Практическая часть Реактивы, посуда, оборудование

Водопроводная вода; индикаторы (метилоранж, эриохром черный ЭТ-00); раствор 0,1н НС1; трилон Б, аммиачно-буферная смесь (NH₄OH +NH₄C1).

Колбы конические емкостью 250 см³; мерные цилиндры (мензурки) емкостью 50 и 100 см³; бюретки емкостью 25 и 50 см³; пипетки емкостью 5, 50 и 100 см³.

Опыт № 1. Определение временной жесткости воды

Временную, или карбонатную жесткость воды можно определить кислотно-основным титрованием. Концентрация НСО в воде определяется титрованием раствором НСl:

НСО + Н⁺=Н₂О + СО₂↑,

Са(НСО₃)₂ +НС1 = СаС1₂ +2H₂O+2CO₂↑.

Ход исследования

В две конические колбы на 250 см³ отобрать пипеткой или мензуркой по 100 см³ исследуемой воды. Внести в каждую по 2–3 капли метилоранжа. Одна из проб контрольная. Из бюретки по каплям приливать в одну колбу 0,1н раствор соляной кислоты до тех пор, пока от одной капли кислоты окраска перейдет из желтой в розовую. Сравните цвета растворов в колбах с исследуемой пробой и контрольной. Титрование повторите 2–3 раза. Взяв средний расход кислоты, рассчитайте карбонатную жесткость по формуле:

,

где Ж_к – карбонатная (временная) жесткость, мэкв/л;

V_воды – объем воды, см³;

V_HC1 – объем соляной кислоты, пошедшей на титрование, см³;

N_НС1 – нормальность соляной кислоты, моль/л.

Опыт № 2. Определение общей жесткости воды

Общая жесткость воды определяется комплексонометрическим титрованием. Вода с солями жесткости титруется раствором комплексона, чаще всего раствором этилендиаминотетрауксусной кислоты (EДТА, комплексона II) или ее двунатриевой соли (комплексона III или трилона Б). Состав трилона Б выражается формулой:

НООС – СH₂ CH₂COONa

N–CH₂–CH₂–N

НООС – CH₂ CH₂COONa

Реакции образования комплексных солей, происходящие при титровании воды, содержащей ионы Са²⁺, Mg²⁺ и др., трилоном Б, могут быть выражены следующими сокращенными уравнениями:

Na₂H₂ трил. + Ca²⁺ = Na₂ [Ca трил.] + 2Н⁺;

Na₂H₂ трил. + Mg²⁺ = Na₂ [Mg трил.] + 2Н⁺,

где трилон является лигандом.

В качестве индикатора применяется краситель – эриохром черный, ЭТ-00, образующий с ионами Mg²⁺, Са²⁺ и др. окрашенные малодиссоциирующие комплексные соединения. Эриохром черный представляет собой кислоту и действует как кислотно- основной индикатор с изменением окраски в зависимости от рН среды.

При титровании воды трилон Б сначала реагирует со свободными ионами Са²⁺, затем со свободными ионами Mg²⁺ и, наконец, извлекает Mg²⁺из его соединения с индикатором, изменяя окраску индикатора из вишнево-красной в фиолетовую, затем в синюю (окраска индикатора в щелочной среде при отсутствии ионов Mg²⁺).

Величина рН раствора около 10 является лучшей для титрования. Для создания такой среды к анализируемой пробе воды добавляют аммиачно-буферную смесь – NH₄ОН +NH₄C1. При рН = 10 переход окраски очень резкий, вследствие чего титрование осуществляется с большой точностью.