2. Комплексонометричне визначення жорсткості води

Загальна жорсткість води зумовлена присутністю солей кальцію і магнію. Вона виражається кількістю міллі-моль-еквівалентів іонів кальцію і магнію у 1 л (нормальність помножена на 1000). Комплексонометричне визначення жорсткості грунтується на титруванні певного об’єму природної води стандартним розчином ЕДТА у присутності амонійної буферної суміші (яка створює слабо лужне середовище), і металохромного індикатора ЕХЧ (еріохром чорний).

Перед титруванням при додаванні індикатора до розчину Ca²⁺ і Mg²⁺ синій індикатор переходить у червоний комплекс з катіонами Мe²⁺: НІnd^2-+ Me²⁺= MeInd^-+ H⁺

синій червоний

Під час титрування розчином ЕДТА у безбарвний комплекс з ним спочатку зв’язуються вільні іони металу: Me²⁺+H₂ЕДТА^2-=MeЕДТА^2-+2H⁺. Розчин при цьому залишається червоним.

У кінці титрування ЕДТА взаємодіє з червоним комплексом і руйнує його – виділяється вільний індикатор синього кольору: MeInd^-+ H₂ЕДТА^2-=MeЕДТА^2-+ НІnd^2--+H⁺.

червоний безбарвний синій

У точці еквівалентності (CV)_ЕДТА = (CV)_Ca,Mg. Звідки нормальна концентрація розчину за кальцієм і магнієм: C_Ca,Mg =(CV)_ЕДТА / V_Ca,Mg; а жорсткість Н = C_Ca,Mg·1000=… (ммоль-екв/л)

У харчовій промисловості (приміром, для виготовлення напоїв) потрібно знати загальну жорсткість, тоді як у котлах утворюється накип за рахунок тимчасової жорсткості: Са(НСО₃)₂ → СаСО₃↓ + СО₂↑ + Н₂О. Її визначають титруванням певного об’єму природної води стандартним розчином НСІ з індикатором метиловим оранжевим: Са(НСО₃)₂ + 2 НСІ → СаСІ₂↓ + СО₂↑ + Н₂О, тобто титрують гідрокарбонат-іон. Отже, тимчасова жорсткість – це та частина кальцію і магнію, що існує у природній воді як гідрокарбонати: C_Ca,Mg =(CV)_НСІ / V_Ca,Mg; а жорсткість Н_{тимчасова} = C_Ca,Mg·1000=…(ммоль-екв/л). Сульфати, хлориди та інші солі кальцію і магнію не осаджуються при нагріванні і створюють постійну жорсткість, яка визначається за різницею Н_{постійна}=Н_{загальна}–Н_{тимчасова}.

3. Комплексонометричне роздільне визначення кальцію і магнію

Відповідно до розташування кальцію і магнію у періодичній системі хімічних елементів вони розрізняються тим, що кальцій має більш активні металічні властивості, Са(ОН)₂ є сильною основою і повністю дисоціює на іони, а Mg(OH)₂ – слабка основа Тому у сильно-лужному середовищі іони магнію осаджуються у вигляді Mg(OH)₂ і не взаємодіють з ЕДТА, на відміну від Са²⁺.

Отже для роздільного визначення кальцію і магнію, якщо вони присутні в одному розчині, треба виконати два різних титрування цього розчину. Перше титрування проводиться в амонійному буферному середовищі з індикатором еріохром-чорним (ЕХЧ), як при визначенні загальної жорсткості води. У цьому випадку з реактивом (ЕДТА) реагують як кальцій, так і магній, тобто (CV)_ЕДТА^ЕХЧ = (CV)_Ca + (CV)_Mg. Друге титрування проводиться у сильно-лужному середовищі з індикатором мурексидом. У цьому титруванні з ЕДТА реагує тільки кальцій, тобто

(CV)_ЕДТА^МУР = (CV)_Ca. Магній визначають за різницею цих титрувань:

(CV)_Mg= =(CV)_ЕДТА^ЕХЧ–(CV)_ЕДТА^МУР=С_ЕДТА(V_ЕДТА^ЕХЧ–V_ЕДТА^МУР).

Розрахувати кількість кальцію і магнію можна за формулами:

Mr(½Ca)·(CV)_ЕДТА^МУР·V_колби

m(Ca)=--------------------------------------= ;

1000·V_{піпетки}

Mr(½Mg)·C_ЕДТА(V_ЕДТА^EХЧ–V_ЕДТА^МУР)·V_колби

m(Mg)=--------------------------------------------------------=

1000·V_{піпетки}

Якщо для визначення беруть наважку «g» досліджуваної речовини, можна розрахувати процентний вміст кальцію і магнію у цій речовині: m_x·100%

%X = -----------

g