Zuzanna Kowalska

Marek Makowiecki

Mateusz Kujawa

TWARDOŚĆ, ZASADOWOŚĆ, KWASOWOŚĆ

Twardość

Twardość ogólna - zużycie określonych ilości mydła bez wytwarzania piany. Przyczyna powstawania piany: obecność jonów, ok. magnezu, wapnia, które z mydłem

tworzą nierozpuszczalne mydła magnezowe, wapniowe.

Twardość ogólną wody nazywa się również twardością wody surowej (nie gotowanej)

Magnez i wapń - główne składniki wody powodujące jej twardość.

Twardość ogólna

Twardość przemijająca Twardość stała

wywołana obecnością wodorowęglanów twardość wody pozostająca po

wapnia i magnezu. Podczas ogrzewania wody przegotowaniu.

Zachodzą reakcje chemiczne, które naruszają

równowagę węglanowo-wapniową oraz

rozpuszczają się CaCO₃ i Mg(OH)₂

(przyczyna tworzenia się kamienia kotłowego).

Twardość ogólna

Podział ze względu na skład chemiczny soli wapnia i magnezu

Twardość węglanowa Twardość niewęglanowa

Jednostka twardości - twardość wyraża się w stopniach lub miligramorównoważnikach (milivalach) tlenków wapnia i magnezu w 1dm³.

Twardość w wodach naturalnych:

• wody opadowe są bardzo miękkie, twardość bliska zeru

• wody słodkie głównie twardość wapniowa

• wody powierzchniowe, potoki górskie mała twardość

• wody podziemne mają większą twardość od wód powierzchniowych

Metody oznaczania twardości ogólnej (Tw_og.), wapniowej (Tw_Ca) i magnezowej (Tw_mg):

• miareczkowa kompleksometryczna, typ wersenianowa (EDTA)

• absorpcja spektrometrii atomowej (ASA)

• chromatrograficzna (ICP)

Badanie twardości ogólnej - do kolby stożkowej o pojemności 250cm³ odmierzamy pipetą próbkę wody o objętości 50cm³. W następującej kolejności dodajemy: 2cm³ roztworu buforowego, 1cm³ 1% roztworu chlorowodorku hydroksyloaminy, 0,1cm³ 5% roztworu siarczku sodu oraz ok. 0,05g mieszaniny czerni eriochromowej. Próbka powinna zabarwić się na kolor czerwony/fioletowy. Następnie jednocześnie mieszamy i miareczkujemy roztworem EDTA do uzyskania próbki o kolorze niebieskim/błękitnym.

Badanie z błędem pomiarowym: ilość dodanego EDTA=14,2cm³

X=5,68 mval/dm³ (a=14,2cm³, V=50cm³) woda średnio twarda

Badanie bez błędu pomiarowego: ilość dodanego EDTA=16,8cm³

X=6,72 mval/dm³ (a=16,8cm³, V=50cm³) woda średnio twarda

Badanie twardości wapniowej - do kolby stożkowej o pojemności 250cm³ odmierzamy pipetą 50cm³ badanej wody. W następującej kolejności dodajemy: 3cm³ 24% KOH (roztwór alkalizujący) oraz 0,2g kalcesu. Próbka powinna zabarwić się na kolor czerwony/fioletowy. Następnie jednocześnie mieszamy i miareczkujemy roztworem EDTA do uzyskania próbki o kolorze niebieskim/błękitnym.

Badanie bez błędu pomiarowego: ilość dodanego EDTA=12,8cm³

X=102,6 mgCa/dm³ (a=12,8dm³, V=50cm³)

X₁=256,5 CaCO₃/dm³

Kwasowość i zasadowość

Kwasowość - zdolność wody do zobojętniania dodawanych do niej mocnych zasad mineralnych lub węglanowych wobec umownych wskaźników. Może występować jednocześnie z zasadowością (wody o wysokiej twardości i dużej zawartości ditlenku węgla).

Kwasowość wód naturalnych może być spowodowana obecnością:

• wolnego ditlenku węgla

• słabych i mocnych kwasów mineralnych

• słabych kwasów organicznych

• produktów hydrolizy soli mocnych kwasów i słabych zasad

Kwasowość

Kwasowość mineralna Kwasowość ogólna

ilościowy wskaźnik zawartości mocnych ilościowy wskaźnik zawartości mocnych
kwasów, oznaczany przez miareczkowanie kwasów i soli mocnych kwasów i słabych

próbki mocną zasadą do pH=4,5 wobec zasad, oznaczany przez miareczkowanie

oranżu metylowego lub potencjometrycznie. Próbki mocną zasadą do pH=8,3 wobec

fenoloftaleiny lub potencjometrycznie.

Zasadowość - zdolność wody do zobojętniania mocnych kwasów mineralnych wobec umownych wskaźników. Właściwość tę nadają wodzie obecne w niej głównie węglany, wodorowęglany i wodorotlenki. Zasadowość ma istotne znaczenie przy ocenie wody do celów gospodarczych i przemysłowych.

Różnica pomiędzy zasadowością a twardością ogólną nazywa się zasadowością alkaliczną i spowodowana jest przez kwaśne węglany lub węglany potasowe i sodowe.

Zasadowość

Zasadowość mineralna Zasadowość ogólna

ilościowy wskaźnik zawartości jonów ilościowy wskaźnik zawartości jonów węgla-

wodorotlenkowych i węglanowych, oznaczany nowych, wodorowęglanowych i innych anio-

przy miareczkowaniu próbki mocnym kwasem nów pochodzących z dysocjacji soli słabych

do pH=8,3 wobec fenoloftaleiny jako kwasów i mocnych zasad, oznaczany przez

wskaźnika lub potencjometrycznie. Miareczkowanie próbki mocnym kwasem do

pH=4,5 wobec oranżu metylowego lub potencjometrycznie.

Zakres występowania kwasowości i zasadowości w wodach naturalnych w zależności od pH.

Zasadowość ogólna

Zasadowość mineralna

pH

4,5 8,3

Kwasowość mineralna

Kwasowość ogólna

Metody oznaczania kwasowości i zasadowości:

• miareczkowa potencjometryczna

• miareczkowa wobec wskaźników

Doświadczenie na kwasowość/zasadowość:

• po dodaniu oranżu zrobił się kolor żółty

• Po dodaniu fenoloftaleiny kolor czerwony/różowy (środowisko zasadowe >8,3)

Po wykonaniu badania od nowa by sprawdzić dokładnie pH - dodanie tylko fenoloftaleiny i otrzymaliśmy kolor różowy.

1. następnie dodajemy HCl 0,1N -5,3cm³ zasadowość mineralna=5,3 mval/dm³

2. do tej próbki dodajemy oranż (3krople) - zabarwia się na żółto, dodajemy HCl (4,6cm³) - zabarwia się na pomarańczowo zasadowość ogólna=4,6 mval/dm³

Zasadowość dla twardości:

1 - a=0 K_Wm=0

2 - b=6,3cm³ HCl K_Wog=

---