Wydział Geoinżynierii Legnica, 04.01.2011

Górnictwa i Geologii

Politechniki Wrocławskiej

Chemia

Sprawozdanie z ćwiczenia „Badanie właściwości wód użytkowych”

Grupa: poniedziałek 9⁴⁵-11¹⁵

Rok: pierwszy

1. WPROWADZENIE

Woda występująca w przyrodzie nie jest związkiem chemicznym czystym, lecz jest mieszaniną wieloskładnikową i wielofazową, zawierającą roztwory różnych soli, gazów oraz substancji zarówno pochodzenia mineralnego, jak i organicznego. Wody występujące w przyrodzie możemy podzielić na 3 grupy:

a) wody opadowe- stanowiące kondensat pary wodnej opadających na ziemię

w formie deszczu, śniegu lub gradu, zawierają stosunkowo najmniej zanieczyszczeń,

b) wody powierzchniowe – powstałe w wyniku kumulacji wód opadowych

w zagłębieniach terenu :wody zbiorników słodkowodnych i słonowodnych,

c) wody podziemne – powstają w wyniku przenikania wód opadowych

i powierzchniowych pod powierzchnię ziemi[1].

Badania wody ze względu na sposób wykonywania oznaczeń można podzielić na badania:

a) fizyczne (temperatura, mętność, barwa, smak, zapach, gęstość, napięcie powierzchniowe, potencjał oksydacyjno-redukcyjny, przewodnictwo elektryczne)

b) chemiczne (sucha pozostałość, zawiesiny, odczyn wody, zasadowość, kwasowość, twardość, utlenialność, itp.). Pełną analizę wody wykonuje się tylko

w rzadkich przypadkach np. podczas badania nowego źródła[1].

Środowisko wodne charakteryzują pewne parametry zarówno fizyczne jak i chemiczne wpływające na produktywność zbiorników wodnych. Większe znaczenie z punktu widzenia analitycznego mają czynniki chemiczne wpływające, na jakość wód określane odpowiednimi parametrami takimi jak:

• kwasowość

• zasadowość

• twardość wody

Kwasowość jest to zdolność wody do zobojętniania dostarczanych do niej mocnych zasad. Kwasowość może być wynikiem obecności w niej wolnego, czyli rozpuszczonego CO2, słabych kwasów organicznych (humusowych) oraz soli ulegających w wodzie hydrolizie z odczynem kwaśnym np. soli żelaza i glinu.

Z kolei zasadowość to zdolność wody do zobojętniania mocnych kwasów mineralnych. Właściwość tę nadają wodzie zawarte w niej węglany i wodorowęglany, wodorotlenki oraz występujące w mniejszych stężeniach – krzemiany, borany, fosforany, amoniak i zasadowe związki organiczne. Wody naturalne w zależności od swojego odczynu mogą jednocześnie wykazywać kwasowość i zasadowość, dotyczy to głównie wód o wysokiej twardości węglanowej i dużej zawartości CO2.

Jeszcze jednym ważnym parametrem chemicznym jest twardość, właściwość polegająca na zużywaniu pewnych ilości mydła bez wytwarzania piany podczas wytrząsania próbki z mydłem. Właściwości te nadają wodzie jony wapnia, magnezu, glinu, żelaza i innych ciężkich kationów, które tworzą z mydłem dodawanym do wody, nierozpuszczalne mydła wapnia, magnezu, żelaza itd.

Podczas wytrząsania piana zaczyna się tworzyć dopiero wówczas, gdy nastąpi całkowite ich strącenie. Ilość zużytego mydła do chwili pojawienia się piany charakteryzuje stopień twardości wody[2].

2. CZĘŚĆ EKSPERYMENTALNA

   1. Metodyka

Doświadczenie 1 – wyznaczanie pH badanej wody.

Do czystej przepłukanej wodą destylowaną zlewki wlano około 50cm3 badanej wody. Następnie na dwie sekundy zanurzono papierek wskaźnikowy. Po jego wyjęciu porównano barwę wilgotnej części papierka ze skalą barw.

Doświadczenie 2 – badanie zasadowości ogólnej wody.

Do kolby stożkowej odmierzono 100cm3 wody, dodano 3 krople oranżu metylowego. Następnie miareczkowano 0,1 – molowym roztworem kwasu solnego do wyraźnej zmiany barwy na pomarańczową. Do obliczenia zasadowości ZM, przyjęto wartość b, która stanowi objętość HCl zużytą do miareczkowania.

Doświadczenie 3 – badanie twardości ogólnej wody.

Odmierzono cylindrem miarowym 100cm3 badanej wody i wlano do kolby stożkowej. Dodano 3 krople roztworu oranżu metylowego i miareczkowano roztworem kwasu solnego do zmiany barwy na pomarańczową. Następnie dodano 1cm3 buforu amoniakalnego i odrobinę czerni eriochromowej i miareczkowano 0,05 – molowym roztworem wersenianu sodowego do zmiany barwy na niebieską.

Doświadczenia 4 – wykrywanie jonów siarczanowych.

Do probówki wlano kilka cm3 badanej wody, dodano kilka kropli roztworu Ba(NO3)2. Obserwowano, czy wytrąci się osad, bądź roztwór zmętnieje.

2. Obserwacje

Papierek lakmusowy zanurzony w badanej wodzie zabarwił się na kolor pomarańczowy. Według skali pH cieczy jest równe 5.

Po dodaniu 3cm³ 0,1 – molowego roztworu kwasu solnego zawartość kolby zmieniła zabarwienie na pomarańczowy.

Po dodaniu do wody znajdującej się w probówce czterech kropel roztworu Ba(NO₃)₂, zawartość zmętniała.

3. Interpretacja

Wyniki z doświadczenia 2

Z_m=(3,5*0,1*1000)/100 = 3,5 mval/dm³

Wyniki z doświadczenia 3

T_w = (4,2*0,1*1000)/100 = 4,2

Podczas ćwiczeń w laboratorium pracowało sześć grup. Wyniki ich doświadczeń przedstawiono w tabelach.

Zbiorcza tabela wyników

	wartości cech
cecha wody/ nr grupy	I	II	III
pH	5	5	5
zasadowość ogólna	3,5 mval/dm^3	2,9 mval/dm^3	4,0 mval/dm^3
twardość ogólna	4,2^on	4,3^on	4,8^on
Obecność SO4^2-	tak	tak	tak

	wartości cech
cecha wody/ nr grupy	I	II	III
pH	5	5	6
zasadowość ogólna	2,6 mval/dm^3	1,8 mval/dm^3	1,7 mval/dm^3
twardość ogólna	1,8^on	0,85^on
Obecność SO4^2-	nie	nie	brak

Twardość ogólna	Skala twardości
Stopień twardości
0 – 5 5 – 10 10 – 15 15 – 20 20 – 30 Powyżej 30	bardzo miękka miękka o średniej twardości o znacznej twardości twarda bardzo twarda

4. Wnioski

W laboratorium zbadano odczyn pH, zasadowość, twardość oraz obecność jonów SO₄^2- wody. Z tabeli wynika że mimo jednakowego odczynu pH zasadowość i twardość zmienia się. Wszystkie próbki miały odczyn kwaśny. W celu otrzymania różowego koloru trzeba było użyć oranżu metylowego.

3. LITERATURA CYTOWANA

1. Ćwiczenia laboratoryjne z chemii dla studentów wydziału górnictwa, praca zbiorowa pod redakcją Jadwigi Więckowskiej i Jana Surygały (Wrocław 1993)