1. Определение общей щелочности

Принцип метода

Метод основан на взаимодействии гидрокарбонатов и карбонатов с соляной кислотой (ацидиметрический метод). При наличии карбонат-ионов в исследуемой пробе реакция протекает в 2 этапа:

CO32- + H+ → HCO3-	(9)
HCO3- + H+ → H2O + CO2	(10)

При отсутствии карбонат-ионов реакция протекает в один этап согласно уравнению (10). О величине щелочности судят по количеству израсходованной соляной кислоты. Выделяемая при реакции углекислота удаляется продуванием через раствор воздуха, свободного от углекислого газа. В качестве поглотителя углекислого газа используется натронная известь или аскарит (волокнистый асбест, пропитанный раствором NaOH). Для установления точки эквивалентности используются индикаторы метилоранж (при определении гидрокарботов) и фенолфталеин (при определении карбонатов).

Реактивы

1. Соляная кислота, 0,02 N раствор;

2. Тетраборат натрия (Na₂B₄O₇), 0,02 N раствор;

3. Индикатор метилоранж, 0,1 %-ный раствор;

4. Индикатор фенолфталеин, 1 %-ный раствор.

Определение нормальности соляной кислоты

Для определения поправочного коэффициента к нормальности НС1 пользуются точным 0,02 N раствором тетрабората натрия (бурой).

В коническую колбу на 250 мл отмеряют пипеткой 15 мл 0,02 N раствора буры, добавляют 85 мл дистиллированной воды и 2-3 капли метилоранжа. Титруют раствором соляной кислотой до перехода окраски от желтой до слабо-оранжевой с розовым оттенком. Окраска должна быть устойчива в течение 2-3 мин. Поправочный коэффициент к нормальности HCl рассчитывают по формуле:

,	(18)
где V(бура) – объем раствора буры, мл; V(HCl) – объем раствора соляной кислоты, пошедший на титрование 15 мл раствора буры, мл.

Определение общей щелочности в пробе

Пипеткой отмеряют 100 мл испытуемой пробы в коническую колбу, добавляют 5 капель 1%-ного раствора фенолфталеина. Если в пробе присутствует карбонат-ион то проба должна окраситься в розовый цвет. Осторожно, по каплям, пробу титруют раствором HCl до обесцвечивания. Записывают количество НСl, израсходованное на титрование пробы в присутствии фенолфталеина (n₁). Если проба не содержит карбонатных ионов, то после добавления фенолфталеина она остается бесцветной. И в первом случае, когда проба уже оттитрована раствором HCl до бесцветной, и во втором случае, когда проба остается бесцветной, в исследуемую пробу добавляют 2-3 капли индикатора метилоранжа и титруют до слабо-оранжевой окраски с розовым оттенком. Следует обратить внимание на то, что в первом случае титрование продолжают, не доливая раствор НСl в бюретку. Записывают суммарный объем НСl, пошедший на титрование (n). Общую щелочность вычисляют по формуле:

,	(19)
где Alk– общая щелочность, мэкв/л; 1000 – пересчет миллилитров в литры; n– объемHCI, израсходованный на титрование, мл; N – нормальность раствора НСl(0,02N); K– поправочный коэффициент к нормальности НСl; V– объTм пробы, мл.

2. Определение содержания ионов кальция

Принцип метода

Для определения общей жесткости пользуются объемным трилонометрическим методом. Основным рабочим раствором является трилон Б – двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты. Определение суммарного содержания ионов кальция и магния основано на способности трилона Б образовывать прочные комплексные соединения в щелочной среде с этими ионами, замещая ионы водорода на двухвалентные катионы кальция и магния:

(11)

В качестве индикатора используется хромоген, дающий с магнием соединения винно-красного цвета, при исчезновении ионов магния он приобретает голубую окраску. Реакция идет при рН = 10, что достигается добавлением в пробу аммиачного буферного раствора.

При титровании пробы воды, содержащей ионы кальция и магния, трилоном Б в первую очередь связываются ионы кальция, а затем магния. При исчезновении ионов магния окраска раствора меняется на голубую, что свидетельствует об окончании титрования и достижении точки эквивалентности.

Реактивы

1. Трилон Б, 0,02 N раствор;

2. Сульфат магния, 0,02 N раствор;

3. Аммиачный буферный раствор. 20 г NH₄Cl растворяют в 500 мл дистиллированной воды, прибавляют 100 мл 25 % NH₃·H₂О и доводят до 1 л дистиллированной водой;

4. Гидроксид натрия, 2 N раствор;

5. Индикатор хромоген;

6. Индикатор мурексид.

Установление нормальности трилона Б

Определение нормальности производят по точному 0,02 N раствору сульфата магния. В коническую колбу отмеривают 10 мл 0,02 N раствора MgSO₄, 50 мл дистиллированной воды (отмеривают мерным цилиндром), добавляют 5 мл аммиачного буфера, 5 капель хромогена. Титруют раствором трилона Б до перехода винно-красной окраски через фиолетовую к голубой. Поправочный коэффициент к нормальности раствора трилона Б вычисляют по формуле:

,	(20)
где V(MgSO4) – объем раствора сульфата магния, мл; V(трилон Б) – объем раствора трилона Б, пошедшего на титрование 10 мл раствора сульфата магния, мл.

Определение концентрации ионов кальция

В коническую колбу отмеривают 100 мл исследуемой воды, добавляют 2 мл 2 N раствора NaOH, 5 мл аммиачного буфера и 5 капель мурексида. Титруют до перехода окраски из винной в лиловую. Рассчитывают концентрацию ионов кальция (мг/л) по формуле:

	(21)
где N– нормальность раствора трилона Б, моль/л; 1000 – пересчет миллилитров в литры; V– объем трилона Б, израсходованный на титрование пробы, мл; K– поправочный коэффициент к нормальности трилона Б; Vпробы– объем пробы воды, мл; М(Ca2+) – молярная масса эквивалента кальция, г/моль.