TECHNOLOGIA CHEMICZNA –
SUROWCE I PROCESY PRZEMYSŁU NIEORGANICZNEGO
TEMAT ĆWICZENIA: PRZYGOTOWANIE WODY DO CELÓW TECHNOLOGICZNYCH.
OZNACZANIE KWASOWOŚCI MINERALNEJ I WĘGLANOWEJ ORAZ ZASADOWOŚCI F I M.
CEL ĆWICZENIA:
Celem ćwiczenia jest zbadanie analityczne próbki wody aby określić jej kwasowość i zasadowość, co jest niezbędne przy ocenie jej jakości i przydatności do celów przemysłowych.
CZĘŚĆ TEORETYCZNA:
KWASOWOŚĆ – jest to zdolność wody do zobojętniania dodawanych do niej mocnych zasad wobec umownych wskaźników. Kwasowość wody może być wywołana obecnością rozpuszczonego w niej dwutlenku węgla, słabych kwasów organicznych (kwasów humusowych), soli, które ulegają w wodzie hydrolizie z odczynem kwaśnym, substancji dodawanych w procesie uzdatniania wody a także zanieczyszczeń ściekowych.
KWASOWOŚĆ MINERALNA – jest to ilościowy wskaźnik zawartości mocnych kwasów oznaczany przez miareczkowanie próbki wody mocną zasadą do pH=4,5 wobec oranżu metylowego.
KWASOWOŚĆ OGÓLNA – jest ilościowym wskaźnikiem zawartości mocnych kwasów i soli mocnych kwasów i słabych zasad oznaczanych przez miareczkowanie próbki wody mocną zasadą do pH=8,3 wobec fenoloftaleiny.
ZASADOWOŚĆ – jest to zdolność wody do zobojętniania mocnych kwasów mineralnych wobec umownych wskaźników. Właściwość tę nadają wodzie obecne w niej węglany wodorowęglany i wodorotlenki oraz występujące w mniejszych stężeniach krzemiany, borany, fosforany, amoniak, zasadowe związki organiczne oraz sole hydrolizujące z odczynem zasadowym.
ZASADOWOŚĆ MINERALNA – jest ilościowym wskaźnikiem zawartości jonów wodorotlenkowych i węglanowych oznaczanych przez miareczkowanie próbki wody mocnym kwasem do pH=8,3 wobec fenoloftaleiny.
ZASADOWOŚĆ OGÓLNA – jest ilościowym wskaźnikiem zawartości jonów węglanowych , wodorowęglanowych, wodorotlenkowych i innych anionów pochodzących z dysocjacji soki słabych kwasów i mocnych zasad oznaczanym przez miareczkowanie próbki wody mocnym kwasem do pH=4,5 wobec oranżu metylowego.
WYKONANIE OZNACZEŃ:
KWASOWOŚĆ MINERALNA
Do kolby stożkowej odmierzamy 100 ml wody z badanej próbki i dodajemy 3 krople oranżu metylowego.
Jeżeli woda zabarwi się na żółto oznacza to, że nie posiada ona kwasowości mineralnej więc na tym etapie kończymy oznaczenie.
Jeśli natomiast woda z naszej próbki zabarwi się na kolor czerwony to posiada ona kwasowość mineralną i poddajemy ją dalszej analizie.
Miareczkujemy naszą próbkę 0,1 molowym roztworem NaOH aż woda zmieni barwę z czerwonej na pomarańczową a następnie obliczamy ile wynosi kwasowość mineralna za wzoru:
$$K = \frac{a \bullet 0,1 \bullet 1000}{V}\ \left\lbrack \frac{\text{mVal}}{\text{dm}^{3}} \right\rbrack$$
Gdzie:
a – objętość 0,1 molowego NaOH zużyta do miareczkowania
V – objętość próbki
KWASOWOŚĆ OGÓLNA
Odmierzamy 100 ml badanej wody do butelki lub kolbki z doszlifowanym korkiem i dodajemy 3 krople fenoloftaleiny.
Jeśli woda zabarwi się na różowo to oznacza, że nie posiada ona kwasowości ogólnej i na tym kończymy oznaczenie.
Jeżeli woda nie zabarwi się na kolor różowy oznacza to, że posiada ona kwasowość ogólną i musimy poddać ją analizie.
Miareczkujemy tą próbkę 0,1 molowym roztworem NaOH aż do pojawienia się lekko różowego zabarwienia, które utrzymuje się nie krócej niż 3 minuty.
Wynik obliczamy z tego samego wzoru co kwasowość mineralną.
KWASOWOŚĆ WĘGLANOWA
Obliczamy ją odejmując od kwasowości ogólnej kwasowość mineralną.
ZASADOWOŚĆ F
Do kolby stożkowej odmierzamy 100 ml wody i dodajemy 4 krople roztworu fenoloftaleiny.
Jeśli woda po dodaniu wskaźnika nie zabarwi się, oznacza to, że nie posiada ona zasadowości F.
Jeśli woda zabarwi się na różowo to posiada ona zasadowość F.
Aby określić zasadowość miareczkujemy próbkę 0,1 molowym kwasem solnym do zaniku różowego zabarwienia, a następnie obliczamy zasadowość ze wzoru:
$$F = \frac{a \bullet 0,1 \bullet 1000}{V}\ \left\lbrack \frac{m\text{Val}}{\text{dm}^{3}} \right\rbrack$$
Gdzie:
a – objętość HCl zużyta do miareczkowania
V – objętość próbki
ZASADOWOŚĆ M
Do próbki, która wcześniej posłużyła nam do oznaczenia zasadowości F dodajemy 3 krople oranżu metylowego.
Jeśli po dodaniu wskaźnika próbka zabarwi się na różowo lub czerwono oznacza to, że nie posiada ona zasadowości M.
Jeśli próbka zabarwi się na żółto to posiada zasadowość M i miareczkujemy ją 0,1 molowym HCl do zmiany barwy z żółtej na pomarańczową i obliczamy zasadowość M ze wzoru:
$$M = \frac{b \bullet 0,1 \bullet 1000}{V}\ \left\lbrack \frac{\text{mVal}}{\text{dm}^{3}} \right\rbrack$$
Gdzie:
b – suma objętości roztworu HCl zużytego do miareczkowania próbki wobec fenoloftaleiny i oranżu metylowego
V – objętość próbki
ODCZYNNIKI:
Badana woda
0,1 molowy NaOH
0,1 molowy HCl
Oranż metylowy
Fenoloftaleina
WNIOSKI:
Zakres badań wody jest zależny od jej pochodzenia i przeznaczenia. O przydatności wody do danych celów decyduje ocena zawartych w niej składników (ich rodzaju i stężenia).
Badając wodę nieznaną określa się jej wszystkie składniki mogące mieć wpływ na jej jakość, natomiast w badaniach kontrolnych w znanej wodzie oznacza się tylko te składniki, które mogą ulec zmianom.
Zarówno wysoka kwasowość jak i zasadowość nie jest pożądana w wodzie do celów przemysłowych, ponieważ wysoka zasadowość może powodować powstawanie osadów i kamienia w rurach, zbiornikach i urządzeniach natomiast wysoka kwasowość może powodować korozję tych urządzeń, rur i zbiorników.