Wstęp

Twardość wody jest niepożądana z tego względu, że podczas gotowania roztworu zawierającego jony Ca²⁺ i HCO₃^- osadza się CaCO₃ podobnie jak to zachodzi w grotach. Osadzenie się CaCO₃ w kotłach przemysłowych powoduje duże kłopoty techniczne i ekonomiczne, bowiem CaCO₃, jak większość soli, jest złym przewodnikiem ciepła. Osadzony kamień kotłowy znacznie obniża skuteczność ogrzewania, a czasem kotły mogą zupełnie przestać działać w skutek miejscowego przegrzania.

Twardość wody jest zawsze związana z obecnością jonów wapnia, magnezu lub żelaza (Fe²⁺). Rozróżnia się jednak dwa rodzaje twardości:

• twardość przemijającą, czyli węglanową, która jest spowodowana obecnością w wodzie jonów HCO₃^- łącznie z wymienionymi wyżej jonami metali,

• twardość trwałą, czyli niewęglanową, która jest spowodowana obecnością jonów dwudodatnich, lecz brak w niej jest jonów HCO₃^-. W oby przypadkach twardość przejawia się w wytwarzaniu osadów w reakcji z mydłem.

Doświadczenie 1.

Stwierdzenie obecności wody w związkach nieorganicznych.

Badanie zachowania się hydratów w czasie ogrzewania.

Ogrzewając w próbce uwodniony siarczan VI miedzi II odparowuje ze związku woda i zmienia on kolor z niebieskozielonego na biały.

Po wysypaniu zawartości probówki na szkiełko zegarkowe i zalaniu wodą, uwodniony siarczan VI miedzi II powraca do poprzedniej postaci

CuSO₄ 5H₂O
CuSO₄

Doświadczenie 2.

Wykrywanie obecności niektórych jonów w wodzie naturalnej.

- Wykrywanie chlorków.

Do jednej probówki wlać niewielką ilość badanej wody, do drugiej tyle samo wody destylowanej. Do obu dodać po 10 kropel 0.1 mol/dm³ roztworu AgNO₃. Pojawienie się białego osadu lub zmętnienia świadczy o obecności jonów chlorkowych.

AgNO₃ + Cl⁺
AgCl + NO^-₃

- Wykrywanie obecności jonów siarczanowych.

Do trzech probówek odmierzamy po 5 cm³ wody badanej, destylowanej i wodociągowej. Do probówek tych dodać 2,5 cm³ roztworu HCL o stężeniu 1 mol/dm³ a następnie 2,5 cm³ BaCl₂. Dokładnie wymieszać i zanotować czas jaki upłyną od chwili dodania BaCl₂ aż do zmętnienia cieczy.

Woda badana: czas ok. 20s, zawartość SO₄^2- ok. 60 (mg/dm³)

Woda wodociągowa: czas ok. 10s, zawartość ok. 84 (mg/dm³)

W wodzie wodociągowej nie występuje.

Doświadczenie 3

A)Oznaczanie twardości wapniowej

Do próbki badanej wody o objętości 100 cm³ dodać 5 cm³ roztworu NaOH o stężeniu 2 mol/dm³ i szczyptę mureksydu, po czym niezwłocznie miareczkować 0,01 mol/dm³ roztworem wersenianu disodowego (EDTA), do zmiany barwy roztworu na ciemnofioletową. Twardość wapniową obliczam ze wzoru:

T_Ca= v_EDTA c_EDTA 56,08 [°n]

gdzie

V_EDTA- objętość roztworu EDTA [cm³]

C_EDTA - stężenie molowe roztworu EDTA [mol/dm³]

Do miareczkowania zużyłem 13,7cm³ EDTA

T_Ca =13,7⋅0,01⋅56,08 = 7,682[°n]

Twardość wapniowa wody wynosi 7,682 [°n]

B) Oznaczenie twardości węglanowej.

Twardość węglanową oznacza się metodą acydymetryczną miareczkując próbkę wody kwasem solnym w obecności wskaźnika - oranżu metylowego. Podczas oznaczania twardości węglanowej tą metodą zachodzą następujące reakcje:

Ca(HCO₃)₂+2HCl→CaCl₂+2H₂O+2CO₂

Mg(HCO₃)₂+2HCl→MgCl₂+2H₂O+2CO₂

Do kolby stożkowej odmierzyłem 100cm³ wody z kranu a następnie dodałem kilka kropli oranżu metylowego. Badaną próbkę wody miareczkuję 0,01mol/dm³ kwasem solnym do zmiany zabarwienia z żółtego na cebulkowy. Twardość węglanową obliczam ze wzoru:

Tw=
[°n]

gdzie

V_HCl - objętość roztworu HCl [cm³]

C_HCl - stężenie molowe roztworu HCl [mol/dm³]

Do miareczkowania zużyłem 26,8cm³ HCl

Tw =28 · 0,01·26,8cm³ = 7,504 [°n]

Twardość węglanowa wody wynosi 7,504[°n]

C) Oznaczenie twardości ogólnej.

Twardość ogólną wody oznacza się metodą kompleksometryczną miareczkując próbę wody wersenianem disodowym (EDTA) wobec wskaźnika - czerni eriochromowej.

Do kolby stożkowej odmierzyć 100cm³ badanej wody, a następnie dodać około 2cm³ buforu amonowego (pH=10) oraz szczyptę czerni eriochromowej. Badaną próbkę wody miareczkować roztworem wersenianu disodowego (EDTA) o stężeniu 0,01 mola/dm³ do zmiany barwy roztworu z fioletowej na niebieską.

Twardość ogólną wody (T_o) obliczam ze wzoru:

T_o = c_EDTA · v_EDTA · 56,08 [°n]

gdzie:

v_EDTA - objętość EDTA cm³

c_EDTA - stężenie molowe wersenianu disodowego

56,08 - milimol CaO w mg

Do zmiareczkowania zużyłem 16,6cm³ EDTA

T_o = 0,01 · 16,6 · 56,08 =9,309 [°n]

twardość wody wynosi 9,309 [°n]

---