты 0,1 моль/дм3 или 0,4% раствором гидроксида натрия, контролируя величину с помощью универсальной индикаторной бумаги. В колбу добавляют 1 см3 раствора хромата калия и при непрерывном перемешивании медленно титруют пробу из бюретки раствором нитрата серебра Ag(NO)3. При титровании вначале появляется белый осадок хлорида серебра AgCl. При приближении к концу титрования возникает оранжевая окраска хромата серебра Ag2CrO4. Конец титрования определяют по неисчезающей при перемешивании оранжевой окраске, появляющейся от одной капли раствора Ag(NO)3.

Одновременно с титрованием анализируемых проб для учета ошибки при приготовлении индикатора выполняют титрование холостой пробы – 50 см3 дистиллированной воды.

Массовую концентрацию хлоридов в анализируемой воде находят по формуле:

Cхл = 35,45 (V −Vхол) 0,05 1000 , мг/дм3, 50

где V – объем раствора нитрата серебра, израсходованного на титрование анализируемой пробы, см3;

Vхол – объем раствора нитрата серебра, израсходованного на титрование холостой пробы, см3.

Вопросы

1.Каковапредельнодопустимая концентрацияхлоридоввпитьевойводе?

2.Назовите методы определения хлорид-ионов в воде.

3.Почему титрование необходимо проводить в нейтральной среде?

4.Как влияет повышенная концентрация хлорид-ионов на растительность и гидробионты?

5.Какие химические элементы относятся к амфотерным?

6.Напишите уравнения химических реакций, сопровождающих метод определения концентрации хлорид-ионов в воде?

27

ствия атмосферных осадков с почвами, особенно засоленными, а также при вулканических выбросах. Вследствие большой растворимости хлористых солей ион хлора Cl- присутствует почти во всех водах. Наибольшей растворимостью обладают хлористый магний MgCl2 (545 г/л) и хлористый натрий NaCl (360 г/л).

В отличие от сульфатных и карбонатных ионов хлориды не склонны к образованию ассоциированных ионных пар. Из всех анионов хлориды обладают наибольшей миграционной способностью, что объясняется их хорошей растворимостью, слабо выраженной способностью к сорбции взвешенными веществами и потреблением водными организмами.

Принцип метода

Титриметрический метод определения массовой концентрации хлоридов в воде основан на образовании трудно растворимого белого творожистого осадка хлорида серебра при прибавлении раствора нитрата серебра к анализируемой воде:

AgNO3 + Cl- → AgCl↓ + NO3-

Образование белого осадка хлорида серебра происходит до тех пор, пока в растворе содержаться ионы хлора. По достижении точки эквивалентности добавление одной капли нитрата серебра приводит к образованию краснокоричневого осадка хромата серебра:

Ag+ + K2CrO4 → Ag2CrO4↓ + K+

Титрование проводят в нейтральной или слабощелочной среде (рН 7-10), поскольку хром является амфотерным металлом и в кислой среде не образуются соли хромовой кислоты (хромат серебра), а в сильнощелочной возможно образование бурого осадка оксида серебра.

Оборудование, материалы, реактивы:

Ход работы

В коническую колбу вместимостью 250 см3 помещают с помощью пипетки 50 см3 пробы воды. Активная реакция исследуемой воды должна находиться в пределах 7 ≤ рН ≤ 10, в противном случае значение рН нужно довести до этих

26

бавлении к пробе фенолфталеина. В этом случае в воде определяют только гидрокарбонаты титрованием соляной кислотой в присутствии смешанного индикатора.

Реактивы:

1.0,1 н НСl

2.фенолфталеин (0,1%)

3.индигокарминовый индикатор + метилоранж

Ход работы

Пипеткой отмерить 100мл исследуемой щелочной воды и поместить в

коническую колбу объемом 250мл, после чего внести в колбу 2-3 капли фенолфталеина. Выполнить титрование 0,1 н раствором соляной кислоты до исчезновения розовой окраски. Записать объем кислоты, пошедший на титрование.

К оттитрованной пробе прибавить 2-3 капли смешанного индикатора и титровать 0,1 н раствором НСl до появления зеленой окраски. Объем кислоты, пошедший на титрование записать.

Повторить определение щелочности водопроводной воды.

Расчет

1. Содержание карбонатов:

ХСО32-= V1 N Э 1000 ,

V3

где ХCO32- – содержание в исследуемой воде CO32--ионов, мг/л;

V1 – объем 0,1н HCl, израсходованной на титрование пробы, мл; Э – 60 , эквивалент CO32-.

N – нормальность рабочего раствора NаОН; V3 – объем пробы, мл.

2. Содержание гидрокарбонатов

ХСО3-= (V1 −V2 ) N Э 1000 ,

V3

где V2 – объем 0,1 н НСl, израсходованный на титрование пробы воды в присутствии смешанного индикатора, мл;

Э = 61, эквивалент иона НСО3-, 61.

При наличии в исследуемой воде только гидрокарбонатов, расчет ведут по формуле:

ХНСО3- = V2 N Э 1000 .

V3

23

Результаты проведенных опытов записывают в виде таблицы:

Контрольные вопросы и задачи

1.В каких формах содержится углекислота в природных водах?

2.От каких факторов зависит форма нахождения углекислоты в воде?

3.Напишите уравнения 1 и 2 ступени диссоциации угольной кислоты.

4.Напишите формулы для определения констант диссоциации 1 и 2 ступени диссоциации угольной кислоты.

5.Каким методом проводят определение концентрации свободной углекислоты в воде?

6.Какой индикатор применяют при определении концентрации свободной углекислоты в воде?

7.На чем основано определение концентрации карбонатов и гидрокарбонатов

вводе?

8.Напишите уравнение реакции взаимодействия карбонат-ионов с соляной кислотой.

9.Объясните необходимость использования фенолфталеина и смешанного индикатора при определении концентрации карбонатов и гидрокарбонатов

вводе.

10.Почему питьевая вода не содержит карбонат - ионов?

24

Лабораторная работа №4 Определение концентрации хлоридов в воде аргентометрическим методом

Природные воды, дождевая вода, сточные воды содержат хлорид - ионы, в высоко - минерализованных водах хлориды являются преобладающими анионами, их концентрация меняется в широких пределах от нескольких миллиграммов до десятков граммов в морской и пластовой воде.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) хлорид-ионов в питьевой во-

де [1] составляет 350 мг/л. Совместное присутствие ионов натрия и хлора (выше 250 мг/дм3) в питьевой воде придает ей соленый вкус. Отрицательное воздействие на объекты окружающей среды оказывают растворы хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов.

Хлорид кальция CaCl2 оказывает токсическое действие на рыб в концентрациях 500-1000 мг/л, на дафний – 649 мг/л; для растений токсична концентрация 3500 мг/л.

Концентрация хлорида калия l 5 мг/л вызывает частичную гибель окуней через 1,5 ч, под действием 10 мг/л окуни и белорыбица гибнут через 18 ч вследствие распадения жаберного эпителия.

Для большинства сельскохозяйственных культур содержание хлорида магния в концентрации свыше 2,5 % является избыточным. Хлорид лития токсичен для молоди ручьевой форели. Из расчета на катион Li+ хлорид лития оказывает токсичное действие на рыб в пресной воде через сутки в концентрации 100 мг/л, для дафний при концентрации 7,2-16 мг/л. Вызывает симптомы отравлений у растений вследствие аккумуляции в почве и растениях при концентрации 1,2-4,0 мг/л.

Повышенное содержание хлоридов в совокупности с присутствием в воде аммиака, нитритов и нитратов может свидетельствовать о загрязнённости водоема бытовыми сточными водами. Загрязнение воды хлоридами, в частности, может означать, что рядом с вашей скважиной есть "сосед", который сбрасывает промывочные воды после умягчения воды не в канализацию, а в грунт.

Хлориды, как и сульфаты, обусловливают агрессивность воды по отношению к бетону на силикатном цементе, при этом вода становится непригодной и вредной не только для питья, но и для технических целей.

Первичными источниками хлоридов являются магматические породы, в состав которых входят хлорсодержащие минералы (содалит, хлорапатит и др.), соленосные отложения, в основном галит. Значительные количества хлоридов поступают в воду в результате обмена с океаном через атмосферу, взаимодей-

25