Cel ćwiczenia:
Celem doświadczenia jest kompleksometryczne oznaczenie twardości wody węglanowej i całkowitej, a następnie z uzyskanych wyników obliczenie twardości wody niewęglanowej.
Polega ona na oznaczeniu sumy jonów wapnia w roztworze podczas wykonania serii równoległych miareczkowań.
Twardość wody oznaczamy w stopniach niemieckich gdzie -
1°N odpowiada 10 mg CaO w 1dm3 wody.
Opis doświadczenia:
Twardość węglanowa:
Z cylindra miarowego do kolby odmierzamy 100 cm3 wody.
Do kolby dodajemy dwie krople oranżu metylowego.
Powstały roztwór miareczkujemy 0,1 molowym wodorotlenkiem sodu NaOH do uzyskania pierwszych zmian koloru roztworu na kolor słomkowy.
Miareczkowanie wykonujemy trzykrotnie zapisując zużycie roztworu miareczkującego i wyliczając jego średnie zużycie.
Obliczmy stężenie molowe powstałego roztworu i jego twardość.
Objętość |
NaOH zużyte w miareczkowaniu [cm3] |
V1 |
5,3 |
V2 |
5,4 |
V3 |
5,4 |
Vśr |
5,37 |
Obliczenia:
Stężenie molowe powstałych roztworów:
Cx = Cm * V / Vx
Cx1 = Cm * V / V1
Cx1 = 0,1 mol/dm3 * 0,1dm3 / 0,0053 dm3
Cx1 = 1,89 mol / dm3
Cx2 = Cm * V / V2
Cx2 = 0,1 mol/dm3 * 0,1dm3 / 0,0054 dm3
Cx2 = 1,85 mol/dm3
Cx3 = Cm * V / V3
Cx3= 0,1 mol/dm3 * 0,1dm3 / 0,0054 dm3
Cx3 = 1,85 mol/dm3
Cxśr = Cm * V / Vśr
Cxśr= 0,1 mol/dm3 * 0,1dm3 / 0,00537 dm3
Cxśr = 1,86 mol/dm3
Twardość wody:
1000 cm3 2 mol/dm3 HCl - 56000 mg CaO
Vśr = 5,37 cm3 0,1 mol/dm3 HCl - X mg CaO
15,036 mg CaO - 100cm3
X - 1000cm3
X = 150,36mg/dm3
1° N - 10 mg CaO
X° N - 15 mg CaO
X° N = 15,036° N
Twardość całkowita:
Do kolby za pomocą cylindra miarowego odmierzamy 50 cm3 wody.
Dodajemy do wody czerń eriochromową.
Miareczkujemy roztwór buforem amonowym do uzyskania niebieskiego koloru roztworu.
Powtarzamy miareczkowanie trzykrotnie zapisując objętość zużytego roztworu miareczkującego i wyliczenie jego średnie zużycie w tych próbach.
Obliczmy stężenie powstałego roztworu i twardość całkowitą wody.
Objętość |
Zużyte roztworu miareczkującego [cm3] |
V1 |
19,9 |
V2 |
20,3 |
V3 |
19,8 |
Vśr |
20,0 |
Obliczenia:
Stężenie molowe roztworu:
Cx = Cm * V / Vx
Cx1 = Cm * V / V1
Cx1 = 0,01 mol/dm3 * 0,05dm3 / 0,0199 dm3
Cx1 = 0,0251 mol / dm3
Cx2 = Cm * V / V2
Cx2 = 0,01 mol/dm3 * 0,05dm3 / 0,0203 dm3
Cx2 = 0,0246 mol/dm3
Cx3 = Cm * V / V3
Cx3= 0,01 mol/dm3 * 0,05dm3 / 0,0198 dm3
Cx3 = 0,025(25) mol/dm3
Cxśr = Cm * V / Vśr
Cxśr= 0,01 mol/dm3 * 0,05dm3 / 0,020 dm3
Cxśr = 0,025 mol/dm3
Twardość wody:
1000 cm3 1 mol/dm3 EDTA - 56000 mg CaO
20 cm3 0,01 mol/dm3 - X mg CaO
11,2 mg CaO - 50 cm3
X - 1000 cm3
X = 224 mg/1dm3
1° N - 10 mg CaO
X° N - 224 mg CaO
X = 22,4° N
Twardość niewęglanowa
Twardość niewęglanowa = twardość całkowita - twardość węglanowa
X° N = 22,4°N - 15,036°N
X = 7,364°N
Wnioski:
Z powyższych obliczeń wynika, że twardość wody węglanowej jest wyższa niż niewęglanowa o połowę. A stężenie molowe roztworu z twardości wody węglanowej jest wyższe niż stężenie molowe twardości wody całkowitej.