TWARDOŚĆ WODY
1. Do prawidłowego wykonania ćwiczenia został użyty następujący sprzęt laboratoryjny:
• kolumny z jonitami, kolbki stożkowe, cylinder miarowy;
oraz odczynniki:
• 0,005 M roztwór wersenianu sodu, 25% amoniak, roztwór buforowy (pH 10), czerń eriochromowa.
2. Przebieg doświadczenia
Ćwiczenie polegało na oznaczeniu twardości wody wodociągowej. Do kolbki stożkowej o poj. 250cm3 wprowadzono 50cm3 wody wodociągowej, 2cm3 i ok. 1ml roztworu buforowego oraz wsypano odrobinę czerni eriochromowej. Tak przygotowany roztwór miareczkowano 0,005M roztworem wersjanianu sodu do zmiany zabarwienia na niebieski. Drugie ćwiczenie polegało na oznaczeniu twardości wody przegotowanej w sposób analogiczny jak w poprzednim ćwiczeniu. Kolejne ćwiczenie miało na celu oznaczenie twardości wody wodociągowej po przepuszczeniu jej przez kationit sodowy (RNa). Wodę przepuszczono z szybkością kilku kropel na minutę, a następnie z uzyskanego wycieku przeniesiono 50cm3 do kolby stożkowej postępowano w ten sam sposób jak w ćwiczeniu pierwszym. Twardość wody w stopniach obliczono ze wzoru x=V*0,56
TWARDOŚĆ OGÓLNA
mmol · dm-3 |
ºn - stopień niemiecki |
skala twardości |
0 - 0,89 |
0 - 5 |
bardzo miękka |
0,89 - 1,78 |
5 - 10 |
miękka |
1,78 - 2,68 |
10 - 15 |
o średniej twardości |
2,68 - 3,57 |
15 - 20 |
o znacznej twardości |
3,57 - 5,35 |
20 - 30 |
twarda |
powyżej 5,35 |
powyżej 30 |
bardzo twarda |
3. Wyniki
Rodzaj wody |
|
Rodzaj wody |
|
15*0,56=8,4 |
Twarda |
|
3*0,56=1,68 |
Bardzo miękka |
|
1,2*0,56=0,67 |
Bardzo miękka |
Ostatnie ćwiczenie polegało na demineralizacji wody. Ok. 100cm3 wody wodociągowej przepuszczono kolejno przez kationit wodorowy(RH), a następnie przez anionit wodorotlenowy (ROH) , po czym zmierzono przewodnictwo elektrolityczne uzyskanego wycieku, za pomocą konduktometru. Również zmierzono przewodnictwo wody wodociągowej oraz wody przegotowanej.
4. Wyniki
Ciecz |
Przewodnictwo w [µs] |
Woda przepuszczona przez kationit wodorowy i anionit wodorotlenowy |
2,01 |
Woda wodociągowa |
1,778 |
Woda przegotowana |
27,7 |
5. Demineralizacja
2KtH + CaCl2 ―>Kt2Ca + 2HCl woda jest miękka ale kwaśna
6. Dejonizacja
2AnOH+2HCl ―> 2AnCl + 2HOH czysta woda
7. Regeneracja:
Kt2Ca + 2HCl―> 2KtH +Ca Cl2
AnCl + NaOH―>AnOh + NaCl
8. Wnioski z wykonanego doświadczenia:
Zgodnie z powyższym największe przewodnictwo elektrolityczne wykazała woda przegotowana, a najmniejsze woda wodociągowa.
Woda do celów przemysłowych musi być miękka , tj. pozbawiona składników powodujących tworzenie się kamienia. Wodorowęglany wapnia i magnezu, powodujące twardość wody, łatwo można usunąć poprzez gotowanie jej, ale wytrąca się tu trudno rozpuszczalny węglan wapnia CaCo3 . Zmiękczenie wody lepiej przeprowadzić stosując destylację, która daje wodę idealnie zmiękczoną i pozbawioną wszelkich soli. Jest to jednak metoda bardziej kosztowna.
9. Przewodnictwo roztworów
Obecność jonów jest przyczyną przewodnictwa elektrolitycznego roztworów. Jony dodatnie (kationy) przemieszczają się w kierunku bieguna ujemnego, natomiast jony ujemne (aniony) w kierunku bieguna dodatniego (anody).
Miarą przewodnictwa elektrolitu jest przewodnictwo właściwe, które definiujemy jako przewodnictwo 1cm3 roztworu. Przewodnictwo właściwe k można obliczyć ze wzoru:
k=l/R*S
gdzie:
R [om] - jest oporem warstewki elektrolitu o przekroju S [cm2] i długości l [cm]
Przewodnictwo roztworu zależy od stężenia i ruchliwości jonów. Ruchliwość jonów zależy od rodzaju jonu (wielkość, ładunek) oraz rodzaju rozpuszczalnika. Dla roztworów rozcieńczonych wzrost powoduje wzrost przewodnictwa. W przypadku roztworów stężonych wzajemne oddziaływanie jonów ogranicza ich ruchliwość i może powodować zmniejszyć przewodnictwa.
By móc porównać przewodnictwa roztworów wprowadzone zostało pojęcie przewodnictwa równoważnikowego, wyrażone wzorem:
Λ= 1000 * K/C
gdzie:
C - oznacza stężenie normalne roztworu
Przewodnictwo równoważnikowe elektrolitu zależy od stopnia dysocjacji, oraz ruchliwości jonów dodatnich i ujemnych.