5.3. Визначення загальної карбонатної твердості

100 мл аналізованої води титрують розчином НСl, С = 0,1 моль/л з метиловим оранжевим (метилоранжем) до оранжевого кольору, який не зникає під час кип'ятіння.

Загальну карбонатну твердість, ммоль екв/л, обчислюють за фор-мулою

,

де С — молярна концентрація розчину хлоридної кислоти, моль/л; V₁ — об'єм розчину хлоридної кислотн, мл; V₂ — об'єм води, взятої на аналіз, мл.

5.4. Визначення залишкової карбонатної твердості

Другу порцію води об'ємом 200 мл кип'ятять у конічній колбі протягом однієї години. Після охолодження переносять у мірну колбу місткістю 200 мл, доводять об'єм до риски дистильованою водою і фільтрують. Титрують 100 мл фільтрату розчином хлоридної кислоти з метилоранжем до оранжевого кольору.

За різницею між загальною карбонатною і залишковою карбонатною твердістю обчислюють твердість, що усувається під час кип'я­тіння.

Некарбонатну твердість визначають за різницею між загальною і карбонатною твердістю.

Контрольні запитання і завдання

1. Чому в м'яких водах гранична допустима концентрація алюмінію значно нижча, ніж у твердих?

2. Чи є у водних системах організми, що знижують вміст кальцію у воді?

Лабораторна робота № 6 визначення розчиненого кисню методом вінклера

У природні водойми кисень надходить з атмосферним повітрям і виділяється в процесі фотосинтезу водяними рослинами, водоростями та фітопланктоном. Від вмісту О₂ залежить життя водяних організмів, що використовують кисень для дихання, інтенсивність процесів окиснення та розкладання органічних решток, самоочищення водойм.

Різні види гідробіонтів для життя потребують різні кількості кисню: вибагливій форелі потрібно не менше 10 мг/л, карасю дос­татньо й 2 мг/л кисню у воді.

Забруднення водойм органічними речовинами та сполуками, здатними окиснюватися, значно погіршує їх стан щодо забезпеченості киснем, тому визначення його вмісту у воді є дуже важливим. У разі нестачі кисню органічні рештки гниють, виділяючи у воду гідроген­сульфур, аміак та інші отруйні для гідробіонтів речовини. При цьому у водоймі виникають гіпоксичні умови.

Проби води для визначення розчиненого кисню не консервують. На місці відбору розчинений кисень фіксують, зв'язуючи його в малорозчинний МnО(ОН)₂:

2 Мn(ОН)₂ + О₂ = 2МnО(ОН)₂.

У лабораторії осад розчиняють у кислоті в присутності йодиду калію; йод, що утворився внаслідок реакції, титрують стандартним розчином тіосульфату натрію за наявності індикатора крохмалю:

МnО(ОН)₂ + 2КІ + 2Н₂SО₄ = МnSO₄ + І₂ + К₂SО₄ + ЗН₂О;

I₂ + 2Na₂S₂О₃ = 2NаІ + Na₂S₄O₆.

Цим методом можна визначити вміст кисню понад 0,05 мг О₂/л.

Визначенню кисню перешкоджають зависі, які видаляють адсорбцією на Аl(ОН)₃; окисники, що реагують з КІ (хлор, нітрити, ферум (III) тощо); відновники, які взаємодіють з виділеним йодом (сульфіти, тіосульфати, деякі органічні сполуки). Азид натрію усуває вплив нітритів; ферум (III) зв'язують у флуоридний комплекс.

Обладнання і реактиви: мірна колба місткістю 1000 мл, бюретка на 25 мл, батометр — прилад для відбору проби, градуйована склянка місткістю 250…300 мл із пришліфованою пробкою, піпетки, конічні колби для титрування; розчин сульфату або хлориду мангану (Н) С=0,1 моль/л (розчиняють 241 г МnSО₄∙5Н₂О або 200 г МnСІ₂∙4Н₂О у дистильованій воді й доводять об'єм до 1 л); йодид калію, 15%-й розчин (розчиняють 15 г КІ у дистильованій воді, додають 60 мл розчину NаОН або КОН з концентрацією 1 моль/л і доводять об'єм до 100 мл): сульфатна кислота розбавлена (1:4); розчин тіосульфату натрію з С=0,025 моль/л (розчиняють 12,4 г Nа₂,S₂О₃∙5Н₂О і 0,2 г Nа₂СО₃ у дистильованій воді й доводять об'єм до 1 л; точну концентрацію розчину встановлюють за дихроматом калію і перевіряють щотижня; стандартний розчин тіосульфату натрію можна приготувати з фіксаналу); крохмаль 0,5%-й розчин (0,5 г крохмалю розтирають у ступці з 5 мл дистильованої води, вливають 95 мл кип'ятку, дві краплі хлоридної кислоти).

Хід роботи

Пробу води відбирають батометром у градуйовану склянку місткістю 250…300 мл доверху, вводять, опускаючи піпетку до дна, 1…2 мл розчину солі мангану (II), потім 1…2 мл лужного розчину йодиду калію на незначну глибину, закривають пробкою, щоб не було бульбашок повітря, і повертають кілька разів колбу для перемішування розчину. Малорозчинний МnО(ОН)₂ осаджується. Через 10–15 хвилин у склянку обережно додають 10 мл Н₂О (і маскувальний реагент, якщо потрібно). Закривають пробкою і перемішують (на рідину, що виливається, не звертають уваги).

Вміст склянки переносять у конічну колбу місткістю 500 мл (або відбирають лише певний об'єм піпеткою), споліскують склянку дистильованою водою і титрують йод, що виділився, тіосульфатом натрію до солом'яно-жовтого кольору, додають 1 мл крохмалю і титрують до зникнення синього забарвлення.

Масову концентрацію розчиненого кисню С, мгО₂/л, обчислюють за формулою

,

де V — об'єм розчину тіосульфату натрію, витраченого на титрування, мл; С — молярна концентрація розчину тіосульфату натрію, моль/л; М — молярна маса еквівалента кисню; V₁ — місткість кис­невої склянки, мл; V₂ — об'єм реагентів (2…4 мл), доданих у кисневу склянку для фіксації кисню, мл.

Ступінь насиченості води киснем, %, визначають за формулою

ω₀ = (С∙100)/С₀,

де С₀ — рівноважна концентрація кисню, мг О₂/л, (табл. 6.1) для температури, виміряної під час відбору проби, з поправкою на атмосферний тиск і вміст у пробі розчинених солей. Поправку на атмосферний тиск С₁ обчислюють за формулою

С₁=(С₀∙P)/760,

де С₁ — шукана рівноважна концентрація при тиску Р, мг/л; Р — атмосферний тиск, мм рт. ст.

Таблиця 6.1. Розчинність кисню у воді за різних значень температури й тиску 760 мм рт. ст.

t,°С	С0, мг/л	t,°С	С0, мг/л	t,°С	С0, мг/л
0	14,70	10,50	11,35	20,5	9,31
0,5	14,50	11,00	11,23	21	9,23
1	14,30	11,50	11,11	21,5	9,14
1,5	14,11	12,00	10,99	22	9,06
2	13,92	12,50	10,87	22,5	8,98
2,5	13,74	13,00	10,76	23	8,91
3	13,56	13,5	10,65	23,5	8,83
3,5	13,39	14	10,54	24	8,76
4	13,22	14,5	10,43	24,5	8,69
4,5	13,05	15	10,33	25	8,62
5	12,89	15,5	10,23	25,5	8,55
5.5	12,73	16	10,13	26	8,48
6	12,58	16,5	10,03	26,5	8,41
6,5	12,43	17	9,93	27	8,35
7	12,29	17,5	9,83	27,5	8,28
7,5	12,14	18	9,74	28	8,22
8	12,00	18,5	9,65	28,5	8,16
8,5	11,86	19	9,56	29	8,10
9	11,73	19.5	9,47	29,5	8,04
9,5	11,60	20	9,39	30	7,98
10	11,47	–	–	–	–

Далі роблять поправку на вміст солей в аналізованій воді, знайденій за табл. 1.5, віднімаючи на кожні 1000 мг/л солей: 0,08405 мг/л за температури проби 0°С; 0,06217 — при 10°С; 0,047777 — при 20°С і 0,04085 — при 30°С.

Контрольні запитання і завдання

1. Як впливає температура на вміст кисню в природних водоймах?

2. Назвіть хімічні та біологічні процеси, інтенсивність яких залежить від вмісту кисню у воді.

3. Які чинники сприяють насиченню річкової води киснем?