I. Zarys teorii.
Zasadowość wody jest to zdolność do zobojętniania mocnych kwasów wobec umownych wskaźników. Zasadowość wody dzieli się na zasadowość F i M. Zasadowość M (ogólna) oznacza sumę wszystkich związków reagujących zasadowo wobec metyloranżu, zasadowość F oznacza sumę wszystkich związków reagujących zasadowo wobec fenoloftaleiny.
Twardość wody jest to właściwość wody wynikająca z obecności w wodzie składników mineralnych, głównie węglanów, wodorowęglanów, chlorków, siarczanów(VI) oraz krzemianów wapnia i magnezu.
Ze względu na ilość i jakość znajdujących się w wodzie jonów rozróżnia się twardość wody:
– przemijającą (węglanową) – pochodzącą przede wszystkim od węglanów i wodorowęglanów wapnia i magnezu, które podczas gotowania są wytrącane w postaci osadu
– nieprzemijającą (niewęglanową) – spowodowaną obecnością siarczanów(VI), chlorków, azotanów(V) i innych rozpuszczalnych soli głównie wapnia i magnezu, które pozostają w wodzie po jej przegotowaniu.
Ponadto wyróżniamy:
– twardość wapniową – wywołaną rozpuszczalnymi solami wapnia,
– twardość magnezową – wywołaną solami magnezu,
– twardość ogólną – stanowiącą sumę twardości węglanowej i niewęglanowej.
Twardość wody wyrażana jest najczęściej w:
– milimolach jonów wapnia i magnezu (1 mmol=40,08 mg Ca2+ na dm3 wody),
– miligramorównoważnikach (mval) substancji wywołującej twardość wody na dm3 (1 mval=20,04 mg Ca2+ w 1 dm3 wody)
– stopniach niemieckich (1° niemiecki = 10 mg CaO na dm3 wody = 0,357 mval CaO na dm3 wody),
– angielskich (1° niemiecki = 1,25° angielskiego)
– francuskich (1° niemiecki = 1,79° francuskiego).
Woda o twardości poniżej 15° niemieckich nosi nazwę miękkiej, średniej między 15-20° niemieckich powyżej tej wartości – twardej.
Zmiękczanie wody twardej polega na usunięciu z niej jonów wapnia i magnezu w postaci nierozpuszczalnych osadów. Można wyróżnić następujące metody usuwania twardości wody:
– termiczna – polega na gotowaniu wody w rezultacie czego wytrąca się tzw. kamień kotłowy,
– sodowo-wapienna – do wody dodaje się dokładnie określoną ilość wodorotlenku wapnia i sody,
– fosforanowa – twardość usuwana jest przy pomocy ortofosforanu(V) sodu,
– jonitowa – polega na zastosowaniu jonitów (kationitów i anionitów)
– przy pomocy kalgonu.
Woda twarda utrudnia pienienie się środków piorących, powoduje powstawanie kamienia kotłowego, korozję kotłów parowych oraz podrażnienia skóry.
Metoda Mohra to sposób na oznaczanie chlorku w nieznanych roztworach wodnych. Metoda ta polega na bezpośrednim miareczkowaniu obojętnego roztworu chlorku mianowanym roztworem AgNO3 w obecności K2CrO4 jako wskaźnika.
W czasie miareczkowania wytrąca się trudno rozpuszczalny osad AgCl:
Ag+ + Cl− → AgCl
Gdy cała ilość jonów Cl− zostanie wytrącona, nadmiar roztworu AgNO3 wytrąca chromian srebra, którego brunatnoczerwone zabarwienie wskazuje na koniec miareczkowania:
2Ag+ + CrO42− → Ag2CrO4
Odczyn badanego roztworu powinien mieścić się w granicach 7 < pH < 10,5, ponieważ w roztworach kwaśnych (pH<7), jony wodorowe łączą się z jonami CrO42−:
2CrO42− + 2H+ → Cr2O72− + H2O
Natomiast w roztworach zasadowych (pH>10,5) następuje wytrącenie osadu Ag2O:
2Ag+ + 2OH− → Ag2O + H2O
Innymi jonami przeszkadzającymi są:
· Br−, J−, PO43−, CO32−
· Ba2+, Sr2+, Pb2+, Fe2+
II. Obliczenia.
Próbka nr 1
Temperatura wody:22°C, pH = 7,81
1. Zasadowość.
"m"=V2×0,1×103100 mvaldm3
1. V2 = 4,0ml
2. V2 = 3,8ml
"m"=3,9×0,1×103100=3,9 mvaldm3×61mgmval
"m"=237,9mgdm3
2. Oznaczenie twardości całkowitej metodą wersenianowi.
t0=Vwer×nwer×103100×28 mvaldm3
1. Vwer = 28ml
2. Vwer = 28ml
nwer = 0,56mgCa/cm3
t0=28×0,56×103100×28=5,6mvaldm3
3. Oznaczenie twardości wapniowej metodą wersenianową.
tCa=Vwer×nwer×103100×28 mvaldm3
1. Vwer = 20,8ml
2. Vwer = 21,2ml
tCa=21×0,56×103100×28=4,2mvaldm3×20mgmval
tCa=84mgdm3
4. Oznaczenie twardości magnezowej.
tMg=t0-tCa mvaldm3
tMg=5,6-4,2=1,4 mvaldm3×12,15mgmval
tMg=17,0mgdm3
5. Oznaczenie zawartości kationów.
Km=V×0,1×103100 mvaldm3
1. V = 2,6ml
2. V = 2,5ml
Km=2,55×0,1×103100=2,55 mvaldm3
KAT=AN=Km+"m" mvaldm3
KAT=AN=2,55+3,9=6,45mvaldm3
6. Oznaczenie chlorków metodą Mohra.
x=V×0,1×103100 mvaldm3
1. V = 9,85ml
2. V = 9,90ml
x=9,875×0,1×103100=0,99 mvaldm3×35,5mgmval
x=35,15mgdm3
7. Oznaczenie ilości jonów sodowych.
Na+=KAT-Ca2++Mg2+=KAT-t0 mvaldm3
Na+=6,45-5,6=0,85 mvaldm3×23mgmval
Na+=19,6mgdm3
8. Oznaczenie ilości jonów siarczanowych.
SO42-=AN-HCO3-+Cl- mvaldm3
SO42-=6,45-3,9+0,99=1,56mvaldm3×45mgmval
SO42-=70,2mgdm3
9. Oznaczenie indeksu nasycenia.
pHs=pCa+pAlk+C
Sucha pozostałość 463,9mg/dm3
pCa = 3,2
pAlk = 2,85
C = 2,27
...
kismimimi