Politechnika Krakowska

Wydział Inżynierii Środowiska

Chemia Środowiska

Ćwiczenie laboratoryjne nr 1

Temat: Wpływ odczynu opadu na przebieg procesów wymywania składników gleby

Wykonali:

Do zważonych próbek w słoikach dolano wodę destylowaną o określonej wartości pH w następujący sposób:

Próbka 1 Skład: Gleba i woda o pH= 3,55

Próbka 2 Skład: Gleba +popiół i woda o pH= 3,55

Próbka 3 Skład: Gleba i woda o pH= 5,62

Próbka 4 Skład: Gleba + popiół i woda o pH= 5,62

Dla każdej przesączonej próbki wykonano oznaczenia zgodnie z instrukcjami dostępnymi w laboratorium:

1. pH

2. Zasadowość

3. Twardość ogólna

4. Twardość wapniowa

5. ChZT

6. Barwa

1. Odczyn pH

Próbka 1 pH=5,21

Próbka 2 pH=5,27

Próbka 3 pH=5,40

Próbka 4 pH=5,40

2. Zasadowość

Obliczenia:

$$X_{m} = \frac{v_{m} \times n \times 1000}{V}\ \left\lbrack \frac{\text{mval}}{\text{dm}^{3}} \right\rbrack$$

Gdzie:

v_m – ilość cm³ roztworu HCl zużytego od początku miareczkowanie próbki do zmiany zabarwienia próbki wobec oranżu metylowego

n – normalność użytego roztworu HCl, czyli 0,1

V – objętość badanej próbki, użytej do oznaczenia, cm³

Próbka 1

$$X_{1} = \frac{0,3 \times 0,1 \times 1000}{40} = 0,75\frac{\text{mval}}{\text{dm}^{3}}$$

Próbka 2

$$X_{2} = \frac{0,4 \times 0,1 \times 1000}{40} = 1,00\frac{\text{mval}}{\text{dm}^{3}}$$

Próbka 3

$$X_{3} = \frac{0,2 \times 0,1 \times 1000}{40} = 0,50\frac{\text{mval}}{\text{dm}^{3}}$$

Próbka 4

$$X_{4} = \frac{0,3 \times 0,1 \times 1000}{40} = 0,75\frac{\text{mval}}{\text{dm}^{3}}$$

3. Twardość ogólna

Obliczenia:

$$X = \frac{a \times 0,1 \times 1000}{V}\ \left\lbrack tw \right\rbrack$$

Gdzie:

a – ilość cm³ wersenianu sodu zużyta do zmiareczkowania próbki

V – objętość badanej próbki, użytej do oznaczenia, cm³

Próbka 1

$$X_{1} = \frac{2,3 \times 0,1 \times 1000}{20} = 11,1\ tw$$

Próbka 2

$$X_{2} = \frac{9,0 \times 0,1 \times 1000}{20} = 45\ tw$$

Próbka 3

$$X_{2} = \frac{2,9 \times 0,1 \times 1000}{20} = 14,5\ tw$$

$$X_{2} = \frac{9,0 \times 0,1 \times 1000}{20} = 45\ tw$$

4. Twardość wapniowa

Obliczenia:

$$X = \frac{a \times 0,1 \times 1000}{V}\ \left\lbrack tw \right\rbrack$$

Gdzie:

a – ilość cm³ wersenianu sodu zużyta do zmiareczkowania próbki

V – objętość badanej próbki, użytej do oznaczenia, cm³

Próbka 1

$$X_{1} = \frac{2,0 \times 0,1 \times 1000}{20} = 10\ tw$$

Próbka 2

$$X_{2} = \frac{8,2 \times 0,1 \times 1000}{20} = 41\ tw$$

Próbka 3

$$X_{2} = \frac{2,1 \times 0,1 \times 1000}{20} = 10,5tw$$

$$X_{2} = \frac{7,9 \times 0,1 \times 1000}{20} = 39,5\ tw$$

5. ChZT

Obliczenia:

$$X = \frac{\left( a - b \right) \times n \times 8 \times 1000}{V}\ \left\lbrack \frac{\text{mg}O_{2}}{\text{dm}^{3}} \right\rbrack$$

Gdzie:

a – ilość roztworu soli Mohra zużyta do zmiareczkowania ślepej próby, cm³ (20,6 cm³)

b - ilość roztworu soli Mohra zużyta do zmiareczkowania badanej próby, cm³

n – normalność roztworu soli Mohra, 0,125

V – objętość badanej próbki, użytej do oznaczenia, cm³

Próba 1

$$X = \frac{\left( 20,6 - 17,5 \right) \times 0,125 \times 8 \times 1000}{20} = 155\frac{\text{mg}O_{2}}{\text{dm}^{3}}$$

Próba 2

$$X = \frac{\left( 20,6 - 18,2 \right) \times 0,125 \times 8 \times 1000}{20} = 120\frac{\text{mg}O_{2}}{\text{dm}^{3}}$$

Próba 3

$$X = \frac{\left( 20,2 - 16,5 \right) \times 0,125 \times 8 \times 1000}{20} = 205\ \frac{\text{mg}O_{2}}{\text{dm}^{3}}$$

Próba 4

$$X = \frac{\left( 20,2 - 16,7 \right) \times 0,125 \times 8 \times 1000}{20} = 195\ \frac{\text{mg}O_{2}}{\text{dm}^{3}}$$

6. Barwa

Obliczenia:

$$c = A \times 225\left\lbrack \frac{\text{mgPt}}{\text{dm}^{3}} \right\rbrack$$

Gdzie:

A – absorbancja

Próbka 1

$$c = 1,485 \times 225 = 334,125\left\lbrack \frac{\text{mgPt}}{\text{dm}^{3}} \right\rbrack$$

Próbka 2

$$c = 0,888 \times 225 = 199,8\ \left\lbrack \frac{\text{mgPt}}{\text{dm}^{3}} \right\rbrack$$

Próbka 3

$$c = 1,563 \times 225 = 351,675\left\lbrack \frac{\text{mgPt}}{\text{dm}^{3}} \right\rbrack$$

Próbka 4

$$c = 0,858 \times 225 = 202,05\ \left\lbrack \frac{\text{mgPt}}{\text{dm}^{3}} \right\rbrack$$

• Zestawienie obliczeń

	1	2	3	4
pH	5,21	5,27	5,40	5,40
Zasadowość [mval/dm^3]	0,75	1,00	0,50	0,75
Twardość ogólna [°tw]	11,5	45	14,5	45
Twardość wapniowa [°tw]	10	41	10,5	39,5
ChZT [mgO2/dm^3]	155	120	205	195
Barwa [mgPt/dm^3]	334,125	199,8	351,675	202,05

Tab.1 Zestawienie wyników oznaczeń

• Wnioski

Dokonując analizy wyników otrzymanych z doświadczeń, można zauważyć zmianę wartości pH roztworów. Woda znajdująca się w próbkach 1 i 2 miała kwaśny odczyn, lecz po jej przesądzeniu przez próbki zawierające popiół pH wzrosło. Dla próbki 1 wartość pH wzrosła o 1,66, natomiast dla próbki 2 o 1,72. Na tej podstawie można stwierdzić, że zawarte w glebie związki humusowe posiadają zdolności sorpcyjne, przez co powodują zobojętnianie odczynu.

Dokonując pomiaru barwy stwierdzono spadek absorbancji w próbkach 2 i 4, czyli tych, które zawierały popiół. Spowodowane zostało to przez łączenie związków humusowych z gleby z popiołem.

Wyższa zasadowość próbek 2 i 4 jest spowodowana obecnością popiołu w badanej próbce, gdyż zawiera on związki zasadowe, magnez czy tlenki wapnia.

Niższe chemiczne zapotrzebowanie tlenu ChZT stwierdzono w próbkach 2 i 4, które zawierały popiół łączący się ze związkami humusowymi. Większe zapotrzebowanie na tlen występuje w próbkach 1 i 3, zawierających więcej związków humusowych. Popiół powoduje zmniejszenie wymywania składników humusowych z gleb.

Zaobserwowano, że pH próbki wpływa w niewielkim stopniu na twardość ogólną wody. Z kolei w próbki, które zawierały popiół wykazują się około 3 krotnie większą twardością w porównaniu do próbek bez popiołu.

Na podstawie przeprowadzonych pomiarów twardości wapniowej wody zaobserwowano, że wyniki twardości wapniowej próbek, które zawierały popiół są około 4 krotnie większe w porównaniu do wody nie zawierającej popiołu o tym samym pH natomiast pH wpływa w niewielkim stopniu na twardość wapniową.