22.11.2012 Wykład VII

22 listopada 2012

16:19

 

 

Stosowanie EDTA do oznaczania jonów metali wielowartościowych uzasadnione jest tym, że:

• Kompleksy EDTA z jonami metali wykazują dużą trwałość,

• Niezależnie nod wartościowości oznaczanego metalu, EDTA tworzy kompleksy z tymi jonami w stosunku molowym 1:1

• Tworzenie kompleksów cechuje duża szybkość reakcji

• dobór odpowiednich warunków miareczkowania umożliwia zastosowanie kompleksometrii do oznaczania bardzo wielu metali

 

Roztwory wodne EDTA oraz większość kompleksów z oznaczanymi jonami metali są bezbarwne, dlatego w kompleksometrii bardzo ważne jest dobranie właściwego wskaźnika (indykatora) punktu końcowego miareczkowania. Najczęściej stosuje się tzw. metalowskaźniki np.. Czerń eriochromową T czy kalces. Na przykład przy oznaczaniu twardości wody.

 

 

Definicja twardości

• Pierwotnie twardość rozumiano jako właściwość zuzywania mydła przez wodę bez wytwarzania piany.

Mydło jest wyrącane głównie przez jony wapniowe i magnezowe,. Wytrącanie to można określić również jako zużywanie mydła bez wytwarzania piany, może być również wywołane przez jony innych metali, Al, Fe, Mn

Rodzaje twardości

• Twardość ogólna - jest to całkowita zawartość jonów Ca2+ oraz Mg²⁺, a także innych jonów dwuwartościowych np. Fe²⁺ i Mn²⁺

• Twardość węglanową - odpowiada zawartości węglanów i wodorowęglanów wapnia i magnezu. Twardość węglanową nazywa się również przemijającą - ponieważ zanika podczas gotowania wody, wytrącają się wtedy węglany wapnia, magnezu i żelaza, które tworzą niepożądany kamień kotłowy.

• Twardość niewęglanowa - różnica pomiędzy twardością ogólną a węglanową.

Jednostki i skala twardości

Do niedawna twardość wody wyrażano w stopniach , przy czym w różnych krajach stosowano różne rodzaje stopni, np. stopnie niemieckie, angielskie, francuskie. W Polsce najczęściej stosowano stopnie niemieckie. Twardość wyrażano również w miligramorównoważnikach CaCO₃ na litr (mval/l lub mmol/l)

Obecnie twardość wody wyraża się w mgCaCO₃/l

 

Podział wód ze względu na twardość

 

 

 

 

 

KWASOWOŚĆ I ZASADOWOŚĆ

Kwasowość - zdolnośc wody do zobojętniania zasad. Wywoływana jest obecnością wolnego CO₂, kwasów mineralnych oraz produktami hydrolizy silnych kwasów i słabych zasad. W wodzie wyróżnia się kwasowość powodowaną przez sumę mocnych i słabych kwasów tzw. kwasowość ogólną i kwasowość mineralną.

Wyróżnia się:

• Kwasowość ogólna - wobec fenoloftaleiny (ilość zasady zużytej przy miareczkowaniu do pH=8,3, wskaźnik zabarwia się na różowo)

• Kwasowość mineralna - wobec oranżu metylowego (ilość zasady zużytej przy miareczkowaniu dp pH=4,5 - zmiana barwy wskaźnika z czerwonej na pomarańczową)

Zasadowość - definiuje się jako zdolność wody do zobojętniania silnego kwasu. Właściwość tę nadają zasady takie jak HCO₃^-, CO₃^2-, OH^- oraz krzemiany, amoniak i fosforany.

Wyróżnia się:

• Zasadowość ogólną tzw. zasadowość wobec

 

 

Odczyn wody (pH)

• Odczynem wody określa się aktywność jonów wodorowych, wyrażoną w gramorównoważnikach na dm³

• Dla uproszczenia tego zapisu w 1909r S.P.L. Sorenson zaproponował używanie ujemnego logarytmu ze stężeń jonów wodorowych w celu określenia kwasowości roztworu. Ujemny logarytm w chemii oznacza się literą p, stąd:

pH= -log[H⁺]

(jon wodorowy może przyjmować w wodzie postać jonu hydroniowego H₃O⁺ dlatego poprawny jest zapis pH= -log

 

Sposoby pomiaru pH:

Do pomiaru pH stosuje się zasadnicze metody:

1. Wizualna - z zastosowaniem wskaźników, którymi są słabe kwasy (lub słabe zasady) gdzie zabarwienie postaci kwasowej jest inne niż postaci zasadowej, np..

Oranż metylowy:

 

 

Postać kwasowa

kolor czerwony (pH<3)

 

 

1. Potencjometryczna - z zastosowaniem ogniw elektrochemicznych. Stosuje się w tym celu pehametry zaopatrzone w elektrody szklaną i odniesienia (elektroda kalomelowa) oraz wysokooporowy i woltomierz

 

Badanie odczynu pH gruntu

 

• Wartość odczynu (pH) gleby określa stężenie jonów wodorowych w glebie. Głównymi źródłami jonów wodorowych w glebie jest mineralizacja substancji organicznej gleby, tworzenie się kwasów organicznych w próchnicy glebowej, bezpośredni opad kwaśnych deszczy.

• Oznaczanie pH gruntu wykonuje się metodą potencjometryczną (pehametryczną) lub metodą kolorymetryczną z zastosowaniem kwasomierza Heliga²

 

¹Metoda polega na pomiarze instrumentalnym siły elektromotorycznej (lub wartości pH) ogniwa złożonego z elektrody odniesienia i elektrody pomiarowej oraz wodnej badanego gruntu

 

²Metoda oparta jest na porównaniu barwy wskaźnika glebowego, dodanego do próbki gruntu, ze skalą barw umieszczoną na płytce kwasomierza.

 

 

WARTOŚCI Ph dla róznych rodzajów gleb

 

Wartość pH	3	4	5	6	7	8	9
Odczyn	B. kwaśny	Kwaśny	Umiarkowanie kwaśny	Słabo kwaśny	Słabo zasadowy	Zasadowy	Silnie Zasadowy
Typy gleb	Kwaśne

 

 

Obliczanie pH

CHCl	[H^+]	pH
1=10^0	1=10^0	0
0,1=10^-1	10^-1	1
0,01	10^-2	2
0,001	10^-3	3
...	...	…
	10^-14	14

 

Barwa

Barwa jest cechą fizyczną wody.

Rozróżnia się barwę rzeczywistą i pozorną.

Rzeczywista jest powodowana przez substancje rozpuszczone w wodzie lub występujące w postaci koloidów. Jest to barwa wody, którą oznacza się po usunięciu zawiesin.

Pozorna to barwa wody powodowana przez zabarwienie zawiesiny . Oznacza się ją bez uprzedniego sączenia lub odwirowania wody.

 

Za jednostkę barwy przyjmuje się zabarwienie, jakie powstaje po dodaniu do 1dm³ wody destylowanej 1mg platyny w postaci chloroplatynianu potasu i 0,5mg kobaltu w postaci chlorku kobaltu(II)

Jednostki barwy podaje się w postaci mg Pt/dm³

Czynniki powodujące barwę wody:

• Substancje humusowe

• Obecność planktonu

• Jony metali (Fe i Mn)

• Ścieki przemysłowe

• Odpady organiczne i produkty ich rozkładu

 

Występowanie i działanie

Silne zabarwienie wody powoduje, że staje się ona nieapetyczna, a intensywność barwy świadczy często o zanieczyszczeniu wody. Ponadto stwierdzono zależność między barwą wody a dolnością tworzenia haloformów w procesie chlorowania wody.

Wody naturalne mają na ogół barwę od 5 do 25mg Pt/dm³

Woda wodociągowa zgodnie przeznaczona do picia (2007, 2010), nie powinna przekraczać zabarwienia 15mg Pt/dm³.

 

Zasada oznaczania (skrypt IV)

 

Mętność

Jest cechą optyczną wody, którą wywołują obecne w niej nierozpuszczalne cząstki zawieszone rozpraszające i absorbujące promieniowanie świetlne.

Za jednostkę mętności przyjmuje się mętność, która powstaje po dodaniu do 1l wody destylowanej 1mg zawiesiny krzemionki (SiO₂). Mętność wyraża się w mg/l

 

Czynniki powodujące mętność

Cząstki skał i gleb będących wynikiem ich erozji

Osady denne porywane przez nurt rzeki

Zawiesiny doprowadzane do rzeki wraz ze ściekami bytowymi i przemysłowymi

Zawiesiny dopływające w wodach burzowych

Nadmierny rozwój planktonu

Związki Al., Fe

Rozdrobnione substancje organiczne, humusowe

 

Występowanie i działanie

W jeziorach, gdzie ruch jest mały, mętnośc wody jest głównie wynikiem obecności koloidów i drobnych zawiesin.

W wodach rzecznych, szczególnie szybko płynących i turbulentnych

 

Zapach

Należy do bardzo ważnych wskaźników jakości wody do picia potrzeb gospodarczych i przemusłu spożywczego

Zapach wodyu powodowany jest obecnością substancji chemicznych działającychj na orhan powonienia człowieka (woda destylowana jest pozbawiona zapachu)

Zapach może być wywołany:

• Obecnością w niej związków organicznych

• Obecnością gazów

• Produktów rozkładu substancji organicznych

• Ścieków bytowo-gospodarczych i przemysłowych

• Zależy również od technologii jej uzdatniania (zapach chloru, fenoli, chlorofenoli)

 

Pochodzenie zapachu (skrypt IV)

 

 

Postać zasadowa

kolor żółty (pH>3)