Analiza wody, część I

1. 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 N_w określa się w milirównoważnikach/dm³ wg wzoru:

N_w = 4 n [mR/dm³]

n- ilość cm³ 0,1 n HCl zużytego do miareczkowania.

2. 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:

1. zużycie cm³ 0,1 n HCl potrzebne do zobojętnienia 30 cm³ roztworu

(0,1 n Na₂CO₃ + 0,1 n NaOH)

2. zużycie cm³ 0,1 n HCl na 100 cm³ przesącza

N_o = 4 (a-b) [mR/dm³]

N_o = 11,2 (a-b) [^on]

Twardość trwałą liczy się według wzoru :

N_t = N_o - N_w [mR/dm³]

3. 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.

4. 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]

5. 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 KmnO_4.

---