Zbiór wybranych oznacze
ń
fizyczno-chemicznych
zalecanych w badaniach wód naturalnych
(na podstawie Norm Polskich)
prof. dr hab. in
Ŝ
. Hanna Obarska-Pempkowiak
mgr in
Ŝ
. El
Ŝ
bieta Haustein
Gda
ń
sk, pa
ź
dziernik 2008
2
WST
Ę
P
.................................................................................................................................................................. 3
W
ODA W PRZYRODZIE
............................................................................................................................ 3
Ć
WICZENIE 1
....................................................................................................................................................... 4
OBLICZENIE ZAWARTO
Ś
CI AGRESYWNEGO CO2 NA PODSTAWIE WOLNEGO
............................ 4
1.1. B
ARWA
(C
OLOUR
) .......................................................................................................................... 4
1.2. O
BLICZANIE ZAWARTO
Ś
CI AGRESYWNEGO
CO
2
NA PODSTAWIE WOLNEGO
CO
2
I ZASADOWO
Ś
CI
........ 5
1.3. Z
ASADOWO
ŚĆ
MINERALNA
(Z
M
.
)
I ZASADOWO
ŚĆ
OGÓLNA
(Z
OG
.
) ........................................................ 8
1.4. W
OLNY DITLENEK W
Ę
GLA
(CO
2
) – C
ARBON
D
IOXIDE
..................................................................... 11
Ć
WICZENIE 2
..................................................................................................................................................... 14
2.1. T
WARDO
ŚĆ
OGÓLNA
(H
ARDNESS
) ................................................................................................. 14
2.2. W
AP
Ń
(C
ARBON
) ......................................................................................................................... 18
2.3. M
AGNEZ
(M
AGNESIUM
) ................................................................................................................. 19
2.4. M
Ę
TNO
ŚĆ
(T
URBIDITY
) .................................................................................................................. 20
2.5. K
WASOWO
ŚĆ
I ZASADOWO
ŚĆ
(A
CIDITY AND
A
LKALINITY
) ............................................................... 22
Ć
WICZENIE 3
..................................................................................................................................................... 27
CHLORKI (CHLORIDE) I SIARCZANY
......................................................................................................... 27
3.1. C
HLORKI
...................................................................................................................................... 27
3.2. S
IARCZANY
(VI) - S
ULFATE
........................................................................................................... 28
Ć
WICZENIE 4
..................................................................................................................................................... 31
UTLENIALNO
ŚĆ
(PERMANGANATE VALUE)
........................................................................................... 31
3
Wst
ę
p
Woda w przyrodzie
Wody róŜnego rodzaju pokrywają prawie ¾ powierzchni naszego globu, z czego 97%
stanowią morza i oceany, około 2% wody lodowcowe, a resztę wody głębinowe, jeziora i
rzeki oraz woda w atmosferze.
Zanieczyszczenia wód naturalnych moŜna podzielić ogólnie na:
-
fizyczne,
-
chemiczne,
-
bakteriologiczne.
Osobny rodzaj stanowią zanieczyszczenia substancjami radioaktywnymi.
Szczegółowe warunki organoleptyczne i fizyczno-chemiczne, którym powinna
odpowiadać woda do picia i potrzeb gospodarczych określa:
−
Rozporządzenie Ministra Zdrowia i Opieki Społecznej z dnia 29 marca 2007 w sprawie jakości wody
przeznaczonej do spoŜycia przez ludzi ( Dz. U. Nr 61, poz. 417)
−
Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 27 listopada 2002 w sprawie wymagań, jakim powinny
odpowiadać wody powierzchniowe wykorzystywane do zaopatrzenia ludności w wodę przeznaczoną do
spoŜycia (Dz. U. Nr 204, poz. 1728).
O przydatności wody do danego celu sądzi się na podstawie oceny rodzaju i stęŜenia
zawartych w niej substancji. Badania wody mają charakter fizyczno-chemiczne oraz
biologiczny. Zakres badań natomiast zaleŜy od przeznaczenia wody. Ponadto, badając wodę
zupełnie nieznaną określa się wszystkie jej składniki, mogące mieć wpływ na jej jakość,
natomiast w badaniach kontrolnych w znanej wodzie oznacza się tylko te składniki, które
mogą ulec zmianom.
PoniŜej zebrano zbiór metod badania wody, ujętych w Normach Polskich,
wykorzystywanych w laboratoriach technologii wody i ścieków, w pracach analityczno-
badawczych
oraz
w
trakcie
prowadzonych
ć
wiczeń
dydaktyczno-laboratoryjnych
przewidzianych dla studentów o kierunku InŜynieria Środowiska. Zostały one opracowane na
podstawie standartowych metod klasycznej techniki analitycznej.
4
Ć
wiczenie 1
Obliczenie zawarto
ś
ci agresywnego CO2 na podstawie
wolnego
CO2 i zasadowo
ś
ci.
1.1. Barwa (Colour)
Barwa jest właściwością optyczną wody, polegająca na pochłanianiu części widma promieniowania
widzialnego przez substancje rozpuszczone, koloidalne oraz cząstki zawiesin obecnych w wodzie lub
ściekach
Barwa moŜe być spowodowana przez wiele czynników, takich jak:
−
rodzaj roślinności i produkty jej rozkładu,
−
związki humusowe,
−
plankton,
−
jony metali (np. Ŝelaza, manganu).
−
dopływ ścieków z zakładów przemysłowych (np. z farbiarni, galwanizerni, zakładów
papierniczo-celulozowych itp.).
W analityce rozróŜnia się barwę pozorną i rzeczywistą.
Barwa pozorna spowodowana jest obecnością substancji rozpuszczonych oraz drobnych
cząstek zawieszonych w wodzie. Barwę pozorną oznacza się bezpośrednio, bez uprzedniego
sączenia lub odwirowywania próbki.
Barwa rzeczywista jest to barwa wody, poddana odsączeniu lub odwirowywaniu,
pozbawiona mętności.
Jednostka barwy -
zabarwienie, jakie nadaje 1 mg platyny rozpuszczonej w heksachloroplatynianie (IV)
potasu - K
2
PtCl
6
w 1 dm
3
wody destylowanej z dodatkiem 0,5 mg kobaltu w postaci
chlorku kobaltu(II) - CoCl
2
⋅
6H
2
O.
METODY OZNACZANIA
Do oznaczania barwy moŜna wykorzystać metody:
-
porównawczą według skali platynowo-kobaltowej lub dichromianowo-kobaltowej,
-
opisową, przez oznaczanie liczby progowej barwy,
-
instrumentalną, przy wykorzystaniu spektrofotometru lub fotometru w zakresie widma
widzialnego przy długości fali od 400 do 700 nm.
Za podstawę oznaczania barwy przyjęto metodę fotometryczną w oparciu o krzywą wzorcową
według skali dichromianowo-kobaltowej zgodnie z:
−
PN-EN ISO 7887: 2002. Jakość wody. Badanie i oznaczanie barwy
−
PN-C-04558: 1974. Woda i ścieki. Oznaczanie barwy
5
Oznaczenie polega na sporządzeniu krzywej wzorcowej i porównaniu próbki badanej,
bądź to w sposób wizualny lub instrumentalny (na podstawie pomiaru osłabienia absorpcji
ś
wiatła przy odpowiedniej długości fali).
Wykonanie oznaczenia.
W celu określenia stęŜenia barwy pozornej lub rzeczywistej odmierzyć bezpośrednio
100cm
3
do cylindra Nesslera próbki badanej lub mniejszą jej objętość rozcieńczoną wodą
destylowaną do 100 cm
3
, bez/lub po uprzednim odwirowaniu lub przesączeniu, jeŜeli próbka
wykazuje mętność. Następnie oznaczyć barwę przez porównanie ze skalą wzorców lub
wykorzystać jedną z metod instrumentalnych. W przypadku zastosowania techniki
instrumentalnej, jako odnośnik naleŜy zastosować wodę destylowaną.
Barwę w badanej próbce (w mg Pt/dm
3
), obliczyć z równania:
V
1000
a
X
⋅
=
gdzie:
a – wartość odczytana z krzywej wzorcowej, mg Pt
V – objętość próbki badanej uŜyta do oznaczania, cm
3
.
1.2. Obliczanie zawarto
ś
ci agresywnego CO
2
na podstawie wolnego
CO
2
i zasadowo
ś
ci
Agresywny ditlenek węgla oznacza się w wodach zawierających wolny ditlenek węgla.
METODY OZNACZANIA:
W celu oznaczenia agresywnego ditlenku węgla moŜna wykorzystać metody:
−
z uŜyciem marmuru,
−
pośrednią z zastosowaniem nomogramów,
−
pośrednią przy uŜyciu tablic według Lechmanna i Reussa
Wymienione metody oznaczania ditlenku węgla agresywnego mają podobne
ograniczenia zastosowania jak w przypadku oznaczania ditlenku wegla, a ponadto:
- metody z uŜyciem marmuru nie moŜna stosować do wód o twardości < 0,5 mmol/dm
3
- Tabela Lehmanna i Reussa mogą być stosowane tylko w tych przypadkach, gdy stosunek
stęŜenia jonów wodorowęglanowych (HCO
3
-
) w mval/dm
3
do stęŜenia jonów
wapniowych (Ca
+2
) w mavl/dm
3
nie będzie przekraczał wartości od 0,75 do 1,25. JeŜeli
6
stosunek ten będzie mniejszy niŜ 0,75 lub większy niŜ 1,25 to obliczanie agresywnego
CO
2
na podstawie tabeli daje duŜe błędy.
Oznaczanie agresywnego ditlenku węgla wykonano zgodnie z
PN-C-04547-03: 1974. Woda i
ś
cieki. Badania zawartości dwutlenku węgla. Oznaczanie agresywnego dwutlenku węgla w wodzie.
Zawartość agresywnego ditlenku węgla w wodzie naleŜy obliczyć na podstawie danych
liczbowych zawartych w tabeli 9 (wg. Lehmanna i Reussa), ułoŜonej na podstawie
równowagi węglanowej, jaka istnieje między zasadowością i wolnym ditlenkiem węgla.
gdzie:
S – oznacza sumę wolnego i związanego CO
2
w mg/dm
3
G - suma związanego i agresywnego CO
2
pomnoŜoną przez współczynnik dysocjacji kwasu
węglowego (H
2
CO
3
)
Wykonanie oznaczenia
W badanej próbce oznaczyć zasadowość ogólną oraz wolny ditlenek węgla, zgodnie z
procedurami. Otrzymany wynik oznaczania zasadowości ogólnej wyrazić w mg CO
2
/dm
3
korzystając z zaleŜności:
1 mval / dm
3
= 22 mg CO
2
/dm
3
Następnie obliczyć wartość S wg wzoru:
S = a + Z
a
gdzie:
a – zawartość wolnego ditlenku węgla, w mg CO
2
/dm
3
Z
a
– zasadowość próbki, w mg CO
2
/dm
3
Zawartość agresywnego ditlenku węgla, w mg CO
2
/dm
3
obliczyć wg wzoru:
X
a
= G - Z
a
gdzie:
G – wartość odczytana z Tablicy 9
Z
a
– zasadowość próbki, w mg CO
2
/dm
3
.
Przykład
Badana woda zawiera 22 mg CO
2
/dm
3
wolnego, a jej zasadowość ogólna M = 2 mval/dm
3
.
NaleŜy obliczyć zawartość agresywnego ditlenku węgla korzystając z tabeli Lehmanna i
Reussa. Korzystając z tej tabeli naleŜy zasadowość ogólną (M) wyrazić w mg CO
2
/dm
3
. W
tym celu naleŜy zasadowość w mval/dm
3
pomnoŜyć przez 22. PoniewaŜ S = CO
2
wolny +
CO
2
związany (w mg/dm
3
), zatem naleŜy obliczyć ilość związanego CO
2
.
7
CO
2
związany = zasadowość ogólna (M)
⋅
22 = 2
⋅
22 = 44 mg/dm
3
, czyli S = 22 + 44 = 66
mgCO
2
/dm
3
Wartość S = 66 odpowiada wartości G = 60,4 wziętej (odczytanej z tabeli). Wobec tego ilość
agresywnego CO
2
= 60,4 – 44 = 16,4 mg/dm
3
.
TABELA. 9. Według Lehmanna i Reussa
S
G
S
G
S
G
S
G
S
G
1
1
45
43,0
89
77,3
133
104,3
177
126,2
2
2
46
43,9
90
78,0
134
104,8
178
126,6
3
3
47
44,7
91
78,7
135
105,4
179
127,0
4
4
48
45,6
92
79,3
136
105,9
180
127,5
5
5
49
46,5
93
80,0
137
106,5
181
127,9
6
6
50
47,3
94
80,8
138
106,9
182
128,4
7
7
51
48,2
95
81,4
139
107,5
183
128,8
8
8
52
49,0
96
82,1
140
108,1
184
129,2
9
9
53
49,9
97
82,7
141
108,6
185
129,7
10
10
54
50,7
98
83,3
142
109,1
186
130,2
11
11
55
51,5
99
84,0
143
109,6
187
130,6
12
12
56
52,4
100
84,6
144
110,2
188
131,0
13
13
57
53,2
101
85,3
145
110,7
189
131,4
14
13,9
58
54,0
102
85,9
146
111,2
190
131,9
15
14,9
59
54,8
103
86,5
147
111,7
191
132,3
16
15,9
60
55,7
104
87,2
148
112,2
192
132,7
17
16,9
61
56,3
105
87,6
149
112,5
193
133,2
18
17,8
62
57,2
106
88,4
150
113,2
194
133,7
19
18,8
63
58,1
107
89,1
151
113,7
195
134,0
20
19,8
64
58,8
108
89,7
152
114,2
196
134,4
21
20,8
65
59,6
109
90,4
153
114,7
197
134,8
22
21,7
66
60,4
110
90,9
154
115,3
198
135,2
23
22,7
67
61,2
111
91,6
155
115,8
199
135,7
24
23,7
68
62,0
112
92,2
156
116,3
200
136,0
25
24,6
69
62,8
113
92,8
157
116,6
210
141,6
26
25,8
70
63,5
114
93,4
158
117,3
220
145,6
27
26,5
71
64,3
115
94,0
159
117,6
230
149,8
28
27,5
72
65,0
116
94,6
160
118,1
240
153,8
29
28,4
73
65,8
117
95,1
161
118,6
250
157,5
30
29,4
74
66,5
118
95,8
162
119,1
260
161,2
31
30,3
75
67,3
119
96,3
163
119,6
270
164,9
32
31,2
76
68,0
120
97,0
164
120,1
280
168,5
33
32,2
77
68,8
121
97,6
165
120,6
290
171,9
34
33,1
78
69,5
122
98,1
166
121,0
300
175,3
35
34,0
79
70,3
123
98,6
167
121,5
310
178,8
36
34,9
80
71,0
124
99,2
168
122,0
320
182,1
37
35,9
81
71,7
125
99,8
169
122,5
330
185,0
38
36,8
82
72,4
126
100,4
170
123,0
340
188,3
39
37,7
83
73,1
127
100,9
171
123,4
350
191,3
40
38,6
84
73,8
128
101,5
172
123,9
360
194,2
41
39,5
85
74,5
129
102,1
173
124,3
370
197,3
42
40,5
86
75,2
130
102,6
174
124,7
380
199,9
43
41,2
87
75,9
131
103,2
175
125,2
390
202,8
44
42,1
88
76,6
132
103,7
176
125,7
400
205,7
8
1.3. Zasadowo
ść
mineralna (Z
m.
) i zasadowo
ść
ogólna (Z
og.
)
Zasadowość jest to zdolność wody do zobojętniania mocnych kwasów mineralnych wobec umownych
wskaźników
Właściwość te nadają obecne w niej węglany, wodorowęglany i wodorotlenki oraz
występujące w mniejszych stęŜeniach krzemiany, borany, fosforany, amoniak, zasadowe
związki organiczne oraz sole hydrolizujące z odczynem zasadowym.
OH
-
+ H
+
→
H
2
O
CO
3
2-
+ H
+
→
HCO
3
-
HCO
3
-
+ H
+
→
CO
2
+ H
2
O
Zasadowość nie ma znaczenia z punktu widzenia sanitarnego, natomiast ma istotne
znaczenie przy ocenie wody do celów gospodarczych i przemysłowych. RozróŜnia się
zasadowość mineralną i ogólną:
−
Zasadowość
mineralna
jest
ilościowym
wskaźnikiem
zawartości
jonów
wodorotlenkowych i węglanowych, oznaczanym przy miareczkowaniu próbki mocnym
kwasem do pH = 8,3 wobec fenoloftaleiny jako wskaźnika lub potencjometrycznie
−
Zasadowość ogólna jest ilościowym wskaźnikiem zawartości jonów węglanowych,
wodorowęglanowych, wodorotlenkowych i innych anionów pochodzących z dysocjacji
soli słabych kwasów i mocnych zasad, oznaczanym przez miareczkowanie próbki
mocnym kwasem do pH = 4,5 wobec oranŜu metylowego lub potencjometrycznie.
Wody naturalne w zaleŜności od swego odczynu, mogą jednocześnie wykazywać
zasadowość i kwasowość (rys.1). Dotyczy to głównie wód o wysokiej twardości węglanowej
i duŜym stęŜeniu CO
2
. Kwasowość tych wód powierzchniowych powodowana jest wyłącznie
przez kwas węglowy. Kwasowość wody do picia ma znaczenie bezpośrednie w przypadkach
kwasowości wywołanej przez kwasy mineralne lub produkty hydrolizy soli (a taka
kwasowość w wodzie do picia nie jest dopuszczalna) lub znaczenie pośrednie, gdyŜ zawarte
w wodzie kwasy mogą rozpuszczać metale szkodliwe dla zdrowia i nadawać wodzie cechy
niepoŜądane (np. rozpuszczają rury Ŝelazne, zbiorniki). Z tych tez powodów kwasowość nie
jest poŜądana w wodach do celów przemysłowych (powoduje korozje rur, zbiorników i
innych urządzeń).
9
Rys. 1.
Zakres występowania kwasowości i zasadowości w wodach naturalnych w zaleŜności od pH
W zaleŜności od rodzaju związków, powodujących zasadowość wody rozróŜnia się:
zasadowość ogólną (Z
0g.
) wywołaną obecnością OH
-
, CO
3
-2
, HCO
3
-
zasadowość mineralną (Z
m
) wywołaną obecnością OH
-
, CO
3
-2
,
-
zasadowość węglanową (
−
2
3
CO
Z
) wywołaną obecnością CO
3
-2
,
-
zasadowość wodorowęglanową (
−
3
HCO
Z
) wywołaną obecnością HCO
3
-
,
-
zasadowość wodorotlenową (
−
OH
Z
) wywołaną obecnością OH
-
.
Obok wodorowęglanów i węglanów wapnia oraz magnezu w niektórych wodach mogą
występować węglany oraz wodorowęglany sodu i potasu. W takich przypadkach zasadowość
wody jest wyŜsza od twardości ogólnej. Występująca róŜnica:
Z
og.
– Tw
og.
= Z
alk.
jest określana jako zasadowość alkaliczna.
Znaczna zasadowość alkaliczna nie jest poŜądana w wodach zasilających kotły parowe,
gdyŜ wodorowęglan sodu podczas odparowywania wody w kotle rozkłada się na ditlenek
węgla i wodorotlenek sodu:
NaHCO
3
→
NaOH + CO
2
↑
Wydzielony ditlenek węgla jest agresywny i powoduje korozję kotłów parowych.
METODY OZNACZANIA
Do oznaczania kwasowości i zasadowości moŜna wykorzystać metody:
-
miareczkową potencjometryczną
-
oraz miareczkową wobec wskaźników.
10
Za podstawę oznaczania kwasowości oraz zasadowości przyjęto metodę wg.:
−
PN-EN ISO 9963-1: 2001. Jakość wody. Oznaczanie zasadowości. Oznaczanie zasadowości ogólnej i
zasadowości wobec fenoloftaleiny.
−
PN-C-04540-03: 1990. Woda i ścieki. Badania pH, Kwasowości i zasadowości. Oznaczanie kwasowości i
zasadowości mineralnej i ogólnej metodą miareczkowania wobec wskaźników.
W oznaczaniu przeszkadzają następujące czynniki:
-
barwa wyŜsza od 50 mg Pt/dm
3
,
-
mętność wyŜsza od 30 mg/dm
3
,
-
duŜe ilości łatwo hydrolizujących soli Ŝelaza i glinu,
-
substancje utleniające (np. wolny chlor) odbarwiające wskaźnik,
-
twardość węglanowa powyŜej 3,6 mval/dm
3
.
Oznaczenie
Do kolby stoŜkowej o pojemności 200 – 250 cm
3
odmierzyć pipetą 100 cm
3
próbki lub
mniejszą jej objętość rozcieńczoną wodą destylowaną do 100 cm
3
. Wykonać oznaczenia:
-
zasadowości mineralnej - miareczkując próbką badaną, po dodaniu 3 - 5 kropli
fenoloftaleiny, roztworem 0,1 M HCl do zaniku róŜowego zabarwienia (odbarwienia)
próbki. Objętość roztworu HCl uŜytego do miareczkowania, oznaczyć jako (a).
UWAGA !
JeŜeli badana próbka nie zabarwi się na róŜowo po dodaniu roztworu fenoloftaleiny, i
próbka pozostaje bezbarwna oznacza to, Ŝe ten rodzaj zasadowości w wodzie badanej nie
występuje (Z
m.
= 0).
-
zasadowości ogólnej - miareczkując tą samą próbkę po oznaczeniu zasadowości
mineralnej oraz po dodaniu 3-5 kropli oranŜu metylowego, roztworem 0,1 M HCl do
zmiany zabarwienia z Ŝółtego na pomarańczowy. Łączną objętość 0,1 M HCl uŜytego
do zmiareczkowania próbki wobec oranŜu metylowego i fenoloftaleiny, oznaczyć jako
(b).
Zasadowość mineralną (Z
m.
) i ogólną (Z
og.
) , w mval/dm
3
obliczyć z równań:
V
1000
b
0,1
Z
V
1000
a
0,1
Z
og.
m.
⋅
⋅
=
⋅
⋅
=
gdzie:
a – objętość 0,1M HCl uŜytego do miareczkowania próbki badanej wobec fenoloftaleiny, cm
3
b – łączna objętość 0,1M HCl uŜytego do miareczkowania próbki badanej wobec wskaźników
(fenoloftaleiny i oranŜu metylowego), cm
3
V – objętość próbki badanej, cm
3
.
11
Na podstawie oznaczeń zasadowości ogólnej i mineralnej moŜna dokonać obliczeń
współistnienie jonów OH
-
, CO
3
-2
, HCO
3
-
w wodach przy pH
≤
9 (Tabela 2).
W celu uzyskania wyników poszczególnych jonów w mg/dm
3
, naleŜy skorzystać z
następujących zaleŜności:
1 mval OH
-
/dm
3
= 17,01 mg OH
-
/dm
3
1 mval CO
3
2-
/dm
3
= 30,0 mg CO
3
2-
/dm
3
1 mval HCO
3
-
/dm
3
= 61,02 mg HCO
3
-
/dm
3
TABELA 2.
ZaleŜność między rodzajem zasadowości a stęŜeniem jonów:wodorotlenkowych (OH
-
),
węglanowych (CO
3
-2
) i wodorowęglanowych (HCO
3
-
), w mval/dm
3
Zasadowość, mval/dm
3
Wyniki oznaczeń zasadowości
OH
-
CO
3
2-
HCO
3
-
Z
m.
= 0
0
0
Z
og.
2 Z
m.
< Z
og.
0
2 Z
m.
Z
og.
– 2 Z
m.
2 Z
m.
= Z
og.
0
2 Z
m.
0
2 Z
m.
> Z
og.
2 Z
m.
– Z
og.
2 (Z
og.
– Z
m..
)
0
Z
m.
= Z
og.
Z
og.
0
0
1.4. Wolny ditlenek w
ę
gla (CO
2
) – Carbon Dioxide
Ditlenek węgla występuje prawie we wszystkich wodach naturalnych. Źródłem jego
występowania w wodzie są procesy geochemiczne (wody podziemne), procesy metaboliczne
organizmów wodnych, procesy rozkładu związków organicznych, powietrze atmosferyczne
(wody powierzchniowe). Ilość ditlenku węgla, zaleŜy od zawartości w niej ciał organicznych
oraz intensywności i kierunku samego procesu. Jego formy występowania w wodach
naturalnych moŜna przedstawić według poniŜszego schematu:
CO
2
ogólny
CO
2
związany
CO
2
wolny
CO
2
węglanowy
CO
2
wodorowęglanowy
CO
2
równowagi
CO
2
agresywny
W przypadku wód naturalnych prawie cały wolny ditlenek węgla występuje w postaci
rozpuszczonego CO
2
i jedynie niespełna 1% znajduje się w postaci H
2
CO
3
. Stanowi on sumę
ditlenku węgla równowagi i ditlenku węgla agresywnego, przy czym układ ten nie jest
stabilny.
12
Zawarte w wodzie jony węglanowe, wodorowęglanowe oraz wolny ditlenek węgla są
związane między sobą równaniem równowagi węglanowej:
CO
2
+ H
2
O
↔
H
+
+ HCO
3
-
↔
2H
+
+ CO
3
2-
W zaleŜności od odczynu wód naturalnych, jak wynika z Tabeli 3, ditlenek węgla moŜe
występować całkowicie w postaci gazowej (pH < 4,5), wyłącznie w postaci jonu
wodorowęglanowego HCO
3
-
(pH = 8,4) lub węglanowego CO
3
-2
(pH = 12). PoniewaŜ
większość naturalnych wód podziemnych ma pH w granicach 6,5
÷
8,5; zatem w wodach tych
ditlenek węgla występuje na ogół w całym zespole związków kwasu węglowego.
TABELA 3.
Występowanie róŜnych form ditlenku węgla w wodzie w zaleŜności od pH
pH wody
4,0
5,0
6,0
7,0
8,3
9,0
10,0
11,0
12,0
Postać CO
2
% zawartość CO
2
wolny
99,5
95,4
67,7
17,3
2,0
1,0
0,2
-
-
wodorowęglanowy
0,5
4,6
32,3
82,7
97,4
97,8
94,1
62,5
14,3
węglanowy
-
-
-
-
0,6
1,2
5,7
37,5
85,7
METODY OZNACZANIA
Zawartości wolnego ditlenku węgla moŜna oznaczyć metodami:
-
miareczkową wobec fenoloftaleiny,
-
miareczkowania potencjometrycznego.
Do oznaczania wolnego ditlenku węgla wykorzystano metodę miareczkową wg.:
PN-C-04547-
01: 1974. Woda i ścieki. Badania zawartości dwutlenku węgla. Oznaczanie wolnego dwutlenku
węgla w wodzie
W oznaczeniu przeszkadzają następujące czynniki:
-
sole Ŝelaza powyŜej 1 mgFe/dm
3
,
-
twardość wody powyŜej 3,6 mval/dm
3
,
-
barwa wody większa niŜ 50 mgPt/dm
3
.
Oznaczanie polega na miareczkowaniu wolnego ditlenku węgla (CO
2
) oraz kwasu
węglowego (H
2
CO
3
), który jest słabo zdysjocjowany, roztworem wodorotlenku sodu (NaOH)
wobec fenoloftaleiny jako wskaźnika do pH równego 8,3. Przebieg reakcji jest następujący:
CO
2
+ H
2
O
↔
H
2
CO
3
↔
H
+
+ HCO
3
-
H
+
+ OH
-
↔
H
2
O
13
HCO
3
-
+ OH
-
↔
CO
3
2-
+ H
2
O
Ditlenek węgla moŜna oznaczyć jako:
•
ditlenek węgla wolny,
•
ditlenek węgla węglanowy
•
oraz ditlenek węgla wodorowęglanowy.
Wykonanie oznaczenia.
Do butelki lub cylindra Nesslera z korkiem o pojemności 100 - 200 cm
3
delikatnie
zlewarować 100 cm
3
badanej próbki. W przypadku występowania czynników przeszka-
dzających dodać 2 cm
3
roztworu 30% winianu sodowo - potasowego oraz 3 krople
fenoloftaleiny jako wskaźnika. Zamknąć korkiem cylinder Nesslera i delikatnie wymieszać
zawartość. Miareczkować roztworem 0,05 M NaOH do lekkiego róŜowego zabarwienia
utrzymującego się nie krócej niŜ 3 min. Po dodaniu kaŜdej następnej porcji roztworu NaOH
cylinder Nesslera zamknąć i zawartość wymieszać. Oznaczenie powtórzyć przynajmniej
dwukrotnie, zachowując powyŜszą procedurę.
StęŜenie wolnego ditlenku węgla (w mgCO
2
/dm
3
), obliczyć z równania:
V
1000
2,2
a
X
⋅
⋅
=
gdzie:
a – objętość roztworu 0,05 M NaOH uŜytego do miareczkowania próbki badanej, cm
3
2,2 – współczynnik przeliczeniowy zuŜytego roztworu NaOH na liczbę mg CO
2
,
V – objętość próbki badanej uŜytej do oznaczania, cm
3
14
Ć
wiczenie 2
2.1. Twardo
ść
ogólna (Hardness)
Twardość wody określa zuŜycie określonych ilości mydła bez wytwarzania piany.
Przyczynę powstania tego zjawiska naleŜy upatrywać w obecności jonów: wapnia, magnezu,
Ŝ
elaza, manganu, glinu, cynku oraz innych kationów, które z mydłem tworzą
nierozpuszczalne mydła wapniowe, magnezowe i inne.
Wapń i magnez – główne składniki wody powodujące jej twardość – znajdują się w
ś
rodowisku wodnym przewaŜnie w postaci: wodorowęglanów - Ca(HCO
3
)
2
, Mg(HCO
3
)
2
,
siarczanów (VI) – CaSO
4
, MgSO
4
; chlorków – CaCl
2
, MgCl
2
oraz małych ilości węglanów –
CaCO
3
, MgCO
3
, natomiast rzadziej w postaci azotanów (V) lub wodorotlenków.
Twardość wody surowej (niegotowanej) nazywa się twardością ogólną. Na twardość
ogólną składa się twardość przemijająca i twardość stała.
Twardość przemijająca wywołana jest obecnością wodorowęglanów wapnia i magnezu
- Ca(HCO
3
)
2
i Mg(HCO
3
)
2
. Usunięcie tego typu twardości następuje podczas termicznego
rozkładu tych związków w procesie gotowania, według równania:
Ca(HCO
3
)
2
→
CaCO
3
+ CO
2
↑
+ H
2
O
Mg(HCO
3
)
2
→
Mg(OH)
2
+ 2 CO
2
↑
Podczas ogrzewania wody rozpuszczalność ditlenku węgla ulega stopniowemu
obniŜeniu. Następuje jego wydzielanie do atmosfery. Prowadzi to do naruszenia równowagi
węglanowo-wapniowej. Z wody wytrąca się trudno rozpuszczalny CaCO
3
oraz Mg(OH)
2
.
Powstałe związki są przyczyną tworzenia się kamienia kotłowego.
Twardość wody pozostającą po przegotowaniu nazywa się twardością stałą. Równolegle
do podziału twardości wody na przemijającą i stałą stosuje się podział uwzględniający skład
chemiczny soli wapnia i magnezu, zgodnie z którym twardość ogólna składa się z twardości
węglanowej i twardości niewęglanowej.
TABELA 4.
Rodzaje twardości wody
Twardość ogólna (T
og.
)
Podział wg kationów
Podział wg anionów
Symbol Rodzaj twardości
Twardość węglanowa (Tw
w
)
Twardość niewęglanowa (Tw
nw
)
Tw
Ca
wapniowa
Tw
wCa
Ca(HCO
3
)
2
Ca(OH)
2
CaCO
3
Tw
nwCa
CaSO
4
CaCl
2
Ca(NO
3
)
2
15
Tw
Mg
magnezowa
Tw
wMg
Mg(HCO
3
)
2
Mg(OH)
2
MgCO
3
Tw
nw0Mg
MgSO
4
MgCl
2
Mg(NO
3
)
2
W tabeli 4 scharakteryzowano twardość ogólną wody, będącej sumą wszystkich
rodzajów związków wapnia i magnezu występujących w środowisku wodnym, w podziale wg
kationów i anionów.
Jednostka twardości
Twardość wody wyraŜa się w specjalnych jednostkach twardości – stopniach lub
miligramorówowaŜnikach, czyli milivalach tlenków wapnia i magnezu w 1 dm
3
wody. Jeden
stopień twardości (stopień niemiecki) odpowiada zawartości 10 mg CaO lub równowaŜnej
ilości, tj. 7,19 mg MgO w dm
3
wody. 1 mval CaO = 28,04 mg oraz 1 mval MgO = 20,16 mg.
Twardość wody moŜna wyraŜać takŜe w stopniach francuskich lub angielskich. W
Ameryce wyraŜa się twardość wody w ppm (parts per million). Twardość podaną w
określonych jednostkach moŜna łatwo przeliczyć na inne (Tabela 5).
Przykładowo:
w celu przeliczenia twardości ogólnej z mval/dm
3
na mgCaCO
3
/dm
3
obliczony wynik
oznaczania naleŜy pomnoŜyć przez 50.
TABELA 5.
Współczynniki przeliczeniowe jednostek twardości wody
mmol/dm
3
mval/dm
3
o
n
(niemiecki)
o
Clarka
(angielski)
o
F
(francuski)
ppm
100 mg
CaCO
3
/dm
3
28 mg CaO lub
50mgCaCO
3
/dm
3
10 mg
CaO/dm
3
14,3 mg
CaCO
3
/dm
3
10 mg
CaCO
3
/dm
3
1 mg
CaCO
3
/dm
3
mmol/dm
3
1
2
5,61
7,02
10
100
mval/dm
3
0,5
1
2,8
3,5
5
50
o
n
0,178
0,357
1
1,25
1,78
17,8
o
Clarka
0,143
0,286
0,8
1
1,43
14,3
o
F
0,1
0,2
0,56
0,7
1
10
ppm
0,01
0,02
0,056
0,07
0,1
1
Wody naturalne mogą znacznie róŜnić się twardością. Wody opadowe są bardzo miękkie,
ich twardość jest bliska zeru. W wodach słodkich przewaŜa twardość wapniowa. Wody
powierzchniowe, zwłaszcza z potoków górskich, są na ogół miękkie. Większą twardość
wykazują wody podziemne.
Obecność jonów wapnia i magnezu, w wodzie do picia i do celów gospodarczo-
przemysłowych ma waŜne znaczenie techniczne. Skala twardości wody podana w tabeli 6
pozwala na określenie stopnia przydatności wody.
Z gospodarczego punktu widzenia wody twarde są niepoŜądane ze względu na duŜe
zuŜycie mydła, łatwość tworzenia się osadów, itp. Wody miękkie, o niskiej zawartości jonów
16
Ca i Mg, stwarzają korzystne warunki rozwoju procesu korozji w przewodach
wodociągowych, podczas gdy wody o nadmiernej twardości wytrącają osady, powodując
stopniowe zmniejszanie przepustowości przewodów.
TABELA 6.
Skala twardości wody
Skala opisowa
Twardość wody
Woda
mgCaCO
3
/dm
3
mmol/dm
3
mval/dm
3
o
n
Bardzo miękka
0
÷
85,0
0,0
÷
0,89
0,0
÷
1,78
0,0
÷
5,0
Miękka
85,0
÷
170,0
0,89
÷
1,78
1,78
÷
3,57
5,0
÷
10,0
Ś
rednio twarda
170,0
÷
430,0
1,78
÷
3,57
3,57
÷
7,13
10,0
÷
20,0
Twarda
340,0
÷
510,0
3,57
÷
5,35
7,13
÷
10,7
20,0
÷
30,0
Bardzo twarda
> 510,0
> 5,35
> 10,7
> 30,0
W wodach zanieczyszczonych ściekami przemysłowymi o odczynie zasadowym (pH
powyŜej 8,3) mogą występować równieŜ wodorowęglany potasu – KHCO
3
, sodu – NaHCO
3
oraz węglany potasu – K
2
CO
3
i sodu – Na
2
CO
3
. Sole te ulegają hydrolizie z wytworzeniem
jonów wodorotlenowych – OH
-
. W takich przypadkach woda ma zasadowość większą od
twardości ogólnej.
Do obliczenia twardości węglanowej (Tw
w.
) i nieweglanowej (Tw
nw.
) moŜna wykorzystać
wyniki oznaczenia twardości ogólnej i zasadowości ogólnej (Tabela 7).
TABELA 7.
WspółzaleŜność między twardością ogólną a zasadowością wody
Warunek
Zaistniałe współzaleŜności
Tw
og.
> Z
og
Tw
og.
– Z
og.
= Tw
nw.
Tw
w.
= Z
og.
Tw
og.
< Z
og.
Z
og.
– Tw
og.
= Z
alk.
Tw
og.
= Tw
w.
Tw
og.
= Z
og.
Tw
nw.
= 0
Z
alk.
= 0
Tw
og.
= Tw
w
METODY OZNACZANIA
StęŜenie twardości ogólnej (Tw
og.
), w tym wapniowej (Tw
Ca
) i magnezowej (Tw
Mg
) moŜna
wyznaczyć metodami:
-
miareczkową kompleksometryczną - typu: wersenianową (EDTA)
-
absorpcji spektrometrii atomowej (ASA)
-
lub chromatrograficzną (ICP).
Twardość ogólną wykonano
wg.:
PN-ISO 6059: 1999. Jakość wody. Oznaczanie sumarycznej
zawartości wapnia i magnezu. Metoda miareczkowa z EDTA
17
W metodzie wersenianowej oznacza się łączną zawartość jonów wapnia i magnezu
(Tw
og.
) przez miareczkowanie próbki roztworem EDTA, przy pH około 9,0
÷
10,0 w
obecności czerni eriochromowej T jako wskaźnika.
Utworzony kompleks w trakcie miareczkowania czerni eriochromowej T z jonami
wapnia i magnezu wykazuje mniejszą trwałość od powstałego kompleksu wersenianu disodu
(EDTA) z obecnymi jonami wapnia i magnezu. Podczas miareczkowania próbki wody, w
końcowym punkcie miareczkowym obecny wskaźnik zostaje uwolniony z uprzednio
powstałych związków kompleksowych, co w efekcie prowadzi do zmiany barwy, z czerwonej
na niebieską, zgodnie z uproszczonym zapisem reakcji:
HT
2-
+ Ca
2+
→
CaT
-
+ H
+
gdzie:
T – skrócony zapis jonu czerni eriochromowej T
H
2
Y
2-
+ Ca
2+
→
CaY
2-
+ 2H
+
gdzie:
H
2
Y
2-
- skrócony zapis jonu wersenianu disodu (EDTA)
H
2
Y
2-
+ CaT
-
→
CaY
2-
+ HT
2-
+ H
+
czerwony niebieski
W oznaczeniu przeszkadzają następujące czynniki:
-
jony: cynku, glinu, kadmu, kobaltu, manganu, miedzi, niklu, ołowiu i Ŝelaza,
-
mętność powyŜej 20 mg/dm
3
,
-
obecność wodorowęglanów i węglanów powyŜej 6,0 mval/dm
3
,
-
substancje organiczne.
Objętość próbki powinna być tak dobrana, aby objętość roztworu EDTA zuŜyta do
miareczkowania próbki nie była mniejsza niŜ 5 cm
3
i nie większa niŜ 25 cm
3
(Tabela 8).
TABELA 8.
Orientacyjne objętości próbek w zaleŜności od stopnia twardości wody
Twardość ogólna badanej próbki,
mval/dm
3
Objętość próbki, jaką naleŜy
pobrać do oznaczania, cm
3
powyŜej 0,357 do 2,0
powyŜej 2,0 do 20,0
powyŜej 20,0
250
50
25
UWAGA !
W przypadku stwierdzenia obecności czynników przeszkadzających naleŜy zastosować
poniŜszą procedurę:
-
do odmierzonej próbki wody (w razie potrzeby przesączonej, jeŜeli woda jest mętna) dodać taką
ilość 0,1 M HCl, jaką zuŜyto do oznaczania ogólnej zasadowości wody (równowaŜną w
stosunku do objętości próbki), oraz 0,5 cm
3
nadmiaru tego kwasu, jeŜeli stwierdzono uprzednio
18
obecność wodorowęglanów i węglanów wynoszącą powyŜej 6 mval/dm
3
. Następnie ogrzać
próbkę do wrzenia i utrzymywać w tym stanie 1 minutę. Ostudzić zawartość kolby stoŜkowej
do temperatury pokojowej. W tak przygotowanej próbce oznaczyć twardość ogólną niŜej
opisaną metodą,
-
obecność jonów: cynku, glinu, kadmu, kobaltu, manganu, miedzi, niklu, ołowiu i Ŝelaza
maskuje się w trakcie oznaczania przez dodanie 1 cm
3
roztworu 1% chlorowodorku
hydroksyloaminy i 0,1 cm
3
roztworu 5% siarczku sodu.
Wykonanie oznaczenia.
Do kolby stoŜkowej o pojemności 200 – 250 cm
3
odmierzyć pipetą próbkę wody o
objętości dobranej zgodnie z Tabelą 5. W następującej kolejności dodać: 2 cm
3
roztworu
buforowego, 1 cm
3
1% roztworu chlorowodorku hydroksyloaminy, 0,1 cm
3
5% roztworu
siarczku sodu oraz około 0,05 g mieszaniny czerni eriochromowej T na kaŜde 50 cm
3
badanej
próbki. Wymieszać i miareczkować roztworem EDTA do zmiany zabarwienia z czerwonej na
niebieską (błękitną).
UWAGA !
Pod koniec miareczkowania, gdy pojawi się fioletowe zabarwienie roztworu, naleŜy
dodawać roztwór EDTA powoli kroplami, energicznie mieszając zawartość kolby stoŜkowej, po
dodaniu kaŜdej kropli roztworu miareczkującego.
Twardość ogólną (w mval/dm
3
), obliczyć z równania:
V
1000
0,02
a
X
⋅
⋅
=
gdzie:
a – objętość 0,01 M roztworu EDTA uŜytego do miareczkowania próbki badanej, cm
3
V – objętość próbki badanej uŜytej do oznaczania, cm
3
0,02 – współczynnik przeliczeniowy określający ilość wapnia i magnezu odpowiadający 1 cm
3
0,01M
roztworu EDTA, mval.
2.2. Wap
ń
(Carbon)
Za podstawę oznaczania twardości wapniowej (Tw
Ca
) przyjęto procedury zawarte w:
−
PN-ISO 6059: 1999. Jakość wody. Oznaczanie sumarycznej zawartości wapnia i magnezu. Metoda
miareczkowa z EDTA
−
PN-C-04551-01: 1991. Woda i ścieki. Badania zawartości wapnia. Oznaczanie wapnia (twardości
wapniowej) metodą wersenianową
−
PN-C-04554-07: 1981. Woda i ścieki. Badania twardości. Oznaczanie twardości wapniowej powyŜej 0.5
mval/dm
3
metodą wersenianową.
W metodzie miareczkowej kompleksometrycznej stosowanym wskaźnikiem jest kalces,
który reaguje tylko z oznaczanym jonem wapnia. Obecne w środowisku wodnym jony wapnia
przy pH w zakresie 12
÷
13 tworzą z kalcesem związek kompleksowy barwy czerwonej.
Kompleks ten charakteryzuje się mniejszą trwałością niŜ kompleks wapnia z wersenianem
19
disodu (EDTA). W trakcie miareczkowaniu, po związaniu wszystkich jonów wapnia przez
wersenian, wskaźnik zostaje uwolniony i barwa roztworu ulega zmianie z czerwonej na
niebieską.
W oznaczaniu przeszkadzają następujące czynniki:
-
jony: Ŝelaza, glinu, manganu, miedzi, kobaltu, kadmu, ołowiu i niklu,
-
obecność ortofosforanów oraz zasadowość większa niŜ 6,0 mval/dm
3
.
Wykonanie oznaczenia.
Do kolby stoŜkowej o pojemności 200 – 250 cm
3
odmierzyć pipetą 50 cm
3
badanej wody
lub mniejszą jej objętość rozcieńczoną wodą destylowaną do 50 cm
3
tak, aby próbka
zawierała 5,0 do 10,0 mg Ca. W następującej kolejności dodać: 3 cm
3
24% KOH (roztwór
alkalizujący) oraz 0,2 g kalcesu. Po dodaniu powyŜszych odczynników próbkę wymieszać i
miareczkować roztworem EDTA do zmiany zabarwienia z czerwonej na niebieską.
W przypadku występowania czynników przeszkadzających, naleŜy je usunąć stosując tą
samą metodykę omówioną przy oznaczaniu twardości ogólnej.
StęŜenie wapnia (w mgCa/dm
3
), obliczyć z równania:
V
1000
0,4008
a
X
⋅
⋅
=
gdzie:
a – objętość 0,01 M roztworu EDTA uŜytego do miareczkowania próbki badanej, cm
3
V – objętość próbki badanej, cm
3
0,4008 – współczynnik przeliczeniowy określający ilość wapnia, odpowiadający 1 cm
3
0,01M
roztworu EDTA, mg.
Twardość wapniową (w mg CaCO
3
/dm
3
), obliczyć z równania:
X
1
= X
⋅
2,5
gdzie:
X – zawartość wapnia w badanej próbce, mgCa/dm
3
2,5 – współczynnik przeliczeniowy Ca na CaCO
3
2.3. Magnez (Magnesium)
Twardość magnezową (Tw
Mg
) oraz jego stęŜenie moŜna określić na podstawie róŜnicy
pomiędzy oznaczoną twardością ogólną (Tw
og.
) i twardością wapniową (Tw
Ca
) wykorzystując
metod zawartych w:
20
−
PN-C-04554-4:1999. Woda i ścieki. Badania twardości. Oznaczanie sumarycznej zawartości wapnia i
magnezu w ściekach metodą miareczkową z EDTA oraz obliczanie zawartości magnezu w wodzie i
ś
ciekach.
−
PN-C-04562-01: 1975. Woda i ścieki. Badanie zawartości magnezu. Oznaczanie magnezu metodą
wersenianową.
PN–C–04554-10: 1971. Woda i ścieki. Badanie twardości. Obliczanie twardości magnezowej.
Tw
Mg
= Tw
og.
- Tw
Ca
(mval/dm
3
)
W celu podania zawartości magnezu (w mgMg/dm
3
) w badanej próbce naleŜy skorzystać z
poniŜszego wzoru:
X = (Tw
og.
– Tw
ca
)
⋅
12,16
gdzie:
Tw
og.
– twardość ogólna próbki wody, mval/dm
3
Tw
Ca
– twardość wapniowa próbki wody, mval/dm
3
12,16 – miligramorównowaŜnik magnezu, mg
2.4. M
ę
tno
ść
(Turbidity)
Mętność jest to właściwość optyczna, polegająca na rozproszeniu i adsorbowaniu części widma
promieniowania widzialnego przez cząstki stałe obecne w wodzie lub ściekach.
Mętność wód naturalnych jest wywołana przez róŜne substancje, znajdujące się w wodzie
w stanie nierozpuszczonym, w postaci zawiesin lub koloidów pochodzenia mineralnego lub
organicznego.
Mętność mogą powodować:
−
wytrącające się związki Ŝelaza, manganu, glinu lub wapnia,
−
kwasy humusowe,
−
plankton,
−
cząstki skał i gleb,
−
osady denne,
−
zawiesiny odprowadzane do wód ze ściekami,
−
nadmiar koagulantów.
Szczególnie te wytrącone związki są często powodem mętności w wodach podziemnych,
zawierających znaczne ilości wodorowęglanów wapnia lub Ŝelaza.
Jednostka mętności -
mętność wody do picia nie powinna przekraczać 1 NTU (nefelometric total units –
nefelometryczne jednostki mętności).
Jednostka porównawcza (dopuszczalna) mętności -
mętność, jaką wywołuje 1 mg krzemionki, w
postaci zawiesiny wzorcowej, dodany do 1 dm
3
wody destylowanej.
21
PoniewaŜ mętność wody jest cechą wody lub ścieków wyraŜających optyczne
właściwości zawiesin o róŜnym stopniu dyspersji, polegające na rozproszeniu światła, stąd
pomiar tego parametru sprowadza się do oceny zmian natęŜeń światła przy przechodzeniu
przez warstwę wody. W przypadku głębokich zbiorników wodnych, gdzie od intensywności
naświetlania zaleŜą procesy w niej zachodzące, zamiast pomiaru mętności dokonuje się
pomiaru przeźroczystości wody (odwrotność mętności).
METODY OZNACZANIA
Znane są dwie podstawowe metody pomiaru mętności:
-
wizualna, turbidymetryczna w zakresie: 0 – 5 mg/dm
3
lub 5 – 50 mg/dm
3
oraz
większym,
-
instrumentalna: nefelometryczna lub fotometryczna.
W oznaczaniu przeszkadzają zawiesiny łatwo opadające oraz barwa > 20 mgPt/dm
3
.
Za podstawę oznaczania mętności przyjęto metodę instrumentalną wg.:
−
PN-EN ISO 7027: 2003. Jakość wody. Oznaczanie mętności
−
PN-C-04583-03: 1979. Woda i ścieki. Badania mętności i przeźroczystości. Oznaczanie mętności metodą
fotometryczną
Wykonanie oznaczenia.
Dobrze wymieszaną badaną próbkę o objętości 100 cm
3
przenieść do cylindra Nesslera.
Wykonać pomiar absorbancji przy długości fali 420 nm, stosując jako odnośnik badaną
próbkę po uprzednim usunięciu z niej, przez odwirowanie lub przesączenie, substancji
powodujących mętność. W przypadku, gdy barwa badanej próbki mieści się w przedziale 10
÷
20 mgPt/dm
3
, odnośnikiem moŜne być woda destylowana.
JeŜeli badana próbka charakteryzuje się mętnością większą > 50 mg/dm
3
, naleŜy ją przed
pomiarem absorbancji odpowiednio rozcieńczyć wodą destylowaną w odpowiednich
proporcjach. Krotność rozcieńczenia naleŜy uwzględnić przy obliczaniu stęŜenia mętności. W
taki sam sposób postąpić wobec odnośnika.
Mętność w badanej próbce (w mg/dm
3
), obliczyć z równania:
V
1000
a
X
⋅
=
gdzie:
a – wartość odczytana z krzywej wzorcowej, mg
V – objętość próbki badanej uŜyta do oznaczania, cm
3
.
22
2.5. Kwasowo
ść
i zasadowo
ść
(Acidity and Alkalinity)
Kwasowość definiuje się jako zdolność wody do zobojętniania dodawanych do niej mocnych zasad
mineralnych lub węglanów wobec umownych wskaźników
Kwasowość wód naturalnych moŜe być spowodowana obecnością:
-
wolnego (rozpuszczonego) ditlenku węgla (pochodzącego z rozkładu kwasu
węglowego),
-
słabych oraz mocnych kwasów mineralnych,
-
słabych kwasów organicznych (np. kwasów humusowych),
-
produktów hydrolizy soli mocnych kwasów i słabych zasad (np. soli Ŝelaza lub glinu).
Kwasowość wody jest właściwością, która moŜe występować jednocześnie z
zasadowością. Ma to miejsce w wodach o wysokiej twardości i duŜej zawartości ditlenku
węgla.
RozróŜnia się kwasowość mineralna i ogólną:
−
Kwasowość mineralna jest to ilościowy wskaźnik zawartości mocnych kwasów,
oznaczany przez miareczkowanie próbki mocną zasadą do pH = 4,5 wobec oranŜu
metylowego lub potencjometrycznie
−
Kwasowość ogólna jest ilościowym wskaźnikiem zawartości mocnych kwasów i soli
mocnych kwasów i słabych zasad, oznaczanym przez miareczkowanie próbki mocną
zasadą do pH = 8,3 wobec fenoloftaleiny lub potencjometrycznie
Podczas miareczkowania roztworem zasady zachodzą poniŜsze reakcje:
H
+
+ OH
-
→
H
2
O
CO
2
+ OH
-
→
HCO
3
-
HCO
3
-
+ OH
-
→
CO
3
2-
+ H
2
O
Zasadowość jest to zdolność wody do zobojętniania mocnych kwasów mineralnych wobec umownych
wskaźników
Właściwość te nadają obecne w niej węglany, wodorowęglany i wodorotlenki oraz
występujące w mniejszych stęŜeniach krzemiany, borany, fosforany, amoniak, zasadowe
związki organiczne oraz sole hydrolizujące z odczynem zasadowym.
OH
-
+ H
+
→
H
2
O
CO
3
2-
+ H
+
→
HCO
3
-
HCO
3
-
+ H
+
→
CO
2
+ H
2
O
23
Zasadowość nie ma znaczenia z punktu widzenia sanitarnego, natomiast ma istotne
znaczenie przy ocenie wody do celów gospodarczych i przemysłowych. RozróŜnia się
zasadowość mineralną i ogólną:
−
Zasadowość
mineralna
jest
ilościowym
wskaźnikiem
zawartości
jonów
wodorotlenkowych i węglanowych, oznaczanym przy miareczkowaniu próbki mocnym
kwasem do pH = 8,3 wobec fenoloftaleiny jako wskaźnika lub potencjometrycznie
−
Zasadowość ogólna jest ilościowym wskaźnikiem zawartości jonów węglanowych,
wodorowęglanowych, wodorotlenkowych i innych anionów pochodzących z dysocjacji
soli słabych kwasów i mocnych zasad, oznaczanym przez miareczkowanie próbki
mocnym kwasem do pH = 4,5 wobec oranŜu metylowego lub potencjometrycznie.
Wody naturalne w zaleŜności od swego odczynu, mogą jednocześnie wykazywać
zasadowość i kwasowość (rys.1). Dotyczy to głównie wód o wysokiej twardości węglanowej
i duŜym stęŜeniu CO
2
. Kwasowość tych wód powierzchniowych powodowana jest wyłącznie
przez kwas węglowy. Kwasowość wody do picia ma znaczenie bezpośrednie w przypadkach
kwasowości wywołanej przez kwasy mineralne lub produkty hydrolizy soli (a taka
kwasowość w wodzie do picia nie jest dopuszczalna) lub znaczenie pośrednie, gdyŜ zawarte
w wodzie kwasy mogą rozpuszczać metale szkodliwe dla zdrowia i nadawać wodzie cechy
niepoŜądane (np. rozpuszczają rury Ŝelazne, zbiorniki). Z tych tez powodów kwasowość nie
jest poŜądana w wodach do celów przemysłowych (powoduje korozje rur, zbiorników i
innych urządzeń).
Rys. 1.
Zakres występowania kwasowości i zasadowości w wodach naturalnych w zaleŜności od pH
W zaleŜności od rodzaju związków, powodujących zasadowość wody rozróŜnia się:
24
zasadowość ogólną (Z
0g.
) wywołaną obecnością OH
-
, CO
3
-2
, HCO
3
-
zasadowość mineralną (Z
m
) wywołaną obecnością OH
-
, CO
3
-2
,
-
zasadowość węglanową (
−
2
3
CO
Z
) wywołaną obecnością CO
3
-2
,
-
zasadowość wodorowęglanową (
−
3
HCO
Z
) wywołaną obecnością HCO
3
-
,
-
zasadowość wodorotlenową (
−
OH
Z
) wywołaną obecnością OH
-
.
Obok wodorowęglanów i węglanów wapnia oraz magnezu w niektórych wodach mogą
występować węglany oraz wodorowęglany sodu i potasu. W takich przypadkach zasadowość
wody jest wyŜsza od twardości ogólnej. Występująca róŜnica:
Z
og.
– Tw
og.
= Z
alk.
jest określana jako zasadowość alkaliczna.
Znaczna zasadowość alkaliczna nie jest poŜądana w wodach zasilających kotły parowe,
gdyŜ wodorowęglan sodu podczas odparowywania wody w kotle rozkłada się na ditlenek
węgla i wodorotlenek sodu:
NaHCO
3
→
NaOH + CO
2
↑
Wydzielony ditlenek węgla jest agresywny i powoduje korozję kotłów parowych.
METODY OZNACZANIA
Do oznaczania kwasowości i zasadowości moŜna wykorzystać metody:
-
miareczkową potencjometryczną
-
oraz miareczkową wobec wskaźników.
Za podstawę oznaczania kwasowości oraz zasadowości przyjęto metodę wg.:
−
PN-EN ISO 9963-1: 2001. Jakość wody. Oznaczanie zasadowości. Oznaczanie zasadowości ogólnej i
zasadowości wobec fenoloftaleiny.
−
PN-C-04540-03: 1990. Woda i ścieki. Badania pH, Kwasowości i zasadowości. Oznaczanie kwasowości i
zasadowości mineralnej i ogólnej metodą miareczkowania wobec wskaźników.
W oznaczaniu przeszkadzają następujące czynniki:
-
barwa wyŜsza od 50 mg Pt/dm
3
,
-
mętność wyŜsza od 30 mg/dm
3
,
-
duŜe ilości łatwo hydrolizujących soli Ŝelaza i glinu,
-
substancje utleniające (np. wolny chlor) odbarwiające wskaźnik,
-
twardość węglanowa powyŜej 3,6 mval/dm
3
.
25
Kwasowość mineralna (Kw
m.
) i kwasowość ogólna (Kw
og.
)
Do kolby stoŜkowej o pojemności 200 – 250 cm
3
odmierzyć pipetą 100 cm
3
próbki lub
mniejszą jej objętość rozcieńczoną wodą destylowaną do 100 cm
3
. Wykonać oznaczenie:
-
kwasowości mineralnej - miareczkując próbką badaną w obecności 3 - 5 kropli oranŜu
metylowego, roztworem 0,05 M NaOH do zmiany zabarwienia z róŜowego na
Ŝ
ółtoróŜową - łososiową. Objętość roztworu NaOH uŜytego do miareczkowania,
oznaczyć jako (a).
UWAGA !
JeŜeli badana próbka nie zabarwi się na róŜowo po dodaniu roztworu fenoloftaleiny,
oznacza to, Ŝe ten rodzaj kwasowości w wodzie badanej nie występuje (K
m.
= 0).
-
kwasowości ogólnej - miareczkując tą samą próbkę po oznaczeniu kwasowości
mineralnej oraz po dodaniu 3 - 5 kropli fenoloftaleiny, roztworem 0,05 M NaOH do
wyraźnego róŜowego (lub zbliŜonego) zabarwienia utrzymującego się przez 3 min.
Łączną objętość 0,05 M NaOH uŜytego do zmiareczkowania próbki wobec oranŜu
metylowego i fenoloftaleiny, oznaczyć jako (b).
Kwasowość mineralną (Kw
m.
) i ogólną (Kw
og.
), w mval/dm
3
obliczyć z równań:
V
1000
b
0,05
Kw
V
1000
a
0,05
Kw
og.
m.
⋅
⋅
=
⋅
⋅
=
gdzie:
a – objętość 0,05 M NaOH uŜytego do miareczkowania próbki badanej wobec fenoloftaleiny, cm
3
b – łączna objętość 0,05 M NaOH uŜytego do miareczkowania próbki badanej wobec wskaźników
(fenoloftaleiny i oranŜu metylowego), cm
3
V – objętość próbki badanej uŜytej do oznaczania, cm
3
.
Zasadowość mineralna (Z
m.
) i zasadowość ogólna (Z
og.
)
Do kolby stoŜkowej o pojemności 200 – 250 cm
3
odmierzyć pipetą 100 cm
3
próbki lub
mniejszą jej objętość rozcieńczoną wodą destylowaną do 100 cm
3
. Wykonać oznaczenia:
-
zasadowości mineralnej - miareczkując próbką badaną, po dodaniu 3 - 5 kropli
fenoloftaleiny, roztworem 0,1 M HCl do zaniku róŜowego zabarwienia (odbarwienia)
próbki. Objętość roztworu HCl uŜytego do miareczkowania, oznaczyć jako (a).
UWAGA !
JeŜeli badana próbka nie zabarwi się na róŜowo po dodaniu roztworu fenoloftaleiny, i
próbka pozostaje bezbarwna oznacza to, Ŝe ten rodzaj zasadowości w wodzie badanej nie
występuje (Z
m.
= 0).
-
zasadowości ogólnej - miareczkując tą samą próbkę po oznaczeniu zasadowości
mineralnej oraz po dodaniu 3-5 kropli oranŜu metylowego, roztworem 0,1 M HCl do
26
zmiany zabarwienia z Ŝółtego na pomarańczowy. Łączną objętość 0,1 M HCl uŜytego
do zmiareczkowania próbki wobec oranŜu metylowego i fenoloftaleiny, oznaczyć jako
(b).
Zasadowość mineralną (Z
m.
) i ogólną (Z
og.
) , w mval/dm
3
obliczyć z równań:
V
1000
b
0,1
Z
V
1000
a
0,1
Z
og.
m.
⋅
⋅
=
⋅
⋅
=
gdzie:
a – objętość 0,1M HCl uŜytego do miareczkowania próbki badanej wobec fenoloftaleiny, cm
3
b – łączna objętość 0,1M HCl uŜytego do miareczkowania próbki badanej wobec wskaźników
(fenoloftaleiny i oranŜu metylowego), cm
3
V – objętość próbki badanej, cm
3
.
Na podstawie oznaczeń zasadowości ogólnej i mineralnej moŜna dokonać obliczeń
współistnienie jonów OH
-
, CO
3
-2
, HCO
3
-
w wodach przy pH
≤
9 (Tabela 2).
W celu uzyskania wyników poszczególnych jonów w mg/dm
3
, naleŜy skorzystać z
następujących zaleŜności:
1 mval OH
-
/dm
3
= 17,01 mg OH
-
/dm
3
1 mval CO
3
2-
/dm
3
= 30,0 mg CO
3
2-
/dm
3
1 mval HCO
3
-
/dm
3
= 61,02 mg HCO
3
-
/dm
3
TABELA 2.
ZaleŜność między rodzajem zasadowości a stęŜeniem jonów:wodorotlenkowych (OH
-
),
węglanowych (CO
3
-2
) i wodorowęglanowych (HCO
3
-
), w mval/dm
3
Zasadowość, mval/dm
3
Wyniki oznaczeń zasadowości
OH
-
CO
3
2-
HCO
3
-
Z
m.
= 0
0
0
Z
og.
2 Z
m.
< Z
og.
0
2 Z
m.
Z
og.
– 2 Z
m.
2 Z
m.
= Z
og.
0
2 Z
m.
0
2 Z
m.
> Z
og.
2 Z
m.
– Z
og.
2 (Z
og.
– Z
m..
)
0
Z
m.
= Z
og.
Z
og.
0
0
27
Ć
wiczenie 3
Chlorki (Chloride) i siarczany
3.1. Chlorki
Dobra rozpuszczalność chlorków oraz ich powszechne występowanie w skorupie
ziemskiej, w postaci naturalnych złóŜ soli (NaCl, MgCl
2
) powoduje, Ŝe jon chlorkowy
znajduje się we wszystkich w wodach naturalnych. Chlorki zawarte w wodzie mogą
pochodzić z gruntu, z naturalnych pokładów soli oraz z zanieczyszczeń ściekami lub róŜnymi
odpadami pochodzenia zwierzęcego.
METODY OZNACZANIA
Do oznaczania stęŜenia jonów chlorków moŜna wykorzystać metody:
-
argentometryczną miareczkową (metoda Mohra) w środowisku obojętnym lub lekko
alkalicznym,
-
merkurymetryczną miareczkową z azotanem rtęci,
-
potencjometryczną z uŜyciem elektrody jonoselektywnej.
Za podstawę oznaczania jonów chlorkowych przyjęto metodę Mohra wg.:
PN-ISO 9297: 1994.
Jakość wody. Oznaczanie chlorków. Metoda miareczkowa azotanem srebra w obecności chromianu jako
wskaźnika (metoda Mohra).
W oznaczaniu przeszkadzają następujące substancje:
-
tworzące nierozpuszczalne związki srebra: bromki, jodki, siarczki, cyjanki, sześcio-
cyjanoŜelaziany (II) i sześciocyjanoŜelaziany (III),
-
jony amonowe i tiosiarczanowe tworzące kompleksy z jonami srebra,
-
związki redukujące jony chromianowe, w tym jony Ŝelaza (II) i jony siarczynowe,
-
obecność wysokiej barwy i mętności, mogą utrudniać obserwacje punktu końcowego
miareczkowania.
Zasada oznaczania, polega na miareczkowaniu jonów chlorkowych w badanej próbce
azotanem srebra (AgNO
3
) w środowisku obojętnym lub słabo alkalicznym (pH = 6,5
÷
10,0),
wobec chromianu potasu (K
2
CrO
4
) jako wskaźnika.
W pierwszym etapie miareczkowania wszystkie obecne w wodzie jony chlorkowe zostają
związane w postać trudno rozpuszczalnego chlorku srebra, zgodnie z poniŜszą reakcją:
Ag
+
+ Cl
-
→
↓
AgCl
trudno rozpuszczalny, biały osad
28
Po całkowitym wytrąceniu jonów chlorkowych (AgCl), wprowadzenie niewielkiego
nadmiaru azotanu (V) srebra w obecności chromianu potasu, jako wskaźnika powoduje
utworzenie jasno czerwonobrązowego zabarwienia:
2Ag
+
+ CrO
4
2-
→
↓
Ag
2
CrO
4
trudno rozpuszczalny, czerwonobrunatny osad
Wykonanie oznaczenia.
Do kolby stoŜkowej o pojemności 250–300 cm
3
odmierzyć pipetą 100 cm
3
próbki lub
mniejszą jej objętość rozcieńczoną wodą destylowaną do 100 cm
3
, dodać 1 cm
3
10% roztworu
K
2
CrO
4
jako wskaźnika. Oznaczanie wykonać w zakresie pH = 6,5
÷
10,0. Miareczkować
próbkę dodając kroplami 0,02 M roztwór AgNO
3
aŜ do uzyskania zmiany zabarwienia, z
Ŝ
ółtego(mlecznozłótego) na źółtobrunatne. Równolegle przygotować próbkę kontrolną,
sporządzoną ze 100 cm
3
wody destylowanej i 1 cm
3
10% K
2
CrO
4
. Postępować w sposób
analogiczny jak w przypadku próbki badanej. Objętość roztworu AgNO
3
zuŜytego do
zmiareczkowania próbki kontrolnej nie powinna przekraczać 0,2
÷
0,3 cm
3
.
StęŜenie jonów chlorków (w mgCl
-
/dm
3
), obliczyć z równania:
V
b)
(a
c
f
X
−
⋅
=
gdzie:
a – objętość roztworu mianowanego AgNO
3
uŜytego do miareczkowania badanej próbki, cm
3
b - objętość roztworu mianowanego AgNO
3
uŜytego do miareczkowania próbki kontrolnej, cm
3
f – współczynnik przeliczeniowy (f = 35 453 mg/mol)
c – rzeczywiste stęŜenie roztworu AgNO
3
, mol/dm
3
V – objętość próbki badanej uŜytej do oznaczenia, cm
3
UWAGA!
W przypadku gdy odczyn próbki wykracza poza poŜądany zakres, naleŜy go skorygować,
stosując 1 M H
2
SO
4
lub 1 M NaOH.
Jeśli objętość roztworu AgNO
3
zuŜytego do zmiareczkowania badanej próbki przekroczy
25 cm
3
, naleŜy powtórzyć oznaczanie, odpowiednio rozcieńczając analizowaną próbkę.
3.2. Siarczany (VI) - Sulfate
Siarczany (VI) są oprócz chlorków najbardziej rozpowszechnione w wodach naturalnych.
Dostają się one, wskutek wymywania skał osadowych, w skład których wchodzi gips CaSO
4
⋅
2 H
2
O, wyługowania z gleby, a takŜe podczas utleniania siarczków i siarki pochodzących z
rozkładu białka roślinnego lub zwierzęcego. W wodach powierzchniowych mogą pochodzić
dodatkowo z zanieczyszczeń ściekami przemysłowymi. Ponadto źródłem siarczanów (VI)
mogą być wody kopalniane, w których jony te mogą występować w duŜych ilościach.
29
Obecność siarczanu (VI) wapnia w wodach do celów przemysłowych jest niepoŜądana,
zwłaszcza w wodach do zasilania kotłów parowych, gdyŜ gips powoduje powstawanie
twardego kamienia kotłowego.
Oznaczanie polega na strącaniu siarczanów (VI) z roztworu zakwaszonego kwasem
solnym (HCl) za pomocą chlorku baru (BaCl
2
) w postaci trudno opadającej zawiesiny
siarczanu (VI) baru – BaSO
4
.
SO
4
-2
+ Ba
+2
→
BaSO
4
↓
Powstałe zmętnienie, które jest proporcjonalne do zawartości siarczanów (VI) w
roztworze, określa się za pomocą fotometrycznego pomiaru zmętnienia próbki.
W oznaczeniu przeszkadzają zawiesiny i silne zabarwienia, które usuwa się przez
przesączenie próbki.
METODY OZNACZANIA
Do oznaczania siarczanów (VI) w wodzie, obecnie stosuje się metody:
- wagową (dla stęŜeń > 10 mgSO
4
/dm
3
),
- miareczkową (dla stęŜeń > 2 mgSO
4
/dm
3
),
- nefelometryczną (dla stęŜeń < 2 mgSO
4
/dm
3
),
- jonitowo- miareczkową.
Wymienione metody słuŜą do oznaczania siarczanów (VI) rozpuszczonych. W przypadku
oznaczania siarczanów wykorzystano procedurę w oparciu o metodykę zgodną z:
−
PN-C-04519:1982. Analiza chemiczna. Oznaczanie małych zawartości siarczanów w bezbarwnych
roztworach metodą turbidymetryczną
−
PN-C-04566-10: 1979. Wody i ścieki. Badanie zawartości siarki i jej związków. Oznaczanie siarczanów
metodą turbidemetryczną
Wykonanie oznaczenia
Do zlewki odmierzyć 40 cm
3
próbki badanej, aby zawartość w niej siarczanów (VI)
wynosiła od 0,1 do 0,5 mg. Dodać 10 cm
3
odczynnika stabilizującego.
Mieszając za pomocą mieszadła elektromagnetycznego z umiarkowaną stałą prędkością,
dodać do zlewki 5 cm
3
roztworu 5% BaCl
2
, zawartość zlewki mieszać jeszcze przez 30 s. Po
15 minutach wykonać pomiar absorbancji (długość fali 420 nm), stosując jako odnośnik
30
próbkę kontrolną., którą przygotować tak jak próbkę badaną, z tym, Ŝe zamiast 5 cm
3
roztworu 5% BaCl
2
naleŜy dodać 5 cm
3
wody destylowanej.
StęŜenie siarczanów (VI) w mgSO
4
-2
/dm
3
, obliczyć z równania:
V
1000
a
X
⋅
=
gdzie:
a – wartość jonów siarczanowych w badanej próbce, odczytana ze skali wzorców lub z krzywej
wzorcowej, mg
V – objętość próbki badanej uŜyta do oznaczania, cm
3
.
UWAGA!
W przypadku stwierdzenia stęŜenia siarczanów powyŜej 0,5 mg SO
4
-2
/dm
3
próbkę badaną
odpowiednio rozcieńczyć wodą destylowaną lub poddać zagęszczeniu (jeśli stęŜenie
siarczanów będzie < 0,1 mg/dm
3
) przez odparowanie na łaźni wodnej. Badaną próbkę
doprowadzić do objętości 40 cm
3
.
31
Ć
wiczenie 4
Utlenialno
ść
(Permanganate Value)
Utlenialność wody jest to umowny wskaźnik określający zdolność wody do pobierania
tlenu z manganianu (VII) potasu – KMnO
4
w roztworze kwaśnym lub alkalicznym,
spowodowaną obecnością w niej substancji o właściwościach redukujących, głównie
organicznych, które zostają utlenione.
Oznaczenie polega na utlenieniu za pomocą manganianu (VII) potasu związków
organicznych i niektórych organicznych do związków prostych, w środowisku kwaśnym, w
stanie wrzenia, przykładowo według reakcji:
5 C
6
H
12
O
6
+ 24 MnO
4
-
+ 72 H
+
→
24 Mn
+2
+ 30 CO
2
+ 66 H
2
O
Nadmiar nadmanganianu (VII) potasu redukuje się dodanym w równowaŜnej ilości
mianowanym roztworem kwasu szczawiowego – H
2
C
2
O
4
, którego nadmiar miareczkuje się
nadmanganianem potasu według reakcji:
2 MnO
4
-
+ 5 C
2
O
4
-2
+ 16 H
+
→
2 Mn
+2
+ 10 CO
2
+ 8 H
2
O
METODY OZNACZANIA
Istniejące metody oznaczania utlenialności w wodzie dają moŜliwości zastosowania metod:
- w środowisku kwaśnym i zasadowym na gorąco,
- w środowisku kwaśnym na zimno.
Zasada oznaczania jest we wszystkich metodach jednakowa.
Oznaczanie utlenialności przeprowadzono zgodnie wg.:
PN-C-04578-02: 1985. Woda i ścieki.
Badania zapotrzebowania tlenu i zawartości węgla organicznego. Oznaczanie chemicznego zapotrzebowania
tlenu (ChZT) metodą nadmanganianową
Oznaczenie
Do kolby stoŜkowej o pojemności 250
÷
300 cm
3
odmierzyć 100 cm
3
badanej próbki.
Dodać 5 cm
3
roztworu (1 + 3) H
2
SO
4
oraz 10 cm
3
roztworu 0,01 M KMnO
4
. W celu
uniknięcia przegrzania cieczy dodać kilka ziaren pumeksu. Całość zagotować i utrzymywać w
stanie słabego wrzenia przez 10 minut. Natychmiast, po upływie tego czasu, na gorąco dodać
10 cm
3
roztworu 0,01 M H
2
C
2
O
4
(kwas szczawiowy) lub taką objętość aby odpowiadała (była
równowaŜna) łącznej objętości dodanego KMnO
4
. Gdy badana próbka ulegnie całkowitemu
32
odbarwieniu, natychmiast miareczkować 0,01 M KMnO
4
do słabego róŜowego zabarwienia,
trwałego co najmniej w ciągu 2 minuty.
Równolegle przygotować próbkę kontrolną, uŜywając do tego celu 100 cm
3
wody
destylowanej. Postępować analogicznie jak w przypadku próbki badanej. Objętość roztworu
0,01 M KMnO
4
zuŜytego do zmiareczkowania próbki kontrolnej nie powinna przekraczać 0,2
÷
0,3 cm
3
.
W celu wyznaczenia współczynnika molowości (f) roztworu 0,01 M KMnO
4
, naleŜy do
próbki kontrolnej, po jej zmiareczkowaniu (uzyskaniu lekkiego róŜowego zabarwienia)
ponownie wprowadzić nadmiar kwasu szczawiowego, w ilości 10 cm
3
. Ponownie próbkę
zmiareczkować roztworem 0,01 M KMnO
4
(bez ponownego gotowania) do róŜowego
zabarwienia.
Współczynnik (f) molowości 0,01 M KMnO
4
naleŜy obliczyć według wzoru:
f
KMnO4
=
V
10
gdzie:
V –
objętość roztworu 0,01 M KMnO
4
, uŜytego do zmiareczkowania 10 cm
3
nadmiaru roztworu
0,01M H
2
C
2
O
4
Uwaga!
W przypadku stwierdzenia, Ŝe zabarwienie cieczy w trakcie ogrzewania znacznie osłabło lub
znikło dodać ponownie 10 cm
3
0,01 M KMnO
4
lub odpowiednio rozcieńczyć próbkę badaną.
Utlenialność próbki badanej, w m O
2
/dm
3
obliczyć według wzoru:
2
3
/
1000
)
(
O
dm
mg
V
b
a
f
X
⋅
−
=
gdzie:
a – ilość roztworu 0,01 M KMnO
4
zuŜyta do zmiareczkowania badanej próbki, cm
3
b - ilość roztworu 0,01 M KMnO
4
zuŜyta do zmiareczkowania badanej próbki kontrolnej, cm
3
f – współczynnik stęŜenia roztworu 0,01 M KMnO
4
wyznaczony wg. wzoru
V – objętość próbki badanej, uŜytej do oznaczania, cm
3