Barwa pozorna – zabarwienie pochodzące od substancji zawieszonej, dające się łatwo usunąć przez filtracje.

Barwa rzeczywista – pochodzi od substancji rozpuszczonej.

15 mg Pt/dm³ – dopuszczalna barwa wody do picia.

Skala barw – jednostką barwy jest zabawienie jakie nadaje 1 mg Pt zawartej w chloroplatynianie potasowym K₂PtCl₆ rozpuszczonym w 1 dm³ wody destylowanej z dodatkiem 0,5 mg chlorku kobaltowego CoCl₂x6H₂0.

Mętność – wskaźnik jakości wody, spowodowany obecnością zawiesin, koloidów powodujących rozpraszanie i absorbowanie światła. Wpływa na wygląd i apetyczność. Zawiesiny i koloidy mineralne: gliny, iły, piasek, wytrącone związki żelaza, manganu, glinu, wapnia; organiczne: rozdrobnione substancje organiczne, kwasy humusowe, plankton, wyższe mikroorganizmy. Organiczne mogą świadczyć o zanieczyszczeniu ściekami. Przyczyny zanieczyszczenia rzek: turbulencje w wodach, powodzie, wody burzowe, ścieki bytowe i przemysłowe, nadmierny rozwój planktonu. Woda o wysokiej mętności chroni mikroorganizmy przed dezynfekcją.

1 mg SiO₂/dm³ – maksymalna mętność.

Jednostka mętności – mętność wody, która zawiera 1 mg/dm³ o wymiarze ok. 100 µm; wzorzec formazynowy otrzymywany przez zmieszanie:

1g (NH₂)₂ × H₂SO₄ w 100cm³ wody destylowanej

10g (CH₂)₆N₄ (urotropina) w 100cm³ wody destylowanej

Pobiera się po 10cm³ takich roztworów do kolby poj. 200cm³, miesza, pozostawia na 24 godz. i uzupełnia wodą destylowaną. Wzorzec taki ma mętność 400mg/dm³.

Wykonanie ćwiczenia wizualną metodą turbidymetryczną: badaną próbkę dokładnie wymieszać i wlać do kolby miarowej poj. 200cm³, porównać ją z przygotowanymi wzorcami mętności. Porównanie przeprowadzić na tle okna, trzymając kolby na wysokości oczu. Jeśli mętność jest większa niż skala wzorców, próbkę rozcieńczyć wodą destylowaną , uwzględniając ten fakt przy obliczaniu wyników oznaczenia.

Wytrącanie węglanu wapnia i wodorotlenku żelazowego (III):

Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃ + CO₂↑ + H₂O

2 Fe(HCO₃)₂ + H₂O + ½ O₂ → 2 Fe(OH)₃ + 4 CO₂↑

Siarkowodór w wodach podziemnych:

FeS + 2CO₂ + 2H₂O → H₂S + Fe(HCO₃)₂

MeSO₄ + CH₄ → MeCO₃ + H₂S + H₂O

Stężenie siarkowodoru w atmosferze = 0, gdyż:

H₂S + 1/2O₂ → H₂O + S

Zapach wody oznacza się na zimno w temp. pokojowej (20±1°C) i na gorąco (60±1°C). Zapach G i S dyskwalifikują wodę do picia.

Przewodność właściwa czystej wody – 0.038µS/cm w 18°C.

Z wielkości przewodnictwa właściwego można oznaczyć: zasolenie, suchą pozostałość, zawartość substancji rozpuszczonych.

Przewodność – odwrotność oporu elektrycznego słupa cieczy, zawartego między elektrodami o powierzchni 1 cm² i odległości między nimi 1 m. ĸ=1/ρ (ĸ – konduktywność, ρ – rezystywność).

Zasolenie: mg NaCl/dm³= f·ĸ (ĸ – przewodność właściwa µS/cm; f – współczynnik przeliczeniowy: f₁ = 0,52 dla stężeń 0-10 mg NaCl/dm³; f₂ = 0,55 dla stężeń > 10 mg NaCl/dm³).

Sucha pozostałość: mg/dm³ = f·ĸ (f – współczynnik przeliczeniowy 0,55-0,9, wyznaczyć doświadczalnie dla danej wody).

Substancje rozpuszczone: mg/dm³ = f·ĸ (f – współczynnik przeliczeniowy 0,55-0,75, wyznaczyć doświadczalnie dla danej wody).

Przewodność właściwa: destylowana woda 0,5-2µS/cm; wód powierzchniowych 50-1000µS/cm; ścieki kilka tysięcy µS/cm.

Badania wykonuje się w temp. 293K (20°C), dla innych temp. ĸ_T=ĸ₂₉₃[1+α(T-293)] (ĸ_T,ĸ₂₉₃ – konduktywność w temp. T i 293K, T – temp. w skali bezwzględnej, α – współczynnik określany doświadczalnie).

Dopuszczalna wartość przewodności w temp 20°C – 2500 mS/cm.

Metody oznaczeń. Mierzona przewodność właściwa jest przewodnością słupa cieczy o grubości 1cm i przekroju 1cm². Jednostką miary jest simens S. Jednostka - µS/cm. Pomiar polega na zanurzeniu do wody elektrod, przyłączeni odpowiedniego napięcia i pomiarze oporności roztworu. Do pomiaru stosuje się konduktometry.

Chlorki – w stanie wolnym jako gazy wulkaniczne. Zazwyczaj jako związki rozpuszczone w wodzie morskiej, składnik złóż. Zawartość w skorupie 0,19%. Głównymi minerałami zawierającymi chlor jest halit – sól kamienna (NaCl), karnalit, sylwinit. W wodach morskich ok. 1,89% w postaci NaCl, MgCl₂. Ławo rozpuszczalne w wodzie (wyjątki; AgCl, Hg₂Cl₂, CuCl). Zawartość od kilkudziesięciu do kilkuset grama/m³. Wzrost zawartości może świadczyć o zanieczyszczeniu. Przy dużym stężeniu nieprzyjemny smak. Dopuszczalne stężenie w wodzie do picia – 250 mg/dm³. Powodują korozje metali, duże zasolenie szkodliwe dla roślin.

Metoda Mohra polega na miareczkowaniu chlorków azotanem srebrowym (AgNO₃) wobec chromianu potasowego ( K₂CrO₄) jako wskaźnika. W roztworze obojętnym lub słabo alkalicznym (pH=6.5-10). Reakcja chlorków z jonami srebra prowadzi do powstania nierozpuszczalnego chlorku srebra (AgCl) wytrącającego się ilościowo.

Ag⁺ + Cl^ → AgCl↓

Po całkowitym strąceniu Cl^, nadmiar jonów Ag+ reaguje z K₂CrO₄ powodując zmianę barwy roztworu na żółtobrunatną

2 Ag⁺ + CrO₄^2 → Ag₂CrO₄↓

co świadczy o zmiareczkowaniu jonów chlorkowych. Metodę Mohra stosuje się przy zawartości chlorków > 5mg/dm³. W oznaczeniu przeszkadzają: barwa > 30mg Pt/dm³, mętność > 30mg/dm³, Fe >10mg/dm³, ortofosforany > 25mg PO₄^3/dm³, bromki, jodki, cyjanki, siarczki, siarczyny, tiosiarczany (S₂O₃^2).

Oznaczanie tlenu w wodzie

Woda tworzy z gazami roztwory przesycone, termodynamicznie nietrwałe. Stan łatwo usuwamy przez zetknięcie z ciałem stałym. Zależność między rozpuszczalnością gazu a temperaturą opisuje równanie Clasiusa-Clapeyrona: ln (X₁/X₂) = (ΔH/R)[(1/T₂-1/T₁) (X₁, X₂ – rozpuszczalność gazu w temp. T₁, T₂ 9w ułamkach molowych, ΔH – ciepło rozpuszczenia 1 mola gazu w jego nasyconym roztworze).

Rozpuszczalność gazów wyrażamy w: g/100g cieczy, w liczbie moli gazu/1000g cieczy, liczbie moli w 1 dm³, ułamkach molowych, współczynnikach pochłaniania.

Wyróżniamy 3 warstwy wody: naskokową (głębokość 2-3 m; stan ciągłej cyrkulacji i kontaktu z atmosferą, zawartość tlenu od stopnia czystości wody); skokową (grubość 1 m; niewielka zawartość tlenu); podskokową (sięga do dna; prawie nieruchoma, małe ilości tlenu lub brak).

Zawartość tlenu w wodach naturalnych – 0-14 mg O₂/dm³.

Stopień nasycenia wody tlenem – stosunek zawartości tlenu rozpuszczonego w badanej wodzie do maksymalnej zawartości tlenu w wodzie destylowanej, w danej temp. przy ciśnieniu 760mm Hg. Procent obliczany ze wzoru: X = (α·760·100)/(c·B); α – zawartość tlenu rozpuszczonego w badanej wodzie [mg O₂/dm³], c – maksymalna ilość tlenu (w mg) zawarta w 1dm³ wody destylowanej o temp. badanej wody, B – ciśnienie w czasie pobierania próbki [mm Hg].

Proces samooczyszczania - w wodach powierzchniowych na skutek biochemicznego rozkładu związków organicznych, przy współudziale organizmów wodnych, zużywa się tlen a powstaje CO₂ (CO₂+hγ = O₂).

Przesycenie wody: intensywna fotosynteza, gwałtowny wzrost temp. wody, spadek ciśnienia.

Zawartość tlenu oznacza się w wodach powierzchniowych, oraz w wodach gdzie jest niepożądanym składnikiem (przyspiesza korozję):

2 H⁺ + Fe → 2 H + Fe²⁺

2 H + ½ O₂ → H₂O

Jony wodorowe pochodzące z dysocjacji H₂CO₃ atakują powierzchnię metalu. W wyniku tej reakcji do roztworu przechodzą jony Fe²⁺, a tworzący się wodór atomowy wydziela się i izoluje powierzchnię metalu od dalszej korozji. Jednak obecny w wodzie tlen utlenia wydzielający się wodór atomowy do H₂O, powodując odkrycie powierzchni metalu i dalszy proces korozji.

Rodzaj organizmów występujących w zbiorniku zależy od: składu chemicznego wody, oświetlania, zawartość tlenu i możliwość natlenienia, temperatury, ruchu wody.

Zasada oznaczenia. Do próbki wprowadza się MnSO₄ (siarczan manganawy) z dodatkiem alkalicznego roztworu KJ (jodku potasowego).

MnSO₄ + 2 KOH → Mn(OH)₂↓ + K₂SO₄ biały osad

Rozpuszczony tlen w próbce w roztworz alkalicznym utlenia jony manganu Mn²⁺ → Mn⁴⁺

2 Mn(OH)₂ + O₂ → 2 MnO(OH)₂ ↓ (brązowy osad)

czemu towarzyszy zmiana barwy osadu na jasnobrązową. Po zakwaszeniu próbki

roztworem H₂SO₄, który powoduje rozpuszczenie osadu, wydziela się z jodu potasowego wolny jod w ilości równoważnej zawartości tlenu rozpuszczonego w badanej próbce:

MnO(OH)₂ + 2 H₂SO₄ → Mn(SO₄)₂ + 3 H₂O

Mn(SO₄)₂ + 2 KJ → J₂ + MnSO₄ + K₂SO₄

Wydzielony jod oznacza się roztworem Na₂S₂O₃ wobec skrobi jako wskaźnika:

J₂ + 2 Na₂S₂O₃ → 2 NaJ + Na₂S₂O₆

Z ilości zużytego Na₂S₂O₃ oblicza się zawartość tlenu rozpuszczonego. W oznaczeniu przeszkadzają zawiesiny, chlor, chloraminy, ClO₂, CrO₄^2-, MnO₄^-, Fe³⁺ i inne.

Odczyn wód naturalnych wynosi 6,5-8,5, zależy od: odprowadzanych zanieczyszczeń, podłoża, układu węglanowego, rodzaju gleb w zlewni, skał magmowych i osadowych. Wody dołowe <4,5; Wody torfowisk 4,5-5,5; Wody podziemne 5-6,5; Rzeki, jeziora 6,5-8,5; Woda morska 7,5-8,5.

Kwaśne deszcze:

SO₂ + H₂O → H₂SO₃

H₂SO₃ + ½O₂ → H₂SO₄

SO₂ + O₂ → 2SO₃

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

2NO + O₂ → 2NO₂

2NO₂ + H₂O → HNO₂ + HNO₃

Zmiana pH:

FeSO₄ + 2H₂O → Fe(OH)₂ + H₂SO₄ zmniejsza pH wody

Al₂(SO₄)₃ + 6H₂O → 2Al.(OH)₃ + 3H₂SO₄ zmniejsza pH

Na₃PO₄ + 2H₂O → NaH₂PO₄ + 2NaOH zwiększa pH wody

pH<6.5 – właściwości korozyjne; pH>8,5 – wykazują zdolność do pienienia się.

Kwasowość wody – zdolność do zobojętnienia dodawanych do niej silnych zasad nieorganicznych lub węglanów wobec umownych wskaźników. Może wynikać z obecności w nich wolnego, rozpuszczonego CO₂, humusów, produktów hydrolizy soli, żelaza lub glinu.

Kwasowość mineralna – spowodowana mocnymi kwasami nieorganicznymi; ph<4,5 oznacza się wobec oranżu metylowego (za pomocą mianowanego NaOH). Silnie korozyjny charakter, szkodliwa dla zdrowia.

Kwasowość ogólna – spowodowana CO₂ i słabymi kwasami organicznymi; pH>8,3 oznacza się wobec fenoloftaleiny.

Reakcje zobojętnienia za pomocą zasad:

H⁺ + OH^- = H₂O

CO₂ + OH^- = HCO₃^-

Zasadowość wody – zdolność wody naturalnej do zobojętniania mocnych kwasów nieorganicznych do określonego pH wobec umownych wskaźników. Spowodowana obecnością wodorowęglanów, węglanów, rzadziej wodorotlenków, boranów, krzemianów i fosforanów. Przy pH<8,3 głównie wodorowęglany Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂, Fe(HCO₃)₂. W zanieczyszczonych wodach ściekami mogą występować obok anionów słabych kwasów HCO3^, CO32^, H2PO4^, HPO42^, SiO32^ , również mocne zasady NaOH, KOH i Ca(OH)₂. Miareczkowanie:

Zasadowość ogólna (M), oznaczana wobec oranżu metylowego przy pH>4.5. Powoduje powstanie kamienia kotłowego.

Zasadowość mineralna (F), oznaczana wobec fenoloftaleiny przy pH>8.3. Powoduje pienienie się wody.

Wolne jony wodorotlenowe OH^- nie istnieją, ponieważ:

HCO₃^ + OH^ → CO₃^2 + H₂O

Z_F = ½ [CO₃^2]

Z_M – Z_F = [HCO₃^] + Z_F

[HCO₃^] = Z_M – 2Z_F

Na podstawie wartości zasadowości wobec fenoloftaleiny Z_F i zasadowości ogólnej Z_M można obliczyć zawartość jonów, które powodują zasadowość wody.

Twardość wody – właściwość wody polegająca na zużywaniu pewnych ilości mydła bez wytwarzania piany. Wynika to z obecności jonów Ca, Mg, Mn, Al., Zn, które tworzą z mydłem nierozpuszczalne sole. Twardość: węglanowa (wywołana przez wodorowęglany, węglany i wodorotlenki wapnia i magnezu: Ca(HCO₃)₂, CaCO₃, Ca(OH)₂, Mg(HCO₃)₂, MgCO₃Mg(OH)₂0; niewęglanowa (Tw_NCa, Tw_NMg) wywołana przez inne związki wapnia i magnezu CaSO₄, CaCl₂, Ca(NO₃)₂, MgSO₄, MgCl₂, Mg(NO₃)_2.

Twardość węglanowa w czasie gotowania wody ulega zmniejszeniu w wyniku rozkładu wodorowęglanów i hydrolizie powstających węglanów

Ca(HCO₃)₂ ⇔ CaCO₃ ↓ + H₂O + CO₂ ↑

Mg(HCO₃)₂ ⇔ MgCO₃ ↓ + H₂O + CO₂ ↑

MgCO₃ + H₂O ⇔ Mg(OH)₂ ↓ + CO₂ ↑

Tw_og. = Tw_nwęg. + Tw_węg.

Twardość wód naturalnych 1-20 mval/dm³.

Maksymalna twardość 7,14 mval/dm³.

1 stopień niemiecki (1°n) = 10 mg CaO (lub 7,19 mg MgO) w 1 dm³ wody,

1 stopień francuski (1°F) = 10 mg CaCO₃ w 1 dm³ wody,

1 mmol = 40,08 mg Ca²⁺ (lub 24,32 mg Mg²⁺) w 1 dm³ wody,

1ºn = 0,356 mval/dm³.

Przeliczenie jednostek:

1 mval/dm³ odpowiada 2,8 ⁰ n (niemiecki stopień twardości)

1 mval/dm³ → 50 mg CaCO₃/dm³

1 mval/dm³ → 0,5 mmol/dm³

1 mval/dm³ → 28 mg CaO/dm³

1 mmol/dm³ → 5,6 ⁰ n

1 mmol/dm³ → 100 mg CaCO₃/dm³

1 mmol/dm³ → 2 mval/dm³

1 mmol/dm³ → 56 mg CaO/dm³

1⁰ n → 0,357 mval/dm³

1⁰ n → 0,179 mmol/dm³

1⁰ n → 10 mg CaO/dm³

1⁰ n → 1,79 mg CaCO₃/dm³

Twarda woda: pogarsza wartości odżywcze mięsa i jarzyn, powoduję duże zużycie mydła, może powodować podrażnienie skóry, nie nadaje się do produkcji piwa, nie można zasilać taką wodą kotłów.

Dopuszczalna twardość – 60-500 mg CaCO₃/dm³.

Zasada oznaczenia twardości ogólnej metoda wersenianową.

Oznacza się ją kompleksometrycznie wobec czerni erichromowej T jako wskaźnika. Jony Ca i Mg w roztworze wodnym o pH około 10 zmieniają niebieskie zabarwienie czerni tworząc z nią związek kompleksowy o czerwonym zabarwieniu. Kompleks ten jest mniej trwały niż z wersanianem dwusodowym. Przy miareczkowaniu po związaniu wszystkich jonów Ca i Mg przez wersenian, wskaźnik zostaje uwolniony i barwa roztworu zmienia się z czerwonej na niebieską. Zmiana zabarwienia miareczkowanego roztworu jest wyraźna jedynie w obecności dostatecznej ilości jonów magnezowych.

Sucha pozostałość – substancje nierozpuszczone i rozpuszczone wydzielone z wody przez odparowanie lub wysuszenie w temperaturze 105°C do stałej masy

Zawiesiny ogólne - substancje nierozpuszczalne, pływające i zawieszone, wydzielone z wody lub ścieków przez przesączenie lub odwirowanie i wysuszenie w temperaturze 105°C do stałej masy. Dzielimy na łatwo-opadające (o średnicy cząstek >=0,1µm); trudno-opadające (o średnicy cząstek <0,1µm).

Jednostka	mmol/dm^-3	mg (CaCO3)/dm^-3	niemiecka (ºn)	francuska (ºF)
Mmol/ dm^-3	1	100,08	5,61	10,00
mg (CaCO3)/ dm^-3	0,01	1	0,056	0,10
niemiecka (ºn)	0,178	17,84	1	1,784
francuska (ºF)	0,10	10,00	0,560	1

Zasada oznaczania zawartości zawiesin ogólnych polega na przesączeniu określonej objętości próbki ścieków przez przygotowany i zważony ilościowy sączek bibułowy, a następnie jego wysuszeniu wraz z zawartością do stałej masy w 105°C i zważeniu.

Zasada oznaczania zawiesin mineralnych (nielotnych) polega na wyprażeniu zawiesin ogólnych w 550oC i zważeniu pozostałości po prażeniu.

Żelazo – występuje głównie w postaci ród. Źródłem w wodach mogą być: gleba i skały, zanieczyszczenia, korozja rur. Hydroliza żelaza:

2 Fe(HCO₃) ₂ + H₂O + ½ O₂ = 2 Fe(OH) ₃ ↓ + 4CO₂

Niskie spożycie: anemia, biegunki, zmiany zapalne, niedotlenienie tkanek, obniżenie zdolności psychofizycznych, zakłócenie snu, osłabienie odporności, poronienia u kobiet w ciąży.

Nadmierne spożycie: zmniejszenie wchłaniania innych składników, zwiększone ryzyko infekcji, choroby nowotworowe.

OZNACZANIE ŻELAZA METODĄ KOLORYMETRYCZNĄ Z TIOCYJANIANEM

Jony Fe³⁺ reagują w słabo kwaśnym środowisku z jonami SCN^-, tworząc tiocyjanianowe kompleksy żelaza(III) o zabarwieniach krwistoczerwonych: [Fe(H₂O)₅(SCN)²⁺, [Fe(H₂O)₄(SCN)₂]⁺, [Fe(H₂O)₃(SCN)₃].

Metoda ta może być stosowana po wyeliminowaniu czynników przeszkadzających, takich jak:

- barwa,

- mętność,

- duża zawartość związków organicznych,

- aniony tworzące kompleksy z żelazem (np. F)

- metale wchodzące w kompleksy z tiocyjanianem).

Barwę, mętność i substancje organiczne usuwa się poprzez wyprażanie próbki z HCl (1:1), przy dużej ilości jonów przeszkadzających należy zastosować inną metodę.

Mangan – występuje łącznie z żelazem. W wodzie naturalnej 0,1 – 0,3 mg/l. Pochodzi z resztek roślinnych, gleby, zanieczyszczeń. Z tlenem tworzy nierozpuszczalne tlenki, powodują powstanie osadów, problemy z barwą.

Maksymalna zawartość w wodzie – 0,05 mg/l.

Oznaczanie manganu zmodyfikowaną metodą kolorymetryczną z katalizatorem srebrowym

Podstawą kolorymetrycznej metody oznaczania jest utlenianie jonów manganowych silnym utleniaczem, którym jest nadsiarczan amonowy w środowisku kwaśnym, do zabarwionych na fioletowo jonów nadmanganianowych. Intensywność zabarwienia jest proporcjonalna do zawartości manganu w roztworze. Przebieg reakcji przedstawia równanie:

Katalizatorem reakcji jest azotan srebrowy. Stosując nadsiarczan amonowy i jony srebra, przy obecności w roztworze nawet małych ilości chlorków, należy dodać azotanu rtęciowego, który zapobiega zmętnieniu roztworu, tworząc z jonami chlorkowymi kompleks, rozpuszczalny w środowisku kwaśnym. Utlenianie przeprowadza się w podwyższonej temperaturze w mieszaninie kwasów: siarkowego i azotowego. Czynnikiem przeszkadzającym w oznaczaniu oprócz chlorków są substancje organiczne zawarte w wodzie, których ujemny wpływ eliminuje się poprzez dodanie nadmiaru nadsiarczanu amonowego i dłuższe gotowanie roztworu.