Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Ярославский Государственный Технический Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Раб. тет.-тех.ан.воды.doc

Скачиваний:

220

Добавлен:

08.08.2019

Размер:

3 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 112 3 4 5 6 7 8 9 10 11 > Следующая >>>

Определение общей жесткости комплексонометрическим методом.

В основе комплексонометрического метода лежит способность ряда катионов Ca²⁺, Cd²⁺, Ni²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Al³⁺, Mg²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Mn²⁺ и некоторых других образовывать достаточно прочные растворимые комплексные соединения с комплексонами – органическими реактивами, являющимися производными иминодиуксусной кислоты NH(CH₂COOH)_2. Наибольшее применение в комплесонометрии получил титрованный раствор двузамещенной натриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б), образующий различной прочности комплексы с катионами двух- и трехвалентных металлов:

¹Для перевода в единицы СИ (моль/дм³) величину жесткости следует разделить на 2,0.

Формулу трилона Б можно изобразить Na₂H₂R, где H₂R^2- – анион комплексона. Из уравнений видно, что 1 г-моль комплексона (трилона Б) связывает 1 г-моль металла независимо от его валентности. При этом освобождаются 2 г-ион водорода, которые могут быть оттитрованы алкалиметрически в присутствии кислотно-основного индикатора. Это 1 из вариантов трилонометрического анализа.

Комплексные соединения, образуемые трилоном Б с различными ионами, – комплексонаты – имеют различную прочность, которую количественно принято выражать константой нестойкости. Константой нестойкости (К) называют константу диссоциации комплексного иона. Чем меньше ее величина, тем устойчивее комплекс.

Прочность комплексного соединения удобнее выражать величиной, равной отрицательному логарифму константы нестойкости (pK). В этом случае получаются целые положительные числа: чем больше значение pK, тем выше прочность соответствующего комплекса. В таблице 4 приведены примеры значения констант нестойкости (рК) для некоторых комплексонатов.

Таблица 4

Значения pK некоторых комплексонатов при температуре 20º и ионной

силе 0,1

Катион	pK	Катион	pK
Ag²⁺	7,30	Zn²⁺	16,50
Ba²⁺	7,76	Cd²⁺	16,46
Sr²⁺	8,63	Pb²⁺	18,04
Mg²⁺	8,69	Ni²⁺	18,62
Ca²⁺	10,70	Cu²⁺	18,80
Mn²⁺	13,79	Hg²⁺	21,80
Fe²⁺	14,33	Al²⁺	16,13
Co²⁺	16,31	Fe²⁺	25,10

Значения рК зависят от рН раствора и температуры. Сопутствующие катионы, имеющие большее значение рК, чем определяемый ион, а, следовательно, образующие более прочные комплексы, будут мешать при титровании анализируемого раствора трилоном Б. Так, например, при наличии в воде ионов Zn²⁺ и Cu²⁺, рК которых соответственно равны 16,50 и 18,80, определение иона Ca²⁺, имеющего pK 10,7, произвести нельзя.

Катионы, мешающие определению анализируемого катиона, должны быть удалены из сферы реакции осаждением или маскированы переводом в бесцветные комплексы, более устойчивые, чем комплексонаты. Для избирательной (селективной) маскировки катионов применяют гидроксиламин (Mn²⁺), триэтаноламин N(CH₂CH₂OH)₃ (Fe²⁺, Al³⁺, Mn²⁺), фторид натрия и др. При определении, например, кальция в присутствии марганца ионы меди и цинка осаждают в виде сульфидов, добавляя к пробе сульфид натрия, а марганец маскируют, добавляя солянокислый гидроксиламин.

В качестве индикаторов при комплексонометрическом титровании применяют различные органические вещества, в основном красители, образующие комплексы с ионами определяемых металлов (металлиндикаторы). Наибольшее распространение получили индикаторы хромоген синий и хромоген черный ЕТ-ОО, представляющий собой моноазокраситель:

Хромоген черный ЕТ-ОО реагирует с катионом многих металлов. При рН<6 он имеет вино-красный цвет, при рН 7-11 – синий, а при рН>12 – желто-оранжевый. С кальцием, магнием, цинком, кадмием и свинцом этот индикатор образует окрашенные в винно-красный цвет устойчивые комплексы следующего строения:

Сокращенная формула этого индикатора NaH₂Ind, где Ind – анион индикатора. Прочность металлиндикатора меньше прочности соответствующего комплесоната. Окраска металлиндикатора отличается от окраски самого индикатора. При добавлении к анализируемому раствору титрованного раствора трилона Б в эквивалентной точке, когда металлиндикатор полностью разрушается за счет образования комплексоната, появляется окраска самого индикатора. Например, при определении кальция протекает реакция:

NaCaInd + Na₂H₂R = Na₂CaR + NaH₂Ind

метиллиндикатор трилон Б комплексонат индикатор

Трилонометрическое определение каждого иона производится при том значении рН, при котором этот ион образует с трилоном Б соединение более прочное, чем с индикатором. Для поддержания заданного значения рН при определении того или иного катиона к титруемому раствору добавляются буферные растворы. Кроме того, поддержание заданной величины рН обеспечивает определенную окраску индикатора.

Жесткость воды определяют при рН>9, железо – при рН 1-2, кальций с индикатором мурексидом – при рН 12, медь – при рН 3,5-12. В таблице 5 (смотри приложение) приведены характеристики основных индикаторов, применяемых при трилонометрическом титровании.

Задание.

Отобрать пробу воды.
Изучить методику определения.
Выполнить исследования по методике.
Заполнить таблицу отчета.
Выполнить необходимые расчеты.
Ответить на контрольные вопросы.

Оборудование и реактивы:

1 – мерная посуда: колбы, пипетки, бюретки;

2 – коничесая колба на 200-250 см³;

3 – раствор трилона Б (ЭДТА) С = 0,05 моль/дм³;

4 – аммиачно-буферный раствор;

5 – индикатор хром темно-синий.

Работа в лаборатории.

Выбор объема пробы для анализа.

Перед выполнением анализа пробы воды с неизвестной величиной жесткости воды проводят оценочное титрование. Для этого берут 10 см³ воды, добавляют 0,5 см³ буферного раствора, индикатор и титруют раствором трилона Б до перехода окраски в голубую. По величине израсходованного на титрование объема раствора трилона Б выбирают из таблицы соответствующий объем пробы воды.

Таблица – Объем воды, рекомендуемый для определения жесткости по результатам оценочного титрования

Объем израсходованного раствора трилона Б, см³	<2	2-4	4-8	>8
Рекомендуемый объем пробы, см³	100	50	25	10

Определению общей жесткости воды мешают медь, цинк. Марганец, высокое содержание карбонатов и гидрокарбонатов. Мутную воду перед определением следует отфильтровать.

В коническую колбу вместимостью 250 см³ вносят 100 см³ отфильтрованной исследованной воды или меньшее ее количество, доведенное до объема 100 см³ дистиллированной водой. Затем прибавляют 5 см³ буферного раствора, 5-7 капель индикатора, титруют 3 раза при сильном взбалтывании 0,05 н. раствором трилона Б до изменения окраски. Титрование производят в присутствии «свидетеля».

Если на титровании израсходовано больше 10 см³ 0,05 н. раствора трилона Б, то следует определение повторить, взяв меньший объем воды и разбавив его до объема 100 см³ дистиллированной водой.

Нечетное изменение окраски в эквивалентной точке указывает на присутствие меди и цинка. Для устранения их влияния к пробе перед титрованием воды прибавляют 1-2 см³ раствора сульфита натрия, после чего проводят определение.

Если титруемый раствор постепенно обесцвечивается, то это указывает на присутствие марганца; в этом случае к пробе воды до внесения реактивов следует прибавить 5 капель 1% раствора гидрохлорида гидроксиламина и далее определять жесткость.

Если при титровании окраска долго не изменяется и она нечетная и плохо выраженная, то это свидетельствует о высокой щелочности воды. В этом случае перед определением жесткости в воду нужно добавить несколько капель 0,1 н. раствора хлороводородной кислоты, чтобы нейтрализовать раствор, потом прокипятить или продуть воздухом в течение 5 минут.

Содержание отчета.

№ п/п	V пробы H₂O см³	V трил. Б см³	С трил.Б ммоль/дм³	Жесткость ммоль/дм³	d = C_max-C_min	d_k = 0,02+0,27*С	Результат с учетом ±