Objektivní: seznámit se s pojmem tvrdost vody; mistrovské metody pro stanovení celkové, dočasné (karbonátové) a trvalé (nekarbonátové) tvrdosti vody pomocí potenciometrických a acidobazických titračních metod.
Vybavení a činidla: 0,1 n. kyselina chlorovodíková; 0,1 n. roztok Trilonu B; indikátory: krystalická eriochromová čerň, fenolftalein, methyloranž; amoniakový pufr; pH metr; magnetické míchadlo; byrety; 100 ml pipety nebo odměrné válce; baňky 250 ml a 500 ml; sklenice na 200 – 250 ml; odměrné baňky 200 ml; papírové filtry.
8.1 Teoretická vysvětlení
Přírodní voda vždy obsahuje různé nečistoty ve svém složení: soli a plyny, suspendované mechanické nečistoty, emulze, hydrosoly a další formace. Některé soli přítomné ve vodě způsobují tvrdost.
Tvrdost vody je soubor vlastností vody určovaných přítomností kationtů v ní Ca 2+ и Mg 2+ , méně často Fe 2+ .
Obsah velkého množství nečistot rozpustných vápenatých a hořečnatých solí ve vodě jej činí nevhodným pro technické účely. Zvýšená tvrdost vody vede k tvorbě vodního kamene v parních kotlích a nádobí pro domácnost. To zhoršuje přenos tepla a následně vede k nadměrné spotřebě paliva, elektřiny a přehřívání kovových povrchů.
V tvrdé vodě se pěnění zhoršuje a spotřeba mýdla při mytí se zvyšuje, protože některé rozpustné soli mastných kyselin v ní obsažené se stávají nerozpustnými:
2C17H35COONa + CaSO4 = (C17H35VRKAT)2Ca +Na2SO4.
Zároveň se také zhoršuje kvalita tkání v důsledku usazování nerozpustných vápenatých a hořečnatých solí vyšších mastných kyselin.
Ve vodě se zvýšenou tvrdostí se zelenina a maso špatně vaří, protože kationty vápníku tvoří nerozpustné sloučeniny s bílkovinami. Vysoká tvrdost hořčíku dodává vodě hořkou chuť.
Celkový obsah Ca 2+ и Mg 2+ ve vodě se nazývá celková tvrdost. Tvrdost vody se posuzuje různými způsoby. U nás se nejčastěji vyjadřuje jako množství látkových ekvivalentů vápníku a hořčíku (v mmol) v jednom litru vody.
Tvrdost vody v domácích rozvodech pitné vody by neměla překročit 7 mmol ekv./l. Na základě tvrdosti se voda běžně dělí na měkkou (do 4 mmol ekv./l), střední tvrdost (4-8 mmol ekv./l), tvrdý (8 – 12 mmol ekv./l) a velmi těžké (více než 12 mmol ekv./l).
Celková tvrdost se skládá z uhličitanové (dočasné) a nekarbonátové (trvalé) tvrdosti. Uhličitanová tvrdost je způsobena přítomností vápníku, hydrogenuhličitanu hořčíku a někdy také hydrogenuhličitanu železnatého ve vodě. Tento typ tvrdosti lze odstranit varem:
Ca(HCO3)2 Zloděj3 + H2O + CO2
Mg (HCO3)2MgCO3 + H2O + CO2;
2 MgCO3 + H2O (MgOH)2CO3 + CO2
(MgOH)2CO3+H2O 2 mg (OH)2 + CO2
Fe (HCO3)2Fe (OH)2 + 2 CO2;
4Fe (OH)2 + O.2 + 2H2O 4Fe (OH)3.
Když se voda vaří, rozkládají se v ní rozpuštěné hydrogenuhličitany a uhličitanová tvrdost se výrazně snižuje, ale uhličitanová tvrdost není zcela odstraněna kvůli skutečnosti, že uhličitany vápenaté a hořečnaté jsou ve vodě poněkud rozpustné.
Spolu s pojmem uhličitanová tvrdost se používá termín odstranitelná tvrdost. To je množství, o které se tvrdost sníží při vaření vody po dobu deseti minut. Tvrdost zbývající po převaření vody se nazývá trvalá tvrdost.
Ke snížení uhličitanové tvrdosti se také používá metoda vápnění:
Ca (HCO3)2 + Ca (OH)2 2 kakao3 + 2H2O
Mg (HCO3)2 + 2 Ca (OH)2 Mg (OH)2 + 2 CaCO3 + 2H2O.
Nekarbonátová tvrdost je způsobena přítomností rozpustných, tepelně odolných solí vápníku a hořčíku ve vodě. Nejčastěji se jedná o sírany a chloridy.
Nekarbonátovou tvrdost lze eliminovat úpravou vody uhličitanem sodným nebo fosforečnanem sodným:
MeSO4 + Na2CO3 MeCO3 + Na2SO4.
K eliminaci tvrdosti se také používají katexy. Jedná se například o iontoměničové pryskyřice a hlinitokřemičitany obsahující mobilní kationty, Na + , H + , schopné výměny za kationty v prostředí. Pokud propustíte vodu vrstvami katexu, pak se její mobilní kationty vymění za kationty vápníku a hořčíku, zatímco kationty tvrdosti zůstanou v katexu a mobilní ionty katexu přejdou do roztoku. S pomocí Н + -kationizace změkčuje vodu s převahou uhličitanové tvrdosti a pomocí Na + -kationizace – s převahou nekarbonátové tvrdosti.
Ke změkčení vody lze využít i fyzikální metody: elektrodialýzu, úpravu vody ultrazvukem, magnetickou a magnetickou ionizací.
Tvrdost vody se stanovuje analyticky.
Uhličitanová (odstranitelná nebo dočasná) tvrdost vody se stanoví titrací vody kyselinou chlorovodíkovou:
Ca(HSO3)2 + 2NS1 = CaCI2 + 2H2O + 2 ° CO2
Mg(HCO3)2 + 2NS1 = MgCl2 + 2H2O + 2CO2
Bod ekvivalence lze určit buď potenciometrickou titrací pomocí pH metru (určení objemu roztoku kyseliny chlorovodíkové v místě skoku pH) nebo titrací za přítomnosti acidobazických indikátorů (nejčastěji methyloranž).
Pro výběr vhodného acidobazického indikátoru je nutné sestrojit integrální titrační křivku na základě potenciometrických titračních dat a poté vybrat indikátor, jehož interval barevného přechodu spadá do oblasti skoku pH na titrační křivce. Tabulka 8.1 ukazuje intervaly přechodu barev pro některé indikátory.
Tabulka 8.1 – Charakteristika nejčastěji používaných acidobazických ukazatelů
interval přechodu barev,
Změna barvy roztoku se zvyšujícím se pH
Nekarbonátová (konstantní) tvrdost vody se stanovuje zpětnou titrací. K odměřenému objemu testované vody se přidá určitý objem roztoku uhličitanu sodného o známé koncentraci a roztok se odpaří do sucha. V tomto případě se tvoří ve vodě nerozpustné uhličitany vápenaté a hořečnaté.
Ca 2+ +Mg 2+ + 2Na2CO3 = CaCO3 + MgCO3 + 2Na +
Suchý zbytek, který je směsí vápníku, hořčíku, uhličitanu sodného a dalších sodných solí, se rozpustí v bez CO2 vody, odfiltrovat ve vodě nerozpustné uhličitany vápenaté a hořečnaté a titračně stanovit množství přebytku Na2CO3nezahrnuté do srážecí reakce uhličitanu. Speciální experimenty ukázaly, že v tomto případě Na2CO3 nereaguje s hydrogenuhličitany vápníku a hořčíku. To je důvod, proč uvažovaná metoda umožňuje určit konstantní tvrdost vody.
Moderní metodou stanovení celkové tvrdosti vody je titrace vody roztokem Trilonu B za přítomnosti speciálních chromogenních indikátorů, nejčastěji eriochromové černi. Titrace se provádí v čpavkovém médiu s hodnotou pH roztoku v rozmezí 9-10.
Trilon B (komplexon III) je disodná sůl kyseliny ethylendiamintetraoctové (NaO2POUZE C2)2N (CH2)2N (CH2CO2H)2, zkráceně – Na2H2EDTA.
Na2H2EDTA + Ca 2+ (nebo Mg 2+ ) ® Na2CaEDTA + 2H + .
Chromogen tvoří s ionty hořčíku a dalšími ionty poměrně slabé komplexní sloučeniny, zbarvené do červenofialova. Při titraci Trilonem B jsou ionty Ca 2+ a Mg 2+ obsažené ve vodě a také Cu 2+, Zn 2+, Mn 2+, Cd 2+, Ni 2+, Al 3+, Fe 2+ , ionty Fe 3+ s ním reagují a tvoří mírně disociované, bezbarvé, silné komplexní sloučeniny. Na konci titrace přecházejí ionty hořčíku, vápníku a další ionty z komplexní sloučeniny s chromogenem do Trilonu B za vzniku stabilních bezbarvých komplexů.
Proto v bodě ekvivalence červenofialová barva roztoku zmizí. Roztok se však nezbarví, ale zbarví se do modrofialova – barva samotného chromogenu, eriochromová čerň, při pH = 9-10 (čpavkový pufr). To znamená konec titrace.
Protože Trilon B tvoří silné komplexy se všemi kationty vápníku a hořčíku, bez ohledu na povahu aniontu, celková tvrdost vody se stanovuje pomocí komplexometrické metody.
Vzorek vody musí charakterizovat své skutečné složení, proto při odběru vzorku z vodovodu je voda vypuštěna během 10-15 minut. Když je láhev naplněná, přelévá se na chvíli voda přes okraj.
Vzorky vody jsou odebírány z řek a potoků v hloubce 0,75 m na několika místech, v blízkosti břehů a uprostřed řeky. Jednotlivé vzorky jsou smíchány dohromady. Rozbor vody se provádí ihned po odběru vzorku nebo v extrémních případech při vhodném skladování až o několik hodin později.
8.2 Experimentální postup
8.2.1 Pokus č. 1. Stanovení uhličitanové tvrdosti vody
Pomocí odměrného válce se do dvou kuželových baněk odebere z kohoutku 100 ml zkušební vody. Titrujte vodu v první baňce 0,1 N. roztok HCl. K tomu použijte pH metr k zaznamenání hodnot pH vody po každém přidání další dávky HCl z byrety. Objem každé části HCl je 0,5 ml.
Na základě získaných hodnot pH a objemu přidané kyseliny jsou sestrojeny integrální a diferenciální titrační křivky. Bod ekvivalence se stanoví z titračních křivek. Pomocí dat v tabulce 8.1 vyberte indikátor pro expresní analýzu. Interval přechodu barvy vybraného indikátoru musí být v rámci skoku pH na integrální titrační křivce.
Uhličitanová tvrdost vody Жsacharidů., vyjádřen v mmol ekv./l, určeno vzorcem (8.1):
kde V(HCl) – objem roztoku 0,1N. HCl spotřebovaná před dosažením bodu ekvivalence, ml;
S(HCl) – koncentrace roztoku HCl, mol ekv./l;
V(N2O) – objem testované vody, ml;
1000 – převodní faktor z krtek к mmol.
Poté se voda titruje v druhé baňce 0,1 N. roztok HCl. Pouze tentokrát je průběh titrace sledován vizuálně změnou barvy zvoleného indikátoru. V blízkosti bodu ekvivalence způsobí poslední kapka titračního činidla prudkou změnu barvy roztoku obsahujícího indikátor. Zaznamenejte objem přidané kyseliny do okamžiku dosažení bodu ekvivalence. Vypočítejte uhličitanovou tvrdost vody pomocí vzorce (8.1)
8.2.2 Pokus č. 2. Stanovení celkové tvrdosti vody
Do kónické baňky napipetujte 100–150 ml zkušební vody, přidejte 5 ml amoniakálního pufru a několik krystalů eriochromové černi, dokud se nevytvoří znatelné třešňově červené zbarvení. Pokud je barva roztoku slabá, zkontrolujte jeho pH univerzálním indikátorovým papírkem. Hodnota pH by se měla pohybovat v rozmezí 8-11. V případě potřeby upravte pH přidáním směsi pufru do roztoku.
Roztok se titruje standardním roztokem Trilonu B do bodu ostrého přechodu z třešňově červené barvy na modrou. Barva roztoku z přebytku Trilonu B zůstává nezměněna, proto se na konci titrace opatrně po kapkách za intenzivního míchání přidá pracovní roztok Trilonu B.
Opakujte titraci dvakrát a vezměte průměrnou hodnotu objemu spotřebovaného roztoku Trilonu B.
Obecná tvrdost vody Жcelkový, vyjádřen v mmol ekv./l, určeno vzorcem (8.2):
kde V1 – objem pracovního roztoku Trilon B použitý pro titraci vzorku vody, ml;
N – molární koncentrace ekvivalentu pracovního roztoku Trilonu B, mol ekv./l;
V2 – objem testované vody, ml;
1000 – převodní faktor z krtek к mmol.
Z rozdílu mezi hodnotami celkové a uhličitanové tvrdosti určete konstantní tvrdost. Udělejte závěr o povaze a stupni tvrdosti testované vody.
8.3 Příklady řešení problémů
Vypočítejte celkovou tvrdost vody (mmol ekv./l), pokud je v 0,15 л obsah vody 16,2 mg hydrogenuhličitan vápenatý, 2,92 mg hydrogenuhličitan hořečnatý, 11,10 mg chlorid vápenatý a 9,50 mg chlorid hořečnatý.
Vyjádřeme celkovou tvrdost vody jako součet milimolárních koncentrací ekvivalentů dvakrát nabitých kationtů kovů (nebo jejich odpovídajících solí) ve vodě:
kde m1, m2, mi – hmotnost dvakrát nabitých kationtů kovů nebo hmotnost jejich odpovídajících solí nebo hmotnost látek použitých k odstranění tvrdosti vody, mg;
M1, M2, Mi – molární hmotnosti ekvivalentů dvakrát nabitých kationtů kovů nebo hmotnosti jejich odpovídajících solí nebo hmotnosti látek používaných k odstranění tvrdosti vody, g / mol;
V – objem vody, л.
Molární hmotnosti ekvivalentních solí uvedené v problému se vypočítají pomocí vzorce:
kde z – ekvivalentní číslo, pro soli tvrdosti je rovno 2;
– molární hmotnost soli Х.
so(HCО3)2
Mg(HCО3)2
Objektivní: seznámit se s pojmem tvrdost vody; mistrovské metody pro stanovení celkové, dočasné (karbonátové) a trvalé (nekarbonátové) tvrdosti vody pomocí potenciometrických a acidobazických titračních metod.
Vybavení a činidla: 0,1 n. kyselina chlorovodíková; 0,1 n. roztok Trilonu B; indikátory: krystalická eriochromová čerň, fenolftalein, methyloranž; amoniakový pufr; pH metr; magnetické míchadlo; byrety; 100 ml pipety nebo odměrné válce; baňky 250 ml a 500 ml; sklenice na 200 – 250 ml; odměrné baňky 200 ml; papírové filtry.
8.1 Teoretická vysvětlení
Přírodní voda vždy obsahuje různé nečistoty ve svém složení: soli a plyny, suspendované mechanické nečistoty, emulze, hydrosoly a další formace. Některé soli přítomné ve vodě způsobují tvrdost.
Tvrdost vody je soubor vlastností vody určovaných přítomností kationtů v ní Ca 2+ и Mg 2+ , méně často Fe 2+ .
Obsah velkého množství nečistot rozpustných vápenatých a hořečnatých solí ve vodě jej činí nevhodným pro technické účely. Zvýšená tvrdost vody vede k tvorbě vodního kamene v parních kotlích a nádobí pro domácnost. To zhoršuje přenos tepla a následně vede k nadměrné spotřebě paliva, elektřiny a přehřívání kovových povrchů.
V tvrdé vodě se pěnění zhoršuje a spotřeba mýdla při mytí se zvyšuje, protože některé rozpustné soli mastných kyselin v ní obsažené se stávají nerozpustnými:
2C17H35COONa + CaSO4 = (C17H35VRKAT)2Ca +Na2SO4.
Zároveň se také zhoršuje kvalita tkání v důsledku usazování nerozpustných vápenatých a hořečnatých solí vyšších mastných kyselin.
Ve vodě se zvýšenou tvrdostí se zelenina a maso špatně vaří, protože kationty vápníku tvoří nerozpustné sloučeniny s bílkovinami. Vysoká tvrdost hořčíku dodává vodě hořkou chuť.
Celkový obsah Ca 2+ и Mg 2+ ve vodě se nazývá celková tvrdost. Tvrdost vody se posuzuje různými způsoby. U nás se nejčastěji vyjadřuje jako množství látkových ekvivalentů vápníku a hořčíku (v mmol) v jednom litru vody.
Tvrdost vody v domácích rozvodech pitné vody by neměla překročit 7 mmol ekv./l. Na základě tvrdosti se voda běžně dělí na měkkou (do 4 mmol ekv./l), střední tvrdost (4-8 mmol ekv./l), tvrdý (8 – 12 mmol ekv./l) a velmi těžké (více než 12 mmol ekv./l).
Celková tvrdost se skládá z uhličitanové (dočasné) a nekarbonátové (trvalé) tvrdosti. Uhličitanová tvrdost je způsobena přítomností vápníku, hydrogenuhličitanu hořčíku a někdy také hydrogenuhličitanu železnatého ve vodě. Tento typ tvrdosti lze odstranit varem:
Ca(HCO3)2 Zloděj3 + H2O + CO2
Mg (HCO3)2MgCO3 + H2O + CO2;
2 MgCO3 + H2O (MgOH)2CO3 + CO2
(MgOH)2CO3+H2O 2 mg (OH)2 + CO2
Fe (HCO3)2Fe (OH)2 + 2 CO2;
4Fe (OH)2 + O.2 + 2H2O 4Fe (OH)3.
Když se voda vaří, rozkládají se v ní rozpuštěné hydrogenuhličitany a uhličitanová tvrdost se výrazně snižuje, ale uhličitanová tvrdost není zcela odstraněna kvůli skutečnosti, že uhličitany vápenaté a hořečnaté jsou ve vodě poněkud rozpustné.
Spolu s pojmem uhličitanová tvrdost se používá termín odstranitelná tvrdost. To je množství, o které se tvrdost sníží při vaření vody po dobu deseti minut. Tvrdost zbývající po převaření vody se nazývá trvalá tvrdost.
Ke snížení uhličitanové tvrdosti se také používá metoda vápnění:
Ca (HCO3)2 + Ca (OH)2 2 kakao3 + 2H2O
Mg (HCO3)2 + 2 Ca (OH)2 Mg (OH)2 + 2 CaCO3 + 2H2O.
Nekarbonátová tvrdost je způsobena přítomností rozpustných, tepelně odolných solí vápníku a hořčíku ve vodě. Nejčastěji se jedná o sírany a chloridy.
Nekarbonátovou tvrdost lze eliminovat úpravou vody uhličitanem sodným nebo fosforečnanem sodným:
MeSO4 + Na2CO3 MeCO3 + Na2SO4.
K eliminaci tvrdosti se také používají katexy. Jedná se například o iontoměničové pryskyřice a hlinitokřemičitany obsahující mobilní kationty, Na + , H + , schopné výměny za kationty v prostředí. Pokud propustíte vodu vrstvami katexu, pak se její mobilní kationty vymění za kationty vápníku a hořčíku, zatímco kationty tvrdosti zůstanou v katexu a mobilní ionty katexu přejdou do roztoku. S pomocí Н + -kationizace změkčuje vodu s převahou uhličitanové tvrdosti a pomocí Na + -kationizace – s převahou nekarbonátové tvrdosti.
Ke změkčení vody lze využít i fyzikální metody: elektrodialýzu, úpravu vody ultrazvukem, magnetickou a magnetickou ionizací.
Tvrdost vody se stanovuje analyticky.
Uhličitanová (odstranitelná nebo dočasná) tvrdost vody se stanoví titrací vody kyselinou chlorovodíkovou:
Ca(HSO3)2 + 2NS1 = CaCI2 + 2H2O + 2 ° CO2
Mg(HCO3)2 + 2NS1 = MgCl2 + 2H2O + 2CO2
Bod ekvivalence lze určit buď potenciometrickou titrací pomocí pH metru (určení objemu roztoku kyseliny chlorovodíkové v místě skoku pH) nebo titrací za přítomnosti acidobazických indikátorů (nejčastěji methyloranž).
Pro výběr vhodného acidobazického indikátoru je nutné sestrojit integrální titrační křivku na základě potenciometrických titračních dat a poté vybrat indikátor, jehož interval barevného přechodu spadá do oblasti skoku pH na titrační křivce. Tabulka 8.1 ukazuje intervaly přechodu barev pro některé indikátory.
Tabulka 8.1 – Charakteristika nejčastěji používaných acidobazických ukazatelů
interval přechodu barev,
Změna barvy roztoku se zvyšujícím se pH
Nekarbonátová (konstantní) tvrdost vody se stanovuje zpětnou titrací. K odměřenému objemu testované vody se přidá určitý objem roztoku uhličitanu sodného o známé koncentraci a roztok se odpaří do sucha. V tomto případě se tvoří ve vodě nerozpustné uhličitany vápenaté a hořečnaté.
Ca 2+ +Mg 2+ + 2Na2CO3 = CaCO3 + MgCO3 + 2Na +
Suchý zbytek, který je směsí vápníku, hořčíku, uhličitanu sodného a dalších sodných solí, se rozpustí v bez CO2 vody, odfiltrovat ve vodě nerozpustné uhličitany vápenaté a hořečnaté a titračně stanovit množství přebytku Na2CO3nezahrnuté do srážecí reakce uhličitanu. Speciální experimenty ukázaly, že v tomto případě Na2CO3 nereaguje s hydrogenuhličitany vápníku a hořčíku. To je důvod, proč uvažovaná metoda umožňuje určit konstantní tvrdost vody.
Moderní metodou stanovení celkové tvrdosti vody je titrace vody roztokem Trilonu B za přítomnosti speciálních chromogenních indikátorů, nejčastěji eriochromové černi. Titrace se provádí v čpavkovém médiu s hodnotou pH roztoku v rozmezí 9-10.
Trilon B (komplexon III) je disodná sůl kyseliny ethylendiamintetraoctové (NaO2POUZE C2)2N (CH2)2N (CH2CO2H)2, zkráceně – Na2H2EDTA.
Na2H2EDTA + Ca 2+ (nebo Mg 2+ ) ® Na2CaEDTA + 2H + .
Chromogen tvoří s ionty hořčíku a dalšími ionty poměrně slabé komplexní sloučeniny, zbarvené do červenofialova. Při titraci Trilonem B jsou ionty Ca 2+ a Mg 2+ obsažené ve vodě a také Cu 2+, Zn 2+, Mn 2+, Cd 2+, Ni 2+, Al 3+, Fe 2+ , ionty Fe 3+ s ním reagují a tvoří mírně disociované, bezbarvé, silné komplexní sloučeniny. Na konci titrace přecházejí ionty hořčíku, vápníku a další ionty z komplexní sloučeniny s chromogenem do Trilonu B za vzniku stabilních bezbarvých komplexů.
Proto v bodě ekvivalence červenofialová barva roztoku zmizí. Roztok se však nezbarví, ale zbarví se do modrofialova – barva samotného chromogenu, eriochromová čerň, při pH = 9-10 (čpavkový pufr). To znamená konec titrace.
Protože Trilon B tvoří silné komplexy se všemi kationty vápníku a hořčíku, bez ohledu na povahu aniontu, celková tvrdost vody se stanovuje pomocí komplexometrické metody.
Vzorek vody musí charakterizovat své skutečné složení, proto při odběru vzorku z vodovodu je voda vypuštěna během 10-15 minut. Když je láhev naplněná, přelévá se na chvíli voda přes okraj.
Vzorky vody jsou odebírány z řek a potoků v hloubce 0,75 m na několika místech, v blízkosti břehů a uprostřed řeky. Jednotlivé vzorky jsou smíchány dohromady. Rozbor vody se provádí ihned po odběru vzorku nebo v extrémních případech při vhodném skladování až o několik hodin později.
8.2 Experimentální postup
8.2.1 Pokus č. 1. Stanovení uhličitanové tvrdosti vody
Pomocí odměrného válce se do dvou kuželových baněk odebere z kohoutku 100 ml zkušební vody. Titrujte vodu v první baňce 0,1 N. roztok HCl. K tomu použijte pH metr k zaznamenání hodnot pH vody po každém přidání další dávky HCl z byrety. Objem každé části HCl je 0,5 ml.
Na základě získaných hodnot pH a objemu přidané kyseliny jsou sestrojeny integrální a diferenciální titrační křivky. Bod ekvivalence se stanoví z titračních křivek. Pomocí dat v tabulce 8.1 vyberte indikátor pro expresní analýzu. Interval přechodu barvy vybraného indikátoru musí být v rámci skoku pH na integrální titrační křivce.
Uhličitanová tvrdost vody Жsacharidů., vyjádřen v mmol ekv./l, určeno vzorcem (8.1):
kde V(HCl) – objem roztoku 0,1N. HCl spotřebovaná před dosažením bodu ekvivalence, ml;
S(HCl) – koncentrace roztoku HCl, mol ekv./l;
V(N2O) – objem testované vody, ml;
1000 – převodní faktor z krtek к mmol.
Poté se voda titruje v druhé baňce 0,1 N. roztok HCl. Pouze tentokrát je průběh titrace sledován vizuálně změnou barvy zvoleného indikátoru. V blízkosti bodu ekvivalence způsobí poslední kapka titračního činidla prudkou změnu barvy roztoku obsahujícího indikátor. Zaznamenejte objem přidané kyseliny do okamžiku dosažení bodu ekvivalence. Vypočítejte uhličitanovou tvrdost vody pomocí vzorce (8.1)
8.2.2 Pokus č. 2. Stanovení celkové tvrdosti vody
Do kónické baňky napipetujte 100–150 ml zkušební vody, přidejte 5 ml amoniakálního pufru a několik krystalů eriochromové černi, dokud se nevytvoří znatelné třešňově červené zbarvení. Pokud je barva roztoku slabá, zkontrolujte jeho pH univerzálním indikátorovým papírkem. Hodnota pH by se měla pohybovat v rozmezí 8-11. V případě potřeby upravte pH přidáním směsi pufru do roztoku.
Roztok se titruje standardním roztokem Trilonu B do bodu ostrého přechodu z třešňově červené barvy na modrou. Barva roztoku z přebytku Trilonu B zůstává nezměněna, proto se na konci titrace opatrně po kapkách za intenzivního míchání přidá pracovní roztok Trilonu B.
Opakujte titraci dvakrát a vezměte průměrnou hodnotu objemu spotřebovaného roztoku Trilonu B.
Obecná tvrdost vody Жcelkový, vyjádřen v mmol ekv./l, určeno vzorcem (8.2):
kde V1 – objem pracovního roztoku Trilon B použitý pro titraci vzorku vody, ml;
N – molární koncentrace ekvivalentu pracovního roztoku Trilonu B, mol ekv./l;
V2 – objem testované vody, ml;
1000 – převodní faktor z krtek к mmol.
Z rozdílu mezi hodnotami celkové a uhličitanové tvrdosti určete konstantní tvrdost. Udělejte závěr o povaze a stupni tvrdosti testované vody.
8.3 Příklady řešení problémů
Vypočítejte celkovou tvrdost vody (mmol ekv./l), pokud je v 0,15 л obsah vody 16,2 mg hydrogenuhličitan vápenatý, 2,92 mg hydrogenuhličitan hořečnatý, 11,10 mg chlorid vápenatý a 9,50 mg chlorid hořečnatý.
Vyjádřeme celkovou tvrdost vody jako součet milimolárních koncentrací ekvivalentů dvakrát nabitých kationtů kovů (nebo jejich odpovídajících solí) ve vodě:
kde m1, m2, mi – hmotnost dvakrát nabitých kationtů kovů nebo hmotnost jejich odpovídajících solí nebo hmotnost látek použitých k odstranění tvrdosti vody, mg;
M1, M2, Mi – molární hmotnosti ekvivalentů dvakrát nabitých kationtů kovů nebo hmotnosti jejich odpovídajících solí nebo hmotnosti látek používaných k odstranění tvrdosti vody, g / mol;
V – objem vody, л.
Molární hmotnosti ekvivalentních solí uvedené v problému se vypočítají pomocí vzorce:
kde z – ekvivalentní číslo, pro soli tvrdosti je rovno 2;
– molární hmotnost soli Х.
so(HCО3)2
Mg(HCО3)2
