Ćwiczenie praktyczne nr 7

Temat:

Oznaczanie wolnego i agresywnego

dwutlenku węgla

Elwira Nowicka

Próbka nr 112

Inżynieria i Gospodarka Wodna

Grupa 3

Data: 02.12.2013r.

1. Dwutlenek węgla w wodach pochodzi z różnych procesów metabolicznych organizmów wodnych, przemian geochemicznych, rozkładu związków organicznych i małe ilości z atmosfery. Ogólny dwutlenek węgla w wodzie to wolny dwutlenek węgla (CO₂), który może powodować korozję betonu oraz metali. Pewna jego część jest konieczna do utrzymania w wodzie rozpuszczonego wodorowęglanu wapnia:

Ca(HCO₃)₂ CaCO₃ + CO­₂ + H₂O

Jest to tzw. dwutlenek węgla równowagi węglanowo- wapniowej. Zawartość wodorowęglanów w wodzie decyduje o ilości dwutlenku węgla.

Agresywny dwutlenek węgla to nadmiar wolnego dwutlenku węgla w stosunku do jego ilości, zapewniającej równowagę stechiometryczną. Jest to część wolnego dwutlenku węgla, która jest wymagana do zabezpieczenia rozpuszczonych w wodzie wodorowęglanów przed rozkładem, umożliwia ona utrzymanie w stanie rozpuszczonym wodorowęglanów w wodzie.

Oznaczenie wolnego dwutlenku węgla polega na określeniu ogólnej kwasowości czyli na miareczkowaniu CO­₂ wodorotlenkiem sodu wobec fenoloftaleiny.

Oznaczanie agresywnego dwutlenku węgla polega na określeniu tego ile wzrosła zasadowość wody, do której dodano marmur, w stosunku do zasadowości wody pierwotnej (bez marmuru).

CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂

2. Oznaczanie agresywnego dwutlenku węgla (zasadowość):

• Próbkę z wodą i drobno sproszkowanym marmurem przesączam przez sączek do kolby stożkowej.

• Z przesączonej wody odmierzam 50 cm³ i przenoszę do kolby stożkowej.

• Dodaję 3 krople oranżu metylowego i mieszam.

• Rozpoczynam miareczkowanie kwasem chlorowodorowym.

• Nastąpiła zmiana zabarwienia z żółtej na pierwszy róż w pomarańczu.

• Te same czynności powtarzam drugi raz (II próba)

• III próbę powtarzam, wykonując takie same czynności, jednak zamiast przesączonej wody, odmierzam 50 cm³ wody z kranu.

• Nastąpiła zmiana zabarwienia z żółtej na pierwszy róż w pomarańczu.

• Wyniki miareczkowania:

1. I próba

Odczyt przed rozpoczęciem miareczkowania: 24,2 cm³.

Odczyt po skończeniu miareczkowania: 26,2 cm³.

26,3 – 24,2 = 2 cm³

Zużyta objętość kwasu chlorowodorowego: 2,1 cm³.

1. II próba

Odczyt przed rozpoczęciem miareczkowania: 29 cm³.

Odczyt po skończeniu miareczkowania: 31,05 cm³.

31,05 – 29 = 2,05 cm³

Zużyta objętość kwasu chlorowodorowego: 1,95 cm³

• Średnia arytmetyczna objętości zużytego kwasu chlorowodorowego z 2 miareczkowań:

$$\frac{2\ cm3\ + \ 2,05\ cm3\ }{2} = 2,025\text{cm}^{3}$$

• Obliczenie agresywnego dwutlenku węgla:

$$x\ = \frac{(a - b) \bullet 2.2 \bullet 1000}{v}\ \text{mg}\ \text{CO}_{2}/\text{dm}^{3}$$

Gdzie:

a- Ilość 0,1 M HCl zużyta na zmiareczkowanie 50 cm³ wody z dodatkiem marmuru.

2. Ilość 0,1 M HCl zużyta na zmiareczkowanie 50 cm³ wody bez marmuru (średnia wyniku grupy).

2,2 - Współczynnik przeliczeniowy (1 cm³ 0,1 M HCl odpowiada 2,2 mg CO₂)

v- Objętość wody wzięta do miareczkowania (cm³).

$$x\ = \frac{\left( 2,025 - 2,0 \right) \bullet 2.2\ \bullet 1000}{50} = 1,1\ \text{mg}\ \text{CO}_{2}/\text{dm}^{3}$$

Odp. W badanej wodzie zawarte jest 1, 1 mg CO₂ agr./dm³.

3. Oznaczanie wolnego dwutlenku węgla (kwasowość):

1. Z przesączonej wody odmierzam 50 cm³ i przenoszę do kolby stożkowej.

2. Dodaję 2 krople fenoloftaleiny i mieszam.

3. Rozpoczynam miareczkowanie wodorotlenkiem sodu.

4. Nastąpiła zmiana zabarwienia z bezbarwnego na lekko różowy.

5. Czynności z podpunktu b, c, d, e powtarzam jeszcze raz.

6. Powtarzam czynności z podpunktu b, c, d, e, lecz wykonuję je z wodą wodociągową.

7. Nastąpiła zmiana zabarwienia z bezbarwnego na lekko różowy.

• Wyniki miareczkowania:

1. I próba

Odczyt przed rozpoczęciem miareczkowania: 23,2 cm³.

Odczyt po skończeniu miareczkowania: 23,35 cm³.

23,35 – 23,2 = 0,15 cm³

Zużyta objętość zasady sodowej: 0,15 cm³.

1. II próba

Odczyt przed rozpoczęciem miareczkowania: 24 cm³.

Odczyt po skończeniu miareczkowania: 24,2 cm³.

24.2 – 24 = 0,2 cm³

Zużyta objętość zasady sodowej: 0,2 cm³.

• Średnia arytmetyczna objętości zużytej zasady sodowej z 2 miareczkowań:

0,2 cm³ + 0,15 cm³ = 0,175 cm³

2

• Obliczenie wolnego dwutlenku węgla

$$x\ = \frac{a \bullet 2,2 \bullet 1000}{v}\ \text{mg}\ \text{CO}_{2}/\text{dm}^{3}$$

Gdzie:

1. Ilość 0,05 M NaOH zużyta na zmiareczkowanie 50 cm³ wody z dodatkiem marmuru.

2,2- Współczynnik przeliczeniowy (1 cm³ 0,05 M NaOH odpowiada 2,2 mg CO₂)

v- Objętość wody wzięta do miareczkowania (cm³).

Zatem:

$$x\ = \frac{0,175 \bullet 2,2\ \bullet 1000}{50} = 7,7\ \text{mg}\ \text{CO}_{2}/\text{dm}^{3}$$

Odp. W badanej wodzie zawarte jest 7, 7 mg CO₂ wolny/dm³.