2. Оценка степени насыщения вод по карбонату кальция

Для оценки степени насыщения вод по карбонату кальция проводилось насыщение раствора, которое создавалось путем добавления навески карбоната кальция в исследуемые пробы профильтрованной воды. Затем производилось встряхивание полученного раствора для растворения навески в течении двух суток.

Ионы образуют труднорастворимое соединение с Ca²⁺ – карбонат кальция. Активности ионов и Ca²⁺ связаны между собой термодинамическим произведением растворимости CaCO₃:

(20)

По определению степень насыщения раствора относительно CaCO₃ ( ) равна [Хамский, 1979]:

(21)

где и a – соответственно активности ионов в исследуемых растворах в естественном состоянии и в тех же растворах после их насыщения по CaCO₃, которое создается путем добавления навески карбоната кальция.

Поскольку для вод изучаемого района различия общих коэффициентов активности ионов Ca²⁺ и в естественных условиях и в равновесии с CaCO₃ незначительны, это позволяет использовать для определения приближенное уравнение:

(22)

где в числителе и знаменателе находятся концентрации ионов Ca²⁺ и в растворах до и после их уравновешивания с CaCO₃.

Для проведения расчетов необходимо определить концентрацию ионов Ca²⁺ и вычислить содержание карбонат-ионов по измеренным величинам щелочности и рН. Результаты расчетов представлены в табл. 3 (см. образец).

Определение концентрации кальция

Принцип метода. Определение концентрации ионов кальция проводится объемным трилонометрическим методом, основанном на применении сильного комплексообразователя трилона Б в присутствии индикатора мурексида.

Мурексид представляет собой однозамещенную аммониевую соль пурпурной кислоты ( ). Водный раствор мурексида в сильнощелочной среде (рН > 10) имеет лиловый цвет, обусловленный окраской анионов пурпурной кислоты. В присутствии ионов кальция раствор мурексида окрашивается в красный цвет за счет образующегося комплекса пурпурата кальция – . При титровании такого раствора трилоном Б образуется более прочное комплексное соединение кальция с трилоном, а ионы пурпурной кислоты освобождаются и окрашивают раствор в лиловый цвет.

Определение нормальности трилона Б. Пипеткой отмеряют 5 мл 0.1 N раствора MgSO₄ и доливают до 50 мл дистиллированной водой. Затем добавляют 2.5 мл аммиачного буфера и  0.2 г индикатора хромогена черного, смешанного с NaCl. Титруют раствором трилона Б до появления голубой окраски от одной прилитой капли. Дальнейшее прибавление трилона не изменяет голубой окраски раствора, поэтому титрование следует проводить аккуратно, наблюдая за постепенным изменением окраски от винно-красной через переходные фиолетовую и грязно-синюю до голубой.

, (23)

Определение кальция. К 50 мл исследуемого раствора добавляют 2.5 мл 2 М NaOH и  0.2 г индикатора мурексида, смешанного с NaCl. Титруют 0.05 N раствором трилона Б до появления четко выраженной лиловой окраски, устойчивой в течение 3–5 мин. (оттитрованная проба сохраняет лиловую окраску недолго).

Вычисление результатов анализа:

(24)

где – количество трилона Б, израсходованного на титрование пробы, мл; – нормальность раствора трилона Б (0.05 N); – объем пробы, мл; 20.04 – эквивалентный вес кальция.

Результаты расчетов представлены в таблице 3.5.3

Таблица 3.5.3. Расчет степени насыщения вод у р. Ички по карбонату кальция

№ пробы	Са, мг/л	Ca, M	COз, M	[Ca]*[COз]	Степень нас-я
1 ф	36,9	9,22E-04	1,69E-05	1,56E-08	0,86
1ф-нас	35,0	8,73E-04	2,07E-05	1,81E-08	-
32 ф	34,0	8,49E-04	1,41E-05	1,19E-08	0,71
32 ф-нас	29,2	7,28E-04	2,30E-05	1,67E-08	-

ф – фильтрованная

нас – насыщенная СaCO₃

Полученные результаты свидетельствуют о том, что воды в р. Ички не насыщены по карбонату кальция.