Politechnika Gdańska Wydział Budownictwa Wodnego

Katedra Technologii Wody i Inżynierii Środowiska

i Ścieków

SPRAWODZANIE NR 2

KOMPLEKSOMETRYCZNA ANALIZA MIARECZKOWA

2003. Łukasz Maruniak

Gr.2

SPRAWOZDANIE NR 2

KOMPLEKSOMETRYCZNA ANALIZA MIARECZKOWA

Twardość - w cieczach jest powodowana przez jony wapnia, magnezu i innych metali ciężkich. Twardość wywołana przez wodorowęglany, węglany i czasami wodorotlenki wapnia i magnezu nosi nazwę twardości węglanowej, natomiast wywoływana przez inna związki takie jak chlorki i siarczany wapnia i magnezu nosi nazwę twardości niewęglanowej. Twardość ogólna natomiast jest sumą dwóch już wymienionych : Tw_og = Tw_w + Tw_nw

Kolejnym rozróżnieniem jest rozróżnienie na twardość wapniową i magnezową

(Tw_og = Tw_ca²⁺+Tw_mg²⁺ ) pierwsza wywołana przez jony wapnia, druga przez jony magnezu. Twardość ogólną oznacza się przez miareczkowanie badanej próbki mianowanym roztworem wersenianu disodu, przy użyciu czerni eriochromowej T, jako wskaźnika.

Wykonanie oznaczenia: W kolbie stożkowej umieszczamy 50 cm³ badanej próbki. Dodajemy do niej 1cm³ roztworu buforowego, następnie 1cm³ roztworu chlorowodorku hydroksyloaminy i ok. 0,05g mieszaniny czerni eriochromowej T z chlorkiem sodu. Taką próbkę miareczkuje się natychmiast roztworem wersenianu disodu do zmiany zabarwienia z czerwonej na niebieską (bez odcienia fioletowego). Jeżeli po upływie 2-3 min. Barwa nie ulegnie zmianie, miareczkowanie można uznać za poprawne. Twardość ogólną obliczamy ze wzoru: Tw _og = [a 0,1 1000]/V [⁰n], gdzie a - oznacza objętość wersenianu disodu zużyta do zmiareczkowania w cm³ V- jest objętością badanej próbki w cm³, a 0,1 jest współczynnikiem przeliczeniowym. Aby przejść ze stopi niemieckich na mval/dm³ należy zastosować zależność, ze 1⁰n tw. = 0,36 mval/dm³

Na podstawie oznaczeń twardości ogólnej oraz zasadowości ogólnej można określić twardość węglanową i niewęglanową. Zachodzą dwa przypadki:

1. Tw_og > Z_og wtedy Tw_w= Z_og, natomiast różnica Tw_og - Z_og =Tw_nw

2. Tw_og < Z_og wtedy Tw_w= Tw_og , a Tw_nw=0 oraz mamy wtedy do czynienia z zasadowością alkaliczną (Z_alk) wyznaczaną ze wzoru: Z_og - Tw_og = Z_alk

Zasadowość alkaliczna wynika z obecności wodorowęglanów sodu i potasu w niektórych wodach.

Twardość wapniowa - powodowana zawartością jonów wapnia. Wapń możemy oznaczyć kompleksometryczną metodą miareczkową z zastosowaniem wersenianu disodu oraz kalcesem jako wskaźnikiem. Kalces z jonami wapniowymi tworzy związek kompleksowy barwy czerwonej.

Wykonanie oznaczenia. W kolbie stożkowej umieszczamy 50 cm³ badanej cieczy i dodajemy 3cm³ roztworu alkalizującego, 1 cm³ 1% roztworu chlorowodorku hydroksyloaminy i ok. 0,2 g kalcesu. Po wymieszaniu składników należy natychmiast miareczkować wersenianem disodu do zmiany barwy z czerwonej na niebieską. Jeżeli po upływie 2-3 min barwa próbki nie zmieni się, miareczkowanie możemy uznać za poprawne. Twardość wapniową oraz zawartość jonów wapnia obliczamy z następujących wzorów: Tw_ca= (a 0,1 1000) / (2,8 V) [mval/dm³] , gdzie a jest objętością roztworu wersenianu disodu jaką zużyliśmy do zmiareczkowania próbki, natomiast zawartość jonów ze wzoru:

(a 0,1 1000 20)/ (2,8 V) [mg/dm³] = zawartości Ca²⁺

Twardość magnezowa - wywołana zawartością jonów magnezu. Metoda miareczkowania polega na kompleksometrycznym oznaczeniu sumarycznej zawartości wapnia i magnezu, czyli twardości ogólnej oraz osobno zawartości wapnia, a z różnicy wyników oblicza się zawartość magnezu.

Wykonanie oznaczenia. W badanej próbce wykonuje się oznaczenie sumarycznej zawartości wapnia i magnezu przez określenie twardości ogólnej w mval/dm³. Następnie przeprowadza się oznaczenie zawartości wapnia (czyli oznacza się twardość wapniową)

Na laboratoriach 11.12 dostałem do badania próbkę nr 11 i zgodnie z zaleceniami ze skryptu przeprowadziłem miareczkowanie. Dla twardości ogólnej zużyłam 12,1 cm³ wersenianu disodu, a więc podstawiając do wzoru na twardość ogólną otrzymałam:

Tw_og=[a 0,1 1000]/V [⁰n] dla a =12,1 cm³ i V = 50 cm³

Tw_og=24,2 [⁰n]

a chcąc wyrazić wynik w mval/dm³ musimy go przemnożyć przez 0,36 mval/dm³ :

Tw _og = 8,712 mval/dm³

Następnie przeprowadziłem badanie zasadowości ogólnej. Do zmiareczkowania próbki zużyłam 7,5 cm³ HCL i podstawiając wartości do wzoru: Z_og = (V_og 0,1 1000)/V, gdzie V_og=7,5 cm³, a V=100 cm³:

Z_og = 7,5 mval/dm³

Na koniec oznaczałem twardość wapniową do zmiareczkowania której zużyłem 5,2 cm³ wersenianu disodu i podstawiając wartości do wzoru otrzymałem:

Tw_ca= (a 0,1 1000) / (2,8 V) dla a=5,2 cm³ i V = 50 cm³

Tw_ca=10,4 mval/dm³

Zawartość jonów wapnia (a 0,1 1000 20)/ (2,8 V) [mg/dm³] = zawartości Ca²⁺

zawartości Ca²⁺= 3,71 mg/dm³

Natomiast twardość magnezowa będzie równa: Tw_mg = Tw_og - Tw_ca, czyli:

Tw_mg = 10,4 - 3,71 [mval/dm³]

Tw_mg = 6,69 mval/dm³

Zawartość jonów magnezu [Mg²⁺]= 6,69* 12,5 = 83,625 mg/dm³

Miałem więc do czynienia z przypadkiem kiedy : Z_og <Tw_og, a więc Tw_w= Z_og

Tw_w=7,5 mval/dm³,

czyli twardość niewęglanowa wynosi Tw_og - Z_og =Z_alk, po wstawieniu wartości równa jest :

Tw_nw = 1,212 mval/dm³

3,36 3,5 7,5

Ca ²⁺ Mg²⁺ K⁺ Na⁺

[mval/dm³]

HCO₃^─

7,5

---