2. Експериментальна частина Виконання лабораторної роботи передбачає:

1) визначення загальної твердості і оцінку досліджуваної води за її твердістю;

2) розрахунок всіх видів твердості для досліджуваної води;

3) визначення показника pH і видів лужності для досліджуваної води;

4) пом'якшення води термічним, вапняно-содовим та іонообмінним методами;

5) розрахунок вищевказаних показників (твердості, pH і лужності) для пом'якшеної води, оцінка води за твердістю;

6) розрахунок ступенів пом'якшення води кожним з методів і їх порівняння.

2.1. Методика визначення загальної твердості води

Іони Са²⁺ та Mg²⁺ здатні утворювати міцні внутрішньокомплексні сполуки з комплексонами: трилон Б, комплексон Ш, ЭДТА, хелатон З. Як індикатор утворення комплексону служать деякі азобарвники (кислотний хром темно-синій, кислотний хром синій К, кислотний хром чорний), які з іонами Са²⁺ та Mg²⁺ утворюють комплекси (рожево-червоного кольору), забарвлені інакше ніж сам барвник (синьо-бузковий або фіолетовий колір) при рН 10. Стійкість цих комплексів є меншою ніж комплексонів з іонами Са²⁺ та Mg²⁺. На результат визначення загальної твердості води впливає присутність іонів Cu²⁺, Zn²⁺, Fe²⁺, який усувається додаванням 1,5-2% розчину Na₂S. Для зменшення впливу на аналіз іонів Mn²⁺ до досліджуваної води додають декілька капель 5%-ний розчин NH₂OH·HCl

Прилади і реактиви: конічна колба на 250 мл; піпетки на 100 та 1 мл; шпатель; 0,05 н. розчин трилону Б; 0,1 н. розчин HCl; аміачний буферний розчин; 5%-ний розчин NH₂OH·HCl; 0,5%-ний розчин хромогену чорного (або кислотного хрому синього К чи суміш хромогену чорного з NaCl (1:200 мас.)); 1,6%-ний розчин Na₂S.

Порядок виконання роботи.

У конічну колбу піпеткою вносять 100 мл відфільтрованої досліджуваної води або її меншу кількість, розведену дистильованою водою до 100 мл. Сумарний вміст іонів кальцію і магнію в аналізованому об'ємі води не повинен перевищувати 0,5 мг-екв (тобто твердість води знаходиться в межах < 5 мг-екв/л).

У колбу додають 5 мл буферного розчину, 5-7 крапель 0,5%-ного розчину індикатора або приблизно 0,1 г сухої суміші хромогену чорного з NaCl і негайно при інтенсивному перемішуванні титрують одержаний розчин 0,05 н. розчином трилону Б до появи у точці еквівалентності відповідного забарвлення індикатора.

Якщо на титрування витрачено більше, ніж 10 мл 0,05 н. розчину трилону Б, то це вказує на те, що в аналізованому об'ємі води вміст іонів кальцію та магнію перевищує 0,5 мг-екв. У цьому випадку аналіз необхідно повторити з меншою кількістю досліджуваної води, розведеною до об'єму 100 мл дистильованою водою.

Нечітка зміна забарвлення у точці еквівалентності вказує на присутність у воді іонів міді та цинку. Для усунення їх впливу до відміряної для титрування проби води додають 1-2 мл 1,6%-ного розчину Na₂S, після чого виконують аналіз за вищевказаною методикою.

Якщо після додавання буферного розчину та індикатора титрований розчин поступово знебарвлюється і набуває сірого кольору, то це свідчить про наявність у воді іонів марганцю. У цьому випадку до проби води, відібраної для титрування, додають п'ять крапель 5%-ного розчину NH₂OH×HCl і надалі виконують аналіз за вищевказаною методикою.

Якщо титрування набуває затяжного характеру, а розчин у точці еквівалентності має нестійке та нечітке забарвлення, то це зумовлено підвищеною лужністю води. Її вплив усувається додаванням до аналізованої проби води до внесення реактивів 0,1 н. розчину HCl у кількості, необхідній для нейтралізації лужності води, з наступним кип'ятінням або продуванням розчину повітрям впродовж 5 хв. Після цього додають буферний розчин, індикатор і виконують аналіз за вищевказаною методикою.

Загальну твердість води розраховують за формулою:

Тз = V₁ × N₁ × 1000 / V₂, мг-екв/л (4)

де: V₁ - об'єм р-ну трилону Б, витрачений на титрування, мл;

N₁ - нормальність р-ну трилону Б, мг-екв/л;

V₂ - об'єм води, взятий на визначення, мл.

Відносна похибка двох паралельних визначень не повинна перевищувати 2%.