Analiza wody, część I
Oznaczenie twardości wody.
25 cm3 badanej wody odpipetowuje się do erlenmajerki i miareczkuje wobec oranżu metylowego 0,1 n roztworem kwasu solnego. W wyniku działania kwasu solnego na kwaśne węglany magnezu i wapnia oznacza się twardość węglanową.
Twardość węglanową wody Nw określa się w milirównoważnikach/dm3 wg wzoru:
Nw = 4 n [mR/dm3]
n- ilość cm3 0,1 n HCl zużytego do miareczkowania.
Oznaczanie twardości ogólnej metodą Warthy - Pfeifera.
25 cm3 badanej wody zadaje się w kolbie stożkowej (250 cm3) 4-ma kroplami roztworu fenoloftaleiny i miareczkuje się 0,1 n HCl do odbarwienia. Następnie dodaje się 2 - 3 krople oranżu metylowego i ponownie miareczkuje 0,1 n HCl do zmiany barwy. Zmiareczkowany roztwór gotuje się przez 10 minut celem odpędzenia wolnego CO2; po ochłodzeniu dodaje się z biurety 30 cm3 roztworu sodowo- ługowego (równe części 0,1 n Na2CO3 i 0,1 n NaOH) i gotuje przez 30 minut. Następnie dopełnia się wodą destylowaną przy temperaturze 20 0C do 100 cm3 i po dobrym wymieszaniu filtruje się do suchej kolby stożkowej. Zawartość kolby miareczkuje się 0,1 n HCl wobec oranżu metylowego do zmiany barwy.
Obliczenia:
zużycie cm3 0,1 n HCl potrzebne do zobojętnienia 30 cm3 roztworu
(0,1 n Na2CO3 + 0,1 n NaOH)
zużycie cm3 0,1 n HCl na 100 cm3 przesącza
No = 4 (a-b) [mR/dm3]
No = 11,2 (a-b) [on]
Twardość trwałą liczy się według wzoru :
Nt = No - Nw [mR/dm3]
Kompleksometryczna metoda oznaczania wapnia, magnezu i twardości w wodach naturalnych i ściekach.
Komleksometryczna metoda oznaczania wapnia, magnezu i twardości jest metodą najdogodniejszą ze wszystkich dotychczas stosowanych metod. Pozwala ona na wykonanie oznaczenia z dokładnością do 0,2 0franc. Wersenian (komplekson III, Tryton B, sól sodowa kwasu etylenodiaminotetraoctowego) posiada zdolność tworzenia zespolonych związków z wielowartościowymi kationami. Właściwość ta została wykorzystana przy oznaczaniu wapnia i magnezu w wodzie.
Oznaczenie twardości
Przy oznaczaniu twardości miareczkuje się wobec wskaźnika (czerni eriochromowej T/czerni kwasu chromowego ET/). Wskaźnik ten posiada właściwości trójbarwnego wskaźnika kwasowo- zasadowego (przy pH = 6,3 następuje zmiana barwy z czerwonej na niebieską, a przy pH = 11,5 z niebieskiej na pomarańczową). W zakresie pH = 8-10 wskutek działania jonów magnezowych i wapniowych zabarwienie niebieskie przechodzi na niebiesko - czerwone. Pożądane pH otrzymuje się przez dodanie buforu. Wersenian dwusodowy dodany do próby tworzy z jonami wapniowymi i magnezowymi związek zespolony. Po usunięciu z roztworu jonów wapnia i magnezu powraca niebieskie zabarwienie właściwe wskaźnikowi przy pH = 8-10.
Wykonanie oznaczenia
Do kolby stożkowej o pojemności 250 cm3 odpipetować odpowiednią objętość próby, na 25 cm3 dodać 1 cm3 buforu amonowego oraz szczyptę czerni eriochromowej i miareczkować wersenianem do zmiany barwy z winno - czerwonej poprzez lilową i fioletowo - niebieską do czystej niebieskiej. Przy dalszym dodawaniu odczynnika barwa nie zmienia się. Ilość zużytego roztworu wersenianu odpowiada twardości ogólnej próby wyrażonej w 0n (cm3 x 4). Objętość próby użytej do miareczkowania zależy od jej twardości ogólnej. Objętość poniżej 50 cm3 uzupełnia się wodą destylowaną.
Oznaczenie twardości z wyliczeniem zawartości CaO i MgO
Twardość całkowitą oznaczyć można metodami : Wartha- Pfeifera, Clarka, wersenianową oraz przez wyliczenie z zawartości CaO i MgO. Suma otrzymanej ilości miligramów CaO w dm3 mnożonej przez ) 0,1 oraz miligramów MgO mnożonej przez 0,14 daje twardość w 0n.
Oznaczanie chlorków.
Odmierzyć 25 cm3 badanej wody, zneutralizować wobec fenoloftaleiny dodając 1-2 krople tego wskaźnika i następnie dodać 0,1 n H2SO4. Następnie dodać około 1 cm3 10 % -wego roztworu chromianu potasu i miareczkować 0,1 n AgNO3 do zmiany barwy na odcień brunatny.
Obliczenia:
a - ilość zużytych cm3 0,1 n AgNO3 pomnożona przez 35,5 w odniesieniu do 1 dm3 stanowi ilość mg chloru na dm3
Cl- = 4 х a х 35,5 [mg/dm3]
Oznaczanie utlenialności metodą nadmanganianową (reakcja w środowisku kwaśnym) - metoda Kubela.
Do kolby stożkowej o pojemności 250 cm3 odmierza się 100 cm3 badanej wody, dodaje 5 cm3 H2SO4 1:3; 10 cm3 0,01 n KMnO4 i zagotowuje na silnym ogniu. Po upływie 10 minut od chwili zagotowania dodaje się 10 cm3 0,01 n kwasu szczawiowego. Gdy ciecz całkowicie się odbarwi miareczkuje się za pomocą KMnO4 do słabo różowego zabarwienia. Natychmiast po skończonym miareczkowaniu odmierza się do gorącej cieczy jeszcze 10 cm3 0,01 n kwasu szczawiowego i miareczkuje KMnO4 do takiego samego zabarwienia jak uprzednio, oznaczając w ten sposób miano KMnO4.
Przykład obliczenia:
Do 100 cm3 badanej wody dodano 10 cm3 0,01 n KMnO4. Po gotowaniu dodano 10 cm3 0,01 n (COOH)2. Na utlenienie nadmiaru tego kwasu zużyto jeszcze 2,4 cm3 0,01 n KMnO4, czyli razem zużyto 12,4 cm3 0,01 n KMnO4. Podczas ustalania miana na 10 cm3 0,01 n (COOH)2 zużyto 10,4 cm3 KMnO4.
Tak więc 12,4 - 10,4 = 2 cm3 0,01 n KMNO4 zostało odtlenione przez związki organiczne zawarte w wodzie. Ponieważ utlenianie 10 cm3 0,01 n (COOH)2 wymaga 0,8 mg tlenu, to :
10,4 cm3 0,01 n KMnO4 - 0,8 g O2
2 cm3 0,01 n KMnO4 - x
x =
= 0,154 mg tlenu
1 dm3 wody zużyje 0,154 x 10 = 1,54 mg tlenu
1,54 mg tlenu odpowiadają 6,08 mg KmnO4.