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

  • Twardość ogólna wody

Rodzaj wody

          • woda wodociągowa

15*0,56=8,4

Twarda

          • woda po zagotowaniu

3*0,56=1,68

Bardzo miękka

          • woda wodociągowa po przejściu przez kationit sodowy (RNa)

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.