Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

im. Prezydenta Stanisława Wojciechowskiego

w Kaliszu

Laboratorium z Analizy Chemicznej Wody i Ścieków

Analiza wody

Oznaczanie twardości ogólnej wody metodą

wersenianową.

Przygotowali:

Zarys teorii.

Twardość wody jest to cecha wody spowodowana głównie występowaniem jonów wapnia i magnezu, ilość innych jonów powodujących twardość wody jest niewielka. Zależnie od rodzajów soli wyróżnia się:

• Twardość węglanowa - inaczej przemijająca, powodowana przez węglany wapnia i magnezu.

• Twardość niewęglanowa - inaczej stała, powodowana przez inne sole wapnia i magnezu (chlorki, siarczki).

• Twardość ogólna - inaczej całkowita, stanowiąca sumę twardości węglanowej i niewęglanowej.

Twardość węglanowa jest usuwana z wody podczas gotowania, w postaci kamienia kotłowego, pozostała twardość to twardość niewęglanowa.

Za jednostkę twardości przyjęto taką twardość, jaką nadaje wodzie 1 milival wapnia lub magnezu w dm³ wody tj.: 20.04mg Ca²⁺/dm³ lub 12,16mg Mg²⁺/dm³. Uprzednio wyrażano twardość w stopniach niemieckich, (°n).

• 1°n odpowiada 10mg CaO/dm³

• 1°n odpowiada 7,19mg MgO/dm³

Wzajemna zależność obu jednostek twardości przedstawia się następująco:

1 mval - 2,8°n

1°n - 0,357 mval

Skala twardości wody obejmuje wodę: bardzo miękką - 0÷5°Tw; miękka - 5÷10°Tw; o średniej twardości - 10÷20°Tw; twarda - 20÷30°Tw; bardzo twarda - powyżej 30°Tw.

Oznaczenie twardości wody metodą wersenianową jest szczególnie przydatna w oznaczeniu twardości wód zmiękczanych. W metodzie tej jako odczynnik stosuje się sól disodową kwasu etylenodiaminotetraoctowego (kwasu wersenowego oznaczanego w skrócie EDTA), zwaną również kompleksanem III lub trylonem B. Sól ta tworzy związki kompleksowe z jonami metali zawartymi w wodzie. Tworzeniu kompleksów towarzyszy występowanie wolnych jonów wodorowych. Dla zachowania stałości pH konieczne jest prowadzenie reakcji w środowisku zawierającym bufor (amonowy pH = 9÷10 lub octowy pH = 5÷6).

Kompleks wskaźnik - kation musi być słabszy od kompleksu wersenian - kation.

Jednym z często stosowanych wskaźników jest czerń eriochromowa T. Jest to barwnik azowy otrzymywany z naftolu.

2. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest ilościowe oznaczenie twardości ogólnej wody metodą wersenianową.

3. Wykonanie ćwiczenia.

Jako wskaźnika używa się czerni eriochromowej ET, która przy pH około 10 tworzy czerwono zabarwiony związek kompleksowy. Wersenian sodowy tworzy bardziej trwałe kompleksy z jonami Ca²⁺ i Mg²⁺ niż kompleksy tych metali z czernią eriochromową. W czasie miareczkowania wersenianem sodowym rozkładają się kompleksy z czernią eriochromową, przy czym wapń tworzy kompleks mniej zdysocjowany i zostaje związany przez magnez.

4. Obliczenia dla wody destylowanej.

1. Objętość wersenianu sodowego zużytego do miareczkowania badanej próbki.

a_k = 0,1cm³

2. Obliczenie twardości ogólnej w °Tw.

Tw_o - twardość ogólna [°Tw].

a_k - ilość roztworu wersenianu sodowego [cm³].

0,1 - przelicznik 1cm³ roztworu wersenianu sodowego = 0,1°Tw.

V - objętość próbki wzięta do oznaczenia [cm³].

a_k = 0,1cm³

V = 100cm³

Tw_o = 0,1°Tw

3. Przeliczenie twardości wyrażonej w °Tw na milivale.

1°Tw - 0,357mval/dm³

0,1°Tw - x mval/dm³

x = 0,0357mval

4. Przeliczenie twardości wyrażonej w milivalach na mg CaCO₃.

X = 50 × Z

Z - twardość ogólna wyrażona w milivalach.

X = 50 × 0,0357mval/dm³

X = 1,79mg/dm³

5. Obliczenia dla wody otrzymanej do analizy.

1. Objętość wersenianu sodowego zużytego do miareczkowania badanej próbki.

a_k = 21,1cm³

2. Obliczenie twardości ogólnej w °Tw.

Tw_o - twardość ogólna [°Tw].

a_k - ilość roztworu wersenianu sodowego [cm³].

0,1 - przelicznik 1cm³ roztworu wersenianu sodowego = 0,1°Tw.

V - objętość próbki wzięta do oznaczenia [cm³].

a_k = 21,1cm³

V = 100cm³

Tw_o = 21,1°Tw

3. Przeliczenie twardości wyrażonej w °Tw na milivale.

1°Tw - 0,357mval/dm³

21,1°Tw - x mval/dm³

x = 7,53mval

4. Przeliczenie twardości wyrażonej w milivalach na mg CaCO₃.

X = 50 × Z

Z - twardość ogólna wyrażona w milivalach.

X = 50 × 7,53mval/dm³

X = 376,64mg/dm³

6. Wnioski.

Podczas oznaczenia twardości ogólnej wody metodą wersenianową zostało zużyte 21,1cm³ titranta (wersenianu sodowego), co odpowiada, według wcześniej podanych zależności, 21,1°Tw, wyrażając to w milivalach otrzymujemy 7,53mval/dm³, co jest równe 376,64mg CaCO₃/dm³. Według skali twardości wody jest to woda twarda. Nie jest to szkodliwe dla zdrowia ludzkiego, lecz może to mieć duży wpływ np. na duże zużycie mydła i środków czystości oraz powodować wytrącanie się kamienia kotłowego, co może powodować straty ciepła, niebezpieczeństwo wybuchu kotłów, bojlerów, itp. Woda ta powinna być przed użyciem dodatkowo zmiękczona. (jak się zmiękcza wodę w domu i porównać twardość wody destylowanej z twardością wody kranowej)

4

---