Лабораторная работа №2

Определение показателей, характеризующих химический

состав воды

Цель работы: обучение студентов проведению количественного определения химических показателей, характеризующих состояние водного объекта.

Объем работы: 4 часа.

Вода хозяйственно-питьевого назначения отвечает гигиеническим требованиям, если она имеет постоянный химический состав, концентрации минеральных и органических веществ не превышают предельно допустимых, нет косвенных показателей ее загрязнения, отсутствуют ядовитые вещества.

К химическим показателям качества воды относят следующие: активная реакция воды ( рН ), содержание растворенных газов, солей, обусловливающих жесткость, химическая потребность в кислороде ( ХПК ), биохимическая потребность в кислороде ( БПК ), а также содержание железа, хлоридов, сульфатов, фосфатов и других веществ, определение которых проводят по стандартным химическим методикам.

2.1. Определение активной реакции воды ( рН )

или водородный показатель рН влияет на развитие и жизнедеятельность водных растений, на агрессивное воздействие воды на металлы и бетон; величина рН изменяет токсичность загрязняющих веществ.

рН = -lg a_Н+

Источником ионов Н⁺ являются: - соли тяжелых металлов, попадающих в воду и подвергающиеся в ней гидролизу (например:

Fe²⁺ + 2H₂O ⇄ Fe (OH)₂ + 2H⁺ );

• гумусовые кислоты, присутствующие в почвах;

• кислые сточные воды и др.

Вода хозяйственно – питьевого назначения должна иметь рН = 6,5 ¸8,5

рН определяют электрометрическим и колориметрическим методами.

Электрометрический метод основан на измерении разности потенциалов на границах между внешней поверхностью стеклянной мембраны электрода и исследуемым раствором с одной стороны и внутренней поверхностью мембраны и стандартным раствором - с другой стороны. Стандартный раствор имеет постоянную активность ионов водорода, поэтому потенциал на внутренней поверхности мембраны не меняется . Сдвиг рН на единицу вызывает изменение потенциала электрода на 58,1 мВ при 20⁰С. Метод отличается высокой точностью (до 0,02). Результат определения не зависит от окраски, мутности, присутствия окислителей или восстановителей.

Колориметрическое определение

К исследуемой воде добавляют соответствующий индикатор, в строго определенном количестве, который в зависимости от рН воды принимает определенную окраску.

Эту окраску сравнивают со шкалой стандартных буферных растворов, имеющих определенное содержание ионов Н⁺. Сравнение производят в тени или при рассеянном освещении. Положительным качеством метода является простота, отрицательным – невысокая точность, особенно при анализе мутных и окрашенных вод.

Ход работы. Перед началом работы ознакомиться с инструкцией на рН-метр и затем определить рН исследуемой воды.

2. Определение жесткости воды

л) Жесткость воды отражает содержание в ней ионов кальция и магния. Различают общую Ж₀, карбонатную Ж_к и некарбонатную Ж_нк жесткость.

Ж₀ = Ж_к + Ж_нк

Карбонатная жесткость Ж_к обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния ( Ca ( HCO₃)₂ , Mg ( HCO₃)₂ ), а некарбонатная жесткость Ж_нк – содержанием в воде хлоридов и сульфатов кальция и магния

Ж₀ = + + ………

m₁, m₂ – масса катионов Сa²⁺, Mg²⁺ или соответствующих им солей, г/моль,

V – объем воды, л

Ж_к = +

М_{Эса(НСО3)2} = = = 81

Ж_нк = +

М_ЭСаСl2 = = = 55,5

Общую Ж₀ и карбонатную Ж_к жесткость воды определяют методом титрования.

Ход работы. Для определения Ж₀ проводят комплексонометрическое титрование пробы анализируемой воды раствором двузамещенной натриевой соли этилендиаминуксусной кислоты ( трилон Б ) в щелочной среде ( рН = 8 ) в присутствии индикатора хром темно-синий. Фиксируется переход окраски воды из розовой в голубую.

Ж_к определяется кислотно-основным титрованием воды раствором соляной кислоты в присутствии индикатора метилового оранжевого . Фиксируется переход желтой окраски в оранжевую.

Расчет проводят по закону эквивалентов:

Ж = , ммоль-экв/л

V_В – объем анализируемой пробы воды, мл;

V_Т – объем титрирующего раствора, мг;

С_экв,Т – молярная концентрация эквивалентов титрирующего раствора, моль-экв/л

Ж_нк – определяют по разности:

Ж_нк = Ж₀ - Ж_к

Для питьевых целей предпочитают воду средней жесткости, для промышленных и хозяйственных целей – мягкую.