- •Міністерство освіти і науки україни
- •Національний університет харчових технологій
- •Фізико-хімія води
- •Лабораторний практикум
- •Київ нухт 2013
- •Лабораторна робота № 1 визначення загальних фізико-хімічних показників
- •Завдання для виконання роботи
- •Загальні відомості
- •Потенціометричний метод
- •Значень іонної сили
- •Установки, прилади, лабораторний посуд, реактиви
- •Порядок виконання роботи
- •Колориметричний метод
- •Установки, прилади, лабораторний посуд, реактиви
- •Порядок виконання роботи
- •Опрацювання результатів
- •Йодометричне визначення
- •Установки, прилади, лабораторний посуд, реактиви
- •Порядок виконання роботи
- •Опрацювання результатів
- •Установки, прилади, лабораторний посуд, реактиви
- •Порядок виконання роботи
- •Опрацювання результатів
- •4.1. Гідрокарбонати, карбонати, лужність
- •Установки, прилади, лабораторний посуд, реактиви
- •Порядок виконання роботи
- •Визначення зворотним титруванням
- •Установки, прилади, лабораторний посуд, реактиви
- •Порядок виконання роботи
- •Обчислення за балансом еквівалентів головних іонів сольового складу
- •4.2. Твердість води
- •Комплексонометричне визначення
- •Установки, прилади, лабораторний посуд, реактиви
- •Порядок виконання роботи
- •Опрацювання результатів
Порядок виконання роботи
100 см3 проби води наливають у колбу місткістю 250 см3, добавляють 10 крапель змішаного індикатору і з бюретки таку кількість розчину соляної кислоти концентрацією 0,05 моль-екв/дм3, щоб проба забарвилася в малиновий колір. Потім добавляють ще 1-2 см3 розчину соляної кислоти і видаляють діоксид вуглецю продуванням крізь пробу води повітря, вільного від С02. Не припиняючи продування повітрям, пробу титрують розчином бури до появи стійкого зеленого забарвлення.
((V1·C1- V2·C2)·1000)/V=Х моль-екв НСО3-/дм3;
((V1·C1- V2·C2)·1000·61,02)/V =Y мг НСО3-/дм3
де V1 — об'єм розчину соляної кислоти, добавлений до проби води, см3; С1 — концентрація розчину соляної кислоти, добавленої до проби води, моль- екв/дм3; V2 — об'єм стандартного розчину бури, витрачений на титрування залишку соляної кислоти, см3; С2 — концентрація стандартного розчину бури, витраченого на титрування залишку соляної кислоти, моль-екв/дм3; V — об'єм проби води, см3; 61,02 — молярна маса еквівалента гідрокарбонат-іонів.
Обчислення за балансом еквівалентів головних іонів сольового складу
Гідрокарбонати, хлориди та сульфати натрію, калію, магнію і кальцію, які є сольовими компонентами природних вод, практично повністю дисоційовані. Тому сума еквівалентів аніонів має дорівнювати сумі еквівалентів катіонів. При цьому враховують лише ті іони, концентрація яких перевищує 0,01 ммоль-екв/дм3. Якщо концентрацію таких іонів установлено відповідними методами аналізу для всіх сольових компонентів, окрім натрію та калію, то за різницею суми ммоль-екв/дм3 усіх аніонів та катіонів Са2+ і Мg2+ можна розрахувати суму ммоль-екв/дм3 Nа+ і К+.
Обчислення виконують за рівнянням:
п (Na++ К+) = п (Сl- + НСО3- + 1/2·SO42-) - п (1/2· Мg2+ + 1/2·Са2+),
Результати обчислень є наближеними, оскільки частина аніонів й особливо катіонів залежно від рН та Еh води може бути зв'язана в інші розчинні сполуки.
4.2. Твердість води
Твердість води — це властивість природної води, зумовлена вмістом у ній в основному розчинених солей кальцію та магнію. Вони надходять у води внаслідок розчинення й хімічного вивітрювання гірських порід, мінералів та солей, зокрема під час взаємодії розчиненого у воді діоксиду вуглецю з карбонатними мінералами, що призводить до накопичення у воді розчинних гідрокарбонатів кальцію й магнію. Джерелом іонів кальцію та магнію є й мікробіальні процеси, які відбуваються в ґрунтах площі водозбору та в донних відкладах, а також промислові стічні води.
Загальну твердість води поділяють на карбонатну, зумовлену вмістом гідрокарбонатів (карбонатів за рН > 8,3) кальцію й магнію, та некарбонатну, спричинену вмістом хлоридів і сульфатів кальцію й магнію.
Карбонатну твердість іще називають тимчасовою, оскільки під час кип'ятіння води вона усувається внаслідок розкладання гідрокарбонатів кальцію (магнію):
Са(НС03)2 →СаС03 ↓+С02↑ +Н20.
Некарбонатну твердість називають постійною; вона дорівнює сумарному вмісту солей кальцію і магнію, що залишаються у воді після її кип'ятіння.
Твердість води виражають у мілімоль-еквівалентах на кубічний дециметр (ммоль-екв/дм3). Інколи використовують інші одиниці — німецькі, англійські або французькі градуси (табл. 4.1).
Табл. 4.1. Одиниці твердості води
ТН2О, ммоль-екв/дм3 |
Градус | ||
німецький (10 мг СаО/дм3) |
англійський (1 г СаС03/галон) |
французький (1 г СаС03/100 000 г води) | |
1,00 0,36 0,29 0,20 |
2,80 1,00 0,80 0,56 |
3,50 1,25 1,00 0,70 |
5,00 1,79 1,43 1,00 |
Твердість вод коливається в широких межах — від одиниць до десятків ммоль-екв/дм3. Воду з твердістю менш як 4 ммоль-екв/дм3 вважають м'якою, від 4 до 8 — середньої твердості, від 8 до 12 — твердою, а понад 12 ммоль- екв/дм3 — дуже твердою. У поверхневих водах суходолу карбонатна твердість становить до 70 - 80 % загальної. Для природних вод характерне сезонне коливання твердості, яка зазвичай досягає найбільших значень наприкінці зими, а найменших — у період повені.
Загальну твердість води визначають комплексонометричним титруванням, індикатором слугує еріохром чорний Т.
Карбонатна (тимчасова) твердість, виражена в ммоль-екв/дм3, дорівнює лужності води, вираженій у ммоль-екв/дм3 (див. п.4.1).
Некарбонатна (постійна) твердість дорівнює різниці між загальною та карбонатною твердістю, її виражають у ммоль-екв/дм3.
Якщо в досліджуваній воді містяться значні кількості катіонів натрію і калію, з якими зв'язана частина гідрокарбонатних і карбонатних іонів, то карбонатна (тимчасова) твердість, розрахована за лужністю, не відповідає справжній. У такому разі визначають тільки загальну твердість води, не розділяючи її на карбонатну (тимчасову) і некарбонатну (постійну).