9 III 2005 r. Marek Gierlicki, Artiom Komardin, Jakub Malik

Wydział Inżynierii Lądowej Grupa 7

SPRAWOZDANIE Z ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH NR 1

Ocena przydatności wody do celów budowlanych

(Badano wodę nr IV)

ĆWICZENIE 1: Analiza wody zarobowej do betonów i zapraw budowlanych

Ćwiczenie polega na stwierdzeniu, czy badana woda może być stosowana jako woda zarobowa do betonu zwykłego. W tym celu należy oznaczyć: zapach wody, przeźroczystość, wykładnik jonów wodorowych (pH), zawartość siarkowodoru (H₂S), jonu siarczanowego (SO
) i cukru.

1. Oznaczenie zapachu wody

Próbkę wody wlewa się do 1/3 objętości probówki. Następnie zmieszaliśmy próbówkę i natychmiast po odjęciu palca powąchaliśmy.

Woda zarobowa może być użyta do betonów i zapraw budowlanych tylko wtedy, gdy jest bezwonna, ewentualnie może posiadać bardzo słaby zapach typu trawiastego, ziemistego.

2. Oznaczenie przeźroczystości wody

Przeźroczystość wody określa się przez porównanie wody w probówce umieszczonej na białym papierze z wodą destylowaną w takiej samej probówce i tych samych warunkach.

3. Oznaczenie wykładnika jonów wodorowych pH

Odczyn pH wody określa się za pomocą papierków uniwersalnych. Zanurzamy papierek uniwersalny w wodzie zarobowej na jedną sekundę.

4. Oznaczenie zawartości siarkowodoru H₂S

Do probówki wlewamy 5 ml badanej wody, dodajemy kilka kropli stężonego kwasu solnego, przykrywamy bibułą nasyconą roztworem octanu ołowiowego Pb(CH₃COO)₂, lekko podgrzewamy.

5. Oznaczenie zawartości jonów siarczanowych SO

Do probówki wlewamy 5 ml badanej wody. Jeżeli woda jest mętna należy ją przed badaniem przesączyć. Następnie dodaje się 2,5 ml 10% roztworu HCl oraz 2,5 ml 10% roztworu chlorku barowego BaCl₂ (do pełnej probówki). Z chwilą rozpoczęcia dodawania BaCl₂ uruchamiamy stoper. Zawartość jonu siarczanowego oznacza się w zależności od szybkości powstawania osadu siarczanu barowego.

6. Oznaczanie zawartości cukrów

Do zlewki o pojemności 100 ml wlewamy 50 ml wody, dodajemy 1 ml 1n kwasu solnego, przykrywamy szkiełkiem zegarkowym i ogrzewamy przez 30 min we wrzącej łaźni wodnej. Po ostudzeniu wodą zawartą w zlewce przepłukujemy kilkakrotnie dobrze wymytą probówkę. Do badania stosuje się wodę pozostałą na ściankach probówki. Do niej dolewa się 3 krople 5% roztworu naftolu oraz 1 ml stężonego kwasu siarkowego. Po dokładnym zmieszaniu obserwujemy zabarwienie roztworu.

Opracowanie i interpretacja wyników:

Badana cecha	Wynik badania	Ocena
Zapach	Pozytywny	Woda nie posiada zapachu. Spełnia normę
Przeźroczystość	Pozytywny	Woda klarowna, przeźro - czysta, niewiele różni się od wody destylowanej. Spełnia normę
Odczyn pH (wskaźnik jonów wodorowych)	Pozytywny	Odczyn pH=5,5. Spełnia normę
Siarkowodór	Negatywny	Badana woda nie zmienia koloru bibułki nasączonej octanem ołowiowym, czyli nie zawiera siarkowodoru. Spełnia normę
Siarczany, SO	Pozytywny	Po około 30 sekundach próbka zmętniała. Zawartość SO wynosi ok. 40 mg/dm^3.
Cukier	Pozytywny	Barwa fioletowa, powstająca natychmiast dowodzi zawartości cukry powyżej 500 mg/dm^3. Próbka nie spełnia wymogów.

Wnioski:

Próbka wody nie może być stosowana do zarabiania betonów i zapraw - nie spełnia wymogów normy PN-88/B-32250m octanu ołowiowego Pb(CHjemy kilka kropli stężonego kwasu solnego, przykrywamy bibułą destylowaną w takiej SA.

ĆWICZENIE 2: Oznaczenie zasadowości wody

Istota oznaczania polega na określeniu zawartości związków reagujących w wodzie zasadowo wobec odpowiedniego wskaźnika. Zasadowość oznacza się przez miareczkowanie wody badanej mianowanym roztworem mocnego kwasu najpierw wobec fenoloftaleiny, a następnie wobec metyloranżu. Przy oznaczeniu zasadowości zachodzą następujące reakcje:

-
wobec fenoloftaleiny

-
- wobec metyloranżu

Odmierzamy 100 ml badanej wody i wlewamy do kolby stożkowej, dodajemy 4 krople fenoloftaleiny. Woda nie zmienia koloru, więc zasadowość typu F = 0. Do tej samej probówki dodaliśmy 3 krople metyloranżu i całość miareczkowaliśmy 0,1 n kwasem solnym do wyraźnej zmiany barwy żółtej na pomarańczową. Do obliczenia zasadowości M przyjmuje się wartość b, czyli ilość ml 0,1 n kwasu solnego zużytego do miareczkowania wody wobec fenoloftaleiny i metyloranżu, jest to więc ilość 0,1 n kwasu solnego zużyta od początku miareczkowania. W wodzie o odczynie obojętnym (pH=7,0), która z fenoloftaleiną nie daje czerwonego zabarwienia, oznacza się tylko zasadowość typu M.

b - ilość ml 0,1 n kwasu solnego zużytego do miareczkowania wobec fenoloftaleiny i metyloranżu.

Opracowanie i interpretacja wyników:

Zasadowość typu F:

Po dodaniu fenoloftaleiny roztwór nie zmienił barwy, więc

F = 0.

Zasadowość typu M:

b = 3,0 ml

V_wody = 100 ml

M =

M =

ĆWICZENIE 3: Oznaczenie kwasowości wody

Jeżeli woda ma odczyn kwaśny (pH<4,6), to oznacza się w niej kwasowość mineralną. Natomiast gdy pH badanej wody jest większe od wartości 4,6, wówczas oznacza się tylko kwasowość ogólną.

Zasada oznaczania:

Kwasowość ogólną oznacza się przez miareczkowanie kwasów obecnych w wodzie za pomocą mianowanego roztworu wodorotlenku sodowego lub roztworu węglanu sodowego do pH=8,3, używając jako wskaźnika roztwory fenoloftaleiny.

Kwasowość mineralną oznacza się przez miareczkowanie kwasów mineralnych tym samym roztworem wodorotlenku sodowego do pH=4,6, używając jako wskaźnika roztworu metyloranżu. Reakcje przy miareczkowaniu kwasowości:

H⁺ + OH^­-
H₂O

H⁺ + CO

HCO

Do kolby ze 100 ml badanej wody dodano 10 kropel fenoloftaleiny, a później dodano NaOH do uzyskania różowego zabarwienia. Kwasowość ogólną obliczamy ze wzoru:

gdzie:

a - ilość 0,1 n roztworu NaOH, zużytej do miareczkowania wobec fenoloftaleiny [ml]

V_wody - objętość próbki wody zużyta do oznaczenia [ml]

0,1 - przelicznik na milivale (1 ml 0,1 n zasady sodowej zawiera 0,1 mval zasady sodowej)

Natomiast kwasowość mineralną obliczamy ze korzystając wzoru:

gdzie:

b - ilość 0,1 n roztworu NaOH, zużytej do miareczkowania wobec metyloranżu [ml]

V_wody - objętość próbki wody zużyta do oznaczenia [ml]

0,1 - przelicznik na milivale (1 ml 0,1 n zasady sodowej zawiera 0,1 mval zasady sodowej)

Obliczanie i interpretacja wyników:

Kwasowość typu mineralnego:

Po dodaniu metyloranżu roztwór zmienił barwę na żółtą, czyli pH>4,6, więc

K_min = 0.

Kwasowość typu ogólnego:

a = 0,1 ml

V_wody = 100 ml

ĆWICZENIE 4: Twardość wody

Twardość wody jest spowodowana obecnością rozpuszczonych w niej związków nieorganicznych, głównie soli wapnia, magnezu, żelaza oraz glinu. Rozróżniamy twardość ogólną (całkowitą), węglanową (przemijającą) i niewęglanową (nieprzemijającą, czyli stałą). Na twardość całkowitą składa się zawartość wszystkich soli wapniowych i magnezowych w wodzie. Część twardości całkowitej stanowi wartość węglanowa. Odpowiada ona tej ilości wapnia i magnezu, która występuje w wodzie w postaci wodorowęglanów: wapniowego Ca(HCO₃)₂ i magnezowego Mg(HCO₃)₂. Twardość stała spowodowana jest obecnością soli wapniowych i magnezowych, które pozostają w wodzie po jej zagotowaniu. Są to przede wszystkim siarczany CaSO₄ i MgSO₄, chlorki CaCl₂ i MgCl₂ i krzemiany CaSiO₃ i MgSiO₃. Twardość wody wyrażona jest w jednostkach nazywanych stopniami twardości lub milivalach (miligramorównoważnikach) tlenków wapnia i magnezu w 1 dm³ wody. W Polsce najczęściej używa się tzw. niemieckich stopni twardości.

Stopień niemiecki (1^oN) odpowiada zawartości soli wapniowych i magnezowych w ilości równoważnej 10 mg CaO w 1 dm³ wody.

CZĘŚĆ I: Opis badania twardości wody

Do kolby stożkowej wlewamy 50 ml badanej wody, dodajemy ok. 1 ml buforu amonowego o odczynie pH=10 oraz ok. 2-5 kropli czerni eriochromowej T. Badaną próbkę miareczkujemy 0,01 m wersenianem sodu do zmiany barwy z różowo-fioletowej na niebieską.

Należy pamiętać, że 1 ml wersenianu sodu odpowiada 0,56 mg CaO.

Obliczanie i interpretacja wyników:

1 ml 0,01 m wersenianu sodu
0,56 mg CaO

12,8 ml 0,01 m wersenianiu sodu
x mg CaO

___________________________________________

mg CaO

- ilość mg CaO w 1 dm³ H₂O

7,17 mg CaO
50 ml H₂O

y mg CaO
1000 ml H₂O

_________________________________________

[mg CaO / dm³ H₂O]

- twardość wody

1^oN
10 mg CaO / dm³ H₂O

T_ow^oN
143,4 mg CaO / dm³ H₂O

_____________________________________

T_ow =

Wniosek:

Badana woda ma średnią wartość twardości (mieści się w zakresie 10
20).

CZĘŚĆ II: Opis badania zmiękczania wody

Zmiękczanie wody polega na usunięciu z niej związków wapnia i magnezu. Efekt ten można uzyskać metodą termiczną lub metodami chemicznymi.

M e t o d a t e r m i c z n a polega na podgrzewaniu wody do temperatury 85-100^oC. Wtedy łatwo rozpuszczalne w wodzie wodorowęglany wapnia i magnezu przechodzą w trudno rozpuszczalne węglany lub wodorotlenki i wytrącają się w postaci osadu.

Ca(HCO₃)₂
CaCO₃
+ H₂O + CO₂

Mg(HCO₃)₂
Mg(OH)₂
+ 2CO₂

Wykonanie ćwiczenia:

Do kolby stożkowej nalewamy 50 ml badanej wody i doprowadzamy prawie do wrzenia w łaźni wodnej. Po osiągnięciu odpowiedniej temperatury i wytrąceniu się osadu badaną próbkę przesączamy przez bibułkę, aby oddzielić osad od wody.

Do tak przygotowanej zmiękczonej wody dolewamy 10 ml buforu amonowego o pH=10 oraz 2-5 kropli czerni eriochromowej T. Badaną próbkę miareczkujemy 0,01 m wersenianem sodu do zmiany barwy z różowo-fioletowej na niebieską.

1 ml 0,01 m wersenianu sodu
0,56 mg CaO

1,6 ml 0,01 m wersenianiu sodu
x mg CaO

___________________________________________

mg CaO

- ilość mg CaO w 1 dm³ H₂O

0,9 mg CaO
50 ml H₂O

y mg CaO
1000 ml H₂O

_________________________________________

mg CaO / dm³ H₂O

- twardość wody po zmiękczeniu

1^oN
10 mg CaO / dm³ H₂O

T_zmiękczone^oN
18 mg CaO / dm³ H₂O

_____________________________________

T_zmiękczone =
^oN

- procent zmiękczenia wody

%zmiękczenia =
=
= 87,45%

Wniosek:

Woda uległa znacznemu zmiękczeniu (o ok. 87,45%).

2

---