Определение общей жесткости аквариумной воды методом комплексонометрического титрования трилоном Б

Aquaria 2 .RU

дорогие аквариумисты! с 1.12.2011 сайт aquaria2.ru превращен в памятник. на нем закрыта регистрация, создание новых материалов и комментариев.

активная версия аквариумного сайта теперь доступна по адресу http://aquaria.ru. все материалы и регистрации пользователей aquaria2, созданные до 29.11.2011, блоги, темы форума, комментарии перенесены на новый сайт.

Навигация

Метод определения общей жесткости воды с помощью трилона Б

Принцип определения. По количеству трилона Б – натриевой соли этилендиаминотетрауксусной кислоты (порошок белого цвета), пошедшего на титрование пробы воды с индикатором эриохромом черным Т, рассчитывают содержание растворенных в ней солей кальция и магния. Так как индикатор меняет свою окраску не только от изменения концентрации ионов кальция и магния, но и в зависимости от рН раствора, в титруемый раствор добавляют буферную смесь (NH 4 OH + NH 4 Cl), поддерживающую рН около 10.

Раствор трилона Б, 0,05н. раствор: растворяют 9,3 г трилона Б в дистиллированной воде с последующим доведением объема до 1 л.

Буферный раствор: 20г химически чистой NH 4 Cl растворяют в дистиллированной воде, добавляют 100 мл 20%-ного раствора NH 4 OH и доводят объем дистиллированной водой до 1 л.

Раствор индикатора: 0,5г эриохрома черного Т растворяют в 10 мл буферного раствора и доводят объем 96%-ным этиловым спиртом до 100 мл.

Ход анализа. В коническую колбу емкостью 200-250 мл наливают 50 мл исследуемой воды, добавляют 5 мл буферной смеси и 10-15 капель индикатора эриохрома черного Т (до появления интенсивного вишнево-красного цвета). При непрерывном покачивании колбы пробу титруют раствором трилона Б. По мере прибавления трилона Б вишнево-красный цвет переходит в лиловый. С этого момента титрование следует проводить медленнее. Окончание титрования устанавливают по появлению синего цвета с зеленоватым оттенком.

Расчет. Содержание растворимых в воде солей кальция и магния вычисляют но формуле:
v * 0.05 * 1000
x = ——————————
v 1

где х – количество растворимых в воде солей кальция и магния, мг-экв/л;

v – количество трилона Б, пошедшее на титрование, мл;

0,05 – нормальность трилона;

1000 – пересчет на 1 л воды;

v 1 – объем исследуемой воды, мл.

Для перевода в градусы жесткости полученную цифру умножают на 2,8.

Определение общей жесткости лучше проводить по таблице 2, составленной В.П.Дацкевичем. В таблице нужно найти цифру, равную количеству трилона Б, пошедшему на титрование. В левой (вертикальной) графе указаны градусы жесткости, в верхней (горизонтальной) – десятые доли градуса. Таблица составлена для анализа, проведенного в 100 мл воды 0,1 н. раствором трилона Б или 0,05 н. раствором, но при исследовании 50 мл воды.

Чтобы приготовить воду нужной жесткости для общего, а в особенности для нерестового аквариумов, сначала следует определить жесткость водопроводной и дистиллированной воды, из которых будет составляться вода для аквариума. Химически обессоленная вода имеет нулевую жесткость. Пользуясь данными таблицы 3, водопроводную воду смешивают с химически обессоленной и получают воду нужной жесткости. Предварительно водопроводную воду подогревают до 90° в течение 30 минут и охлаждают.

Пример. Для аквариума, где будут нереститься неоновые рыбы, требуется вода жесткостью 3°, а мы располагаем водопроводной водой, жесткость которой 8°. В левой вертикальной графе указана требуемая жесткость воды, в горизонтальной графе – жесткость водопроводной воды. В-горизонтальной графе под цифрой 8 находим цифру, соответствующую 3° жесткости вертикальной графы,- 1666. Значит, для получения воды жесткостью 3° к 1 л водопроводной воды нужно добавить 1666 мл дистиллированной. Далее делаем пересчет на все количество воды нерестового аквариума.

Введение

Жесткость – свойство воды, обусловленное присутствием в ней растворенных солей щелочно-земельных металлов (преимущественно кальция и магния). Различают жесткость кальциевую и магниевую, связанную с присутствием в воде соответственно ионов кальция и магния. Суммарное содержание ионов этих металлов в воде называется общей жесткостью.

Общая жёсткость подразделяется на карбонатную, обусловленную присутствием в воде гидрокарбонатов и карбонатов кальция и магния, и некарбонатную, обусловленную наличием кальциевых и магниевых солей сильных кислот.

Карбонатную жёсткость также называют временной (устранимой), а некарбонатную – постоянной. Гидрокарбонаты кальция и магния при длительном кипячении воды разлагаются с выделением диоксида углерода и выпадающих в осадок карбонатов кальция и магния (при дальнейшем кипячении карбонат магния гидролизуется с образованием гидроксида); жесткость воды при этом уменьшается:

Жесткость, оставшаяся после кипячения воды в течение определенного времени, достаточного для полного разложения гидрокарбонатов и удаления диоксида углерода (обычно 1 – 1,5 ч), называется постоянной жесткостью. Постоянная жесткость является важной характеристикой качества воды, используемой для технических целей. Она преимущественно зависит от содержания ионов кальция и магния, которые после кипячения уравновешиваются сульфатами и хлоридами. Эту часть постоянной жесткости, называемую также остаточной жесткостью, можно найти по разности между общей жесткостью и концентрацией гидрокарбонатов, выраженной в миллимолях на кубический дециметр. Однако кроме остаточной жесткости в воде после кипячения остается небольшое количество ионов кальция и магния, обусловленное растворимостью карбоната кальция и гидроксида магния. Эта часть постоянной жесткости называется неустранимой жесткостью. Поскольку растворимость карбоната кальция и гидроксида магния в присутствии ионов кальция и магния в растворе весьма незначительна, обычно некарбонатную (остаточную) жесткость отождествляют с постоянной жесткостью. Способ расчета постоянной жесткости и составляющих ее остаточной и неустранимой жесткости на основе результатов определения компонентов солевого состава воды приведен в «Руководстве по химическому анализу вод суши». Л.: Гидрометеоиздат. 1973.

Жесткость воды в настоящее время выражают в миллимолях количества вещества эквивалентов (КВЭ) Са 2+ и Mg 2+ , содержащихся в 1 дм 3 воды – ммоль/дм 3 КВЭ (ранее эту единицу обозначали мг-экв/л или мг-экв/дм 3 ). Миллимоль КВЭ Са 2+ и Mg 2+ равны соответственно 20,04 мг/ммоль и 12,15 мг/ммоль.

В естественных условиях ионы кальция и магния поступают в воду в результате взаимодействия растворенного диоксида углерода с карбонатными минералами и при других процессах растворения и химического выветривания горных пород. Источником этих ионов являются также микробиальные процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях, а также сточные воды различных предприятий: силикатной, металлургической, стекольной, химической промышленности, стоки с сельскохозяйственных угодий.

Общая жесткость поверхностных вод колеблется в основном от единиц до десятков миллимолей КВЭ в кубическом дециметре, причем карбонатная жесткость часто составляет 70 – 80 % от общей жесткости. Она подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего в период паводка. Жесткость подземных вод более постоянна.

Вода с жесткостью менее 4 ммоль/дм 3 КВЭ характеризуется как мягкая; от 4 до 8 ммоль/дм 3 КВЭ – средней жесткости; от 8 до 12 ммоль/дм 3 КВЭ – жесткая; более 12 ммоль/дм 3 КВЭ – очень жесткая.

Обычно преобладает (иногда в несколько раз) жесткость, обусловленная ионами кальция, однако в отдельных случаях, магниевая жесткость может достигать 50 – 60 % общей жесткости и более (часто магниевая жесткость превосходит кальциевую в морских и океанических водах, либо в поверхностных водах суши с высоким содержанием сульфат-ионов).

Высокая жесткость оказывает отрицательное влияние на свойства воды используемой в промышленности и для хозяйственно-бытовых целей. Жесткие требования в отношении величины жесткости предъявляются к воде, питающей паросиловые установки, поскольку в присутствии сульфатов и карбонатов кальций и магний образуют прочную накипь, уменьшающую теплопроводность металла и приводящую к перерасходу топлива и перегреву котлов. Для устранения жесткости применяют различные способы – осаждение труднорастворимых солей кальция и магния химическим или термическим путем, умягчение с помощью ионитов.

Высокая жесткость, особенно, обусловленная превышением солей магния, ухудшает органолептические свойства воды, придавая ей горьковатый вкус и оказывая отрицательное воздействие на органы пищеварения. Предельно допустимая величина жесткости в питьевых водах 7 ммоль/дм 3 КВЭ, но в некоторых случаях допускается использовать для питьевых целей воду с жесткостью 10 ммоль/дм 3 КВЭ.

ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ.
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ
ТИТРИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ С ТРИЛОНОМ Б

Дата введения 2007-09-01

1 Область применения

1.1 Настоящий руководящий документ устанавливает методику выполнения измерений (далее – методика) общей и некарбонатной жесткости в пробах природных и очищенных сточных вод в диапазоне от 0,060 до 13,00 ммоль/дм 3 КВЭ (далее – ммоль/дм 3 ) титриметрическим методом с трилоном Б.

При анализе проб воды с величиной жесткости, превышающей 13,00 ммоль/дм 3 , допускается выполнение измерений после соответствующего разбавления пробы дистиллированной водой.

1.2 Настоящий руководящий документ предназначен для использования в лабораториях, осуществляющих анализ природных и очищенных сточных вод.

2 Нормативные ссылки

В настоящем руководящем документе использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны

ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности

ГОСТ 17.1.5.04-81 Охрана природы. Гидросфера. Приборы и устройства для отбора, первичной обработки и хранения проб природных вод. Общие технические условия

ГОСТ 17.1.5.05-85 Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков

ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике

ГОСТ Р 51592-2000 Вода. Общие требования к отбору проб

МИ 2881-2004 Рекомендация. ГСИ. Методики количественного химического анализа. Процедуры проверки приемлемости результатов анализа

РД 52.24.403-2007. Массовая концентрация кальция в водах. Методика выполнения измерений титриметрическим методом с трилоном Б

Примечание – Ссылки на остальные нормативные документы приведены в разделах 4, В.3 и В.4.

3 Приписанные характеристики погрешности измерений

3.1 При соблюдении всех регламентируемых методикой условий проведения измерений характеристики погрешности результата измерения с вероятностью 0,95 не должны превышать значений, приведенных в таблице 1.

Таблица 1 – Диапазон измерений, значения характеристик погрешности и ее составляющих (Р = 0,95)

Показатель повторяемости (среднеквадратическое отклонение повторяемости) s r, ммоль/дм 3

Показатель воспроизводимости (среднеквадратическое отклонение воспроизводимости) s R, ммоль/дм 3

Показатель правильности (границы систематической погрешности при вероятности Р = 0,95) ± D с, ммоль/дм 3

Показатель точности (границы погрешности при вероятности Р = 0,95) ± D , ммоль/дм 3

Комплексонометрическое определение общей жесткости воды.

Понятие о жесткости воды.

Жесткость воды зависит от присутствия в ней растворимых солей кальция, в некоторых случаях – солей магния и железа. Жесткая вода при кипячении образует накипь вследствие оседания карбонатов и оксикарбонатов кальция, магния и железа. Мыло в жесткой воде не мылится (не вспенивается), так как образуются нерастворимые в воде кальциевые и магниевые соли жирных кислот.

Различают жесткость воды временную (или устранимую) и постоянную. Временная жесткость воды обусловлена присутствием в воде бикарбонатов Ca(HCO3)2, реже Mg(HCO3)2 и Fe(HCO3)2. Временную жесткость можно устранить кипячением воды.

Читайте также:  Как понизить жесткость воды в аквариуме.

Постоянная жесткость воды обусловлена присутствием в ней преимущественно сульфатов и хлоридов кальция и магния и не устраняется кипячением. Сумма временной (устраненной) и постоянной жесткости составляет общую жесткость воды.

По действующему ГОСТу на питьевую воду жесткость ее может быть не более 7 мэкв, т. е. Максимально допустимая концентрация кальция в питьевой воде равна 20,047*7=140,28 мг/л.

Временную жесткость воды определяют титрованием стандартным раствором HCl, общую жесткость – комплексонометрически.

Характеристика жесткости воды

Виды жесткостиСоли, содержание которых обуславливает жесткостьСпособы устранения
Временная (карбонатная)Гидрокарбонаты Са(НСО3)2, Мg(НСО3)2Кипячение, реагентный
Постоянная (некарбонатная)Хлориды СаСl2, МgCl2, сульфаты СаSO4, MgSO4, нитраты Ca(NO3)2, Mg(NO3)2Реагентный, с помощью ионообменных смол, ионитов
Общая (является суммой временной и постоянной)Гидрокарбонаты, хлориды и сульфаты, нитраты кальция и магнияСмешанный

Российская классификация воды по степени ее жесткости

ХарактеристикаОчень мягкаяМягкаяСредней жесткостиЖесткаяОчень жесткая
Общая жесткость, моль экв/л9,0

2. Методика определения временной (карбонатной) жесткости воды.

Метод основан на титровании гидрокарбонат-ионов хлористоводородной кислотой в присутствии индикатора метилового оранжевого.

В три конические колбы емкостью 250 мл отбирают пипеткой или мерным цилиндром по 200 мл анализируемой воды, добавляют 2-3 капли метилового оранжевого и титруют 0,1 н раствором HCl до перехода окраски от желтой к оранжевой. Находят среднее арифметическое из 3 параллельных определений.

Жесткость исследуемой воды (Ж) определяется по формуле:

Где V HCl – средний объем из 3 определений, мл;

C HCl – концентрация раствора HCl, г*экв/л;

V H2O – объем анализируемой воды.

Реактивы и посуда:

· Кислота хлороводородная, стандартный 0,1 н раствор.

· Индикатор метиловый оранжевый, 0,2 %-ный водный раствор.

· Колбы конические емкостью 250-500 мл.

· Цилиндры мерные, емкостью 250-500 мл.

· Бюретка на 25 мл.

Комплексонометрическое определение общей жесткости воды.

Общая жесткость воды обусловлена присутствием в ней гидрокарбонатов, хлоридов, сульфатов и других растворимых солей кальция и магния. Общую жесткость определяют в природных подземных и поверхностных водах, питьевой воде и сточных водах перед сбросом их в поверхностные воды.

Некарбонатная жесткость определяется как разница между общей и карбонатной жесткостью и показывает количество катионов щелочно-земельных металлов, соответствующее анионам минеральных кислот: хлорид-, сульфат-, нитрат-ионам.

Реактивы и посуда:

· Буферный раствор с рН 10.

· Индикатор эриохром черный Т.

· Комплексон III, 0,05 М раствор.

Сущность метода.

Метод основан на титровании анализируемой воды раствором двунатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (комплексона III, трилона Б) известной концентрации при рН 10 в присутствии индикатора эриохрома черного Т

Na2C10H12O8N22– + Ca 2+ CaC10H12O3N22– + 2Na+

В водной среде этилендиаминтетраацетат натрия образует при рН 10 прочие комплексные соединения сначала с ионами кальция, затем с ионами магния. Когда в анализируемую пробу вносят индикатор эриохром черный Т, он образует с ионами магния вишнево-красное комплексное соединение. В точке эквивалентности, когда все свободные ионы кальция и магния уже связаны с комплексоном III, последний взаимодействует с комплексом магния с индикатором, вытесняя свободный индикатор, который окрашивает раствор в синий цвет:

MgInd + Y 4- MgY 2- + Ind 2-

Ход анализа.

В три конические колбы емкостью 250-300 мл цилиндром приливаем по 200 мл исследуемой воды, добавляем по 10 мл аммиачного буфера и индикатор эриохром черный Т. Содержание каждой колбы титруем стандартным раствором комплексона III до перехода окраски от вишнево-красной до синей.

Общую жесткость воды рассчитываем по формуле:

Где Ж – жесткость воды, мэкв/л;

VК – объем израсходованного комплексона III, моль/л;

Vводы – объем анализируемой воды, мл;

2 – коэффициент перехода от молярной концентрации (моль/л) к нормальной концентрации (экв/л).

Определение запаха воды.

1. Заполните колбу водой на треть объема и закройте пробкой.

2. Взболтайте содержимое колбы.

3. Откройте колбу и осторожно, неглубоко вдыхая воздух, сразу же определите характер и интенсивность запаха. Если запах не ощущается или запах неотчетливый, испытание можно повторить, нагрев воду в колбе до температуры 60 0 С (подержав колбу в горячей воде). Интенсивность запаха опред. по 5-балльной системе согласно таблице 1.

Интенсивность запахаХарактер проявления запахаОценка интенсивности запаха
НетЗапах не ощущается
Очень слабаяЗапах сразу не ощущается, но обнаруживается при тщательном исследовании (при нагревании воды)
СлабаяЗапах замечается, если обратить на него внимание
ЗаметнаяЗапах легко замечается и вызывает неодобрительный отзыв о воде
ОтчетливаяЗапах обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья
Очень сильнаяЗапах настолько сильный, что делает воду непригодной для питья

Характер запаха определяется по таблице 2.

Запах «естественного» происхожденияЗапах «искусственного» происхождения
Неотчетливый (или отсутствует)Неотчетливый (или отсутствует)
ЗемлистыйНефтепродуктов (бензиновый)
Гнилостный
ТорфянойХлорный
ТравянистыйУксусный
Другой (укажите, какой)Другой (укажите, какой)

Определение цветности.

1. Заполните колбу на две трети части водой.

2. Определите цветность воды, рассматривая колбу сверху на белом фоне при достаточном освещении (дневном, искусственном).

Цветность воды
Слабо-желтоватая Светло-желтоватая Желтая Интенсивно желтая Коричневая Красно-коричневая Другая (укажите, какая)

Определение мутности.

1.Заполните колбу на две трети части водой.

2. Определите мутность воды, рассматривая колбу сверху на темном фоне при достаточном боковом освещении. Выберите нужное в табл. 4

Мутность воды
Прозрачная Слабомутная Мутная Очень мутная

Ход работы.

Понятие о жесткости воды.

Жесткость воды зависит от присутствия в ней растворимых солей кальция, в некоторых случаях – солей магния и железа. Жесткая вода при кипячении образует накипь вследствие оседания карбонатов и оксикарбонатов кальция, магния и железа. Мыло в жесткой воде не мылится (не вспенивается), так как образуются нерастворимые в воде кальциевые и магниевые соли жирных кислот.

Различают жесткость воды временную (или устранимую) и постоянную. Временная жесткость воды обусловлена присутствием в воде бикарбонатов Ca(HCO3)2, реже Mg(HCO3)2 и Fe(HCO3)2. Временную жесткость можно устранить кипячением воды.

Постоянная жесткость воды обусловлена присутствием в ней преимущественно сульфатов и хлоридов кальция и магния и не устраняется кипячением. Сумма временной (устраненной) и постоянной жесткости составляет общую жесткость воды.

По действующему ГОСТу на питьевую воду жесткость ее может быть не более 7 мэкв, т. е. Максимально допустимая концентрация кальция в питьевой воде равна 20,047*7=140,28 мг/л.

Временную жесткость воды определяют титрованием стандартным раствором HCl, общую жесткость – комплексонометрически.

Характеристика жесткости воды

Виды жесткостиСоли, содержание которых обуславливает жесткостьСпособы устранения
Временная (карбонатная)Гидрокарбонаты Са(НСО3)2, Мg(НСО3)2Кипячение, реагентный
Постоянная (некарбонатная)Хлориды СаСl2, МgCl2, сульфаты СаSO4, MgSO4, нитраты Ca(NO3)2, Mg(NO3)2Реагентный, с помощью ионообменных смол, ионитов
Общая (является суммой временной и постоянной)Гидрокарбонаты, хлориды и сульфаты, нитраты кальция и магнияСмешанный

Российская классификация воды по степени ее жесткости

ХарактеристикаОчень мягкаяМягкаяСредней жесткостиЖесткаяОчень жесткая
Общая жесткость, моль экв/л9,0

2. Методика определения временной (карбонатной) жесткости воды.

Метод основан на титровании гидрокарбонат-ионов хлористоводородной кислотой в присутствии индикатора метилового оранжевого.

В три конические колбы емкостью 250 мл отбирают пипеткой или мерным цилиндром по 200 мл анализируемой воды, добавляют 2-3 капли метилового оранжевого и титруют 0,1 н раствором HCl до перехода окраски от желтой к оранжевой. Находят среднее арифметическое из 3 параллельных определений.

Жесткость исследуемой воды (Ж) определяется по формуле:

Где V HCl – средний объем из 3 определений, мл;

C HCl – концентрация раствора HCl, г*экв/л;

V H2O – объем анализируемой воды.

Реактивы и посуда:

· Кислота хлороводородная, стандартный 0,1 н раствор.

· Индикатор метиловый оранжевый, 0,2 %-ный водный раствор.

· Колбы конические емкостью 250-500 мл.

· Цилиндры мерные, емкостью 250-500 мл.

· Бюретка на 25 мл.

Комплексонометрическое определение общей жесткости воды.

Общая жесткость воды обусловлена присутствием в ней гидрокарбонатов, хлоридов, сульфатов и других растворимых солей кальция и магния. Общую жесткость определяют в природных подземных и поверхностных водах, питьевой воде и сточных водах перед сбросом их в поверхностные воды.

Некарбонатная жесткость определяется как разница между общей и карбонатной жесткостью и показывает количество катионов щелочно-земельных металлов, соответствующее анионам минеральных кислот: хлорид-, сульфат-, нитрат-ионам.

Реактивы и посуда:

· Буферный раствор с рН 10.

· Индикатор эриохром черный Т.

· Комплексон III, 0,05 М раствор.

Сущность метода.

Метод основан на титровании анализируемой воды раствором двунатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (комплексона III, трилона Б) известной концентрации при рН 10 в присутствии индикатора эриохрома черного Т

Na2C10H12O8N22– + Ca 2+ CaC10H12O3N22– + 2Na+

В водной среде этилендиаминтетраацетат натрия образует при рН 10 прочие комплексные соединения сначала с ионами кальция, затем с ионами магния. Когда в анализируемую пробу вносят индикатор эриохром черный Т, он образует с ионами магния вишнево-красное комплексное соединение. В точке эквивалентности, когда все свободные ионы кальция и магния уже связаны с комплексоном III, последний взаимодействует с комплексом магния с индикатором, вытесняя свободный индикатор, который окрашивает раствор в синий цвет:

MgInd + Y 4- MgY 2- + Ind 2-

Ход анализа.

В три конические колбы емкостью 250-300 мл цилиндром приливаем по 200 мл исследуемой воды, добавляем по 10 мл аммиачного буфера и индикатор эриохром черный Т. Содержание каждой колбы титруем стандартным раствором комплексона III до перехода окраски от вишнево-красной до синей.

Общую жесткость воды рассчитываем по формуле:

Где Ж – жесткость воды, мэкв/л;

VК – объем израсходованного комплексона III, моль/л;

Vводы – объем анализируемой воды, мл;

2 – коэффициент перехода от молярной концентрации (моль/л) к нормальной концентрации (экв/л).

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ – конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Определение жесткости воды комплексонометрическим методом (стр. 3 из 5)

Сокращенное обозначение молекулы трилона Б: Na2Н2Тр.

Это соединение легко образует прочные внутрикомплексные соли со многими катионами. Соли образуются, с одной стороны, за счет замещения металлом водорода карбоксильных групп, с другой – за счет образования координационных связей между ионами металла и атомами азота.

При комплексонометрическом титровании к раствору, содержащему определяемые ионы, добавляют постепенно титрованный раствор комплексона. По мере титрования определяемые ионы связываются в комплекс, и в точке эквивалентности они практически отсутствуют в растворе. Реакцию в общем виде можно записать так:

Читайте также:  Оценка жесткости аквариумной воды по её электропроводности

Чтобы реакция комплексообразования шла до конца, нужно связать выделяющиеся ионы водорода. Поэтому при титровании к анализируемому раствору добавляют смесь хлорида и гидроксида аммония – аммиачно-буферный раствор.

Для определения момента окончания титрования служат индикаторы – вещества, образующие окрашенные соединения с ионами кальция и магния или с одним из этих катионов. Такими индикаторами являются кислотный хром синий К, дающий переход от розовой к серо–голубой окраске при рН=10-11; магнезон и эриохром черный Т, называемый также хромом черным специальным ЕТ00, изменяющие окраску от вино–красной к синей; мурексид и др.

Индикаторы обладают различной чувствительностью, т.е. их окрашенные соединения с ионами кальция и магния возникают при различных, но определенных для данного индикатора и для выбранных условий концентрациях этих ионов (табл.1.1). Например, эриохром черный Т образует окрашенное соединение с кальцием при концентрации этого иона около 7 мкг – экв/л; по отношению к ионам магния этот индикатор более чувствителен, и окраска возникает уже при 4 – 5 мкг-экв/л.

Чувствительность индикатора при определении жесткости Трилоном Б

ИндикаторЧеткая окраска отмечается при концентрации, мкг-экв/лЗначение рН
Са 2+Мg 2+
Эриохром черный Т74 – 58 – 10
Кислотный хром темно-синий219 – 10
Кислотный хром синий К218 – 10
Кислотный однохром синий419 – 10
Мурексид110

В таблице 1.1 приведены концентрации ионов, при которых окраска изменяется достаточно четко и при титровании визуально хорошо отмечается.

В то же время, если взять ряд растворов с различной концентрацией магния, например 0; 0,2; 0,5; 0,7; 1,0; 1,5 мкг – экв/л, то при добавлении к таким растворам индикатора хром темно–синего или хром синего К визуально можно различить разницу в оттенках получающихся окрасок.

Таким способом можно определять визуальным колориметрированием малые величины жесткости. Для повышения чувствительности следует только предварительно превратить кальциевую жесткость в магниевую. Это можно выполнить, добавляя в анализируемую жидкость раствор трилоната магния. Поскольку комплекс с кальцием имеет большую прочность (табл.1.1), то будет протекать реакция:

и ионы кальция будут заменены в анализируемой воде ионами магния в эквивалентном отношении.

Устойчивость комплекса существенно зависит от рН раствора. Поэтому комплексонометрическое титрование ведут в заданном интервале рН, используя различные буферные растворы.

Методом комплексонометрии можно определить катионы магния, кальция, цинка, алюминия, бария, свинца и многие другие – более 40 различных катионов. Этот метод широко применяется для определения жесткости воды.

1.6 Методика определения жесткости воды комплексонометрическим методом

1.6.1 Сущность метода

Метод основан на образовании при рН=10±0,2 прочного бесцветного комплексного соединения трилона Б с ионами кальция и магния. В эквивалентной точке титрования все ионы кальция и магния связываются в комплексное соединение трилоном Б, в результате чего происходит изменение окраски индикатора от красной до голубой.

Чувствительность метода составляет 0,5 мг – экв/л при титровании 0,1н

Отбор проб является важной частью анализа, необходимым условием правильности получаемых результатов.

Главные принципы, которые требуется соблюдать при отборе проб воды, состоят в следующем:

1. Проба воды, взятая для анализа, должна отражать условия и место ее отбора. При отборе поверхностных вод необходимо изучить окружающую местность и брать пробы воды выше и ниже спуска сточных вод. Пробы из трубопроводов при наличии штуцера отбирают так, чтобы скорость вытекания воды из трубопровода совпадала со скоростью отбора. Соответственно цели анализа отбирают разовые и смешанные (средние) пробы за определенный период, сливая разовые, взятые из одного и того же места, через равные промежутки времени. Иногда средние пробы отбирают одновременно из разных мест исследуемого объекта и сливают вместе. Окончательный объем средней пробы должен быть пропорционален расходу воды и определяется из условия заданного перечня определений.

2.Объем пробы должен быть достаточным и соответствовать применяемой методике анализа. Для неполного анализа, при котором определяют только несколько компонентов, достаточно отобрать 1 л воды. Для более подробного анализа следует брать 2 л воды.

3. Пробы воды отбирают в стеклянные или полиэтиленовые бутыли с хорошо подобранной пробкой, а при наличии крупных примесей – в жестяные бидоны или банки с широким горлом. Посуду, используемую для отбора проб, необходимо вымыть хромовой смесью и тщательно промыть водопроводной, а затем дистиллированной водой. Перед отбором пробы посуду ополаскивают несколько раз исследуемой водой.

4. Отбор пробы, условия транспортирования и сроки хранения определяются из условий отсутствия изменений в содержании определяемых компонентов или в свойствах воды. Необходимо учесть, что ни консервация, ни фиксация не обеспечивают постоянного состава пробы на продолжительное время.

Целью этих операций является сохранение содержания соответствующего компонента без изменения на время, необходимое для доставки и обработки пробы воды. К анализу следует приступать в кратчайший срок после отбора пробы.

1.6.3 Реактивы и оборудование

Реактивы и материалы:

· трилон Б (фиксанал 0,1н) по ТУ 6-09-2540-87;

· серно – кислый магний MgSO4 (фиксанал 0,1н) ТУ 6-09-2540-87;

· аммиачный буферный раствор;

· индикатор эриохром черный Т или кислотный хром темно – синий ч.д.а. ТУ 6-09-3870-87Е;

· сернистый натрий 9 – водный ч.д.а., Na2S ГОСТ 2053-77.

· Трилон Б 0,05н: раствор готовят из 0,1н трилона Б, приготовленного из фиксанала, разбавлением его в 20 раз. Для этого 50 мл трилона Б 0,1н переносят в мерную колбу на 100 мл и доводят до метки обессоленной воды. При отсутствии фиксанала берут навеску 18,613 г. трилона Б и растворяют в мерной колбе на 1000 мл. Устанавливают титр трилона Б по фиксаналу 0,1н MgSO4. Пипеткой отбирают 10 мл 0,1н MgSO4 в коническую колбу, добавляют 90 мл обессоленной воды, 5 мл аммиачно – буферного раствора, 5 – 7 капель индикатора кислотного хром темно – синего (эриохром черного, хромогена) и титруют раствором трилона Б до голубого цвета. Должно пойти 20 мл трилона Б

· Аммиачный буферный раствор: 20 г NH4Cl растворить в 500 мл воды, добавить 80 мл концентрированного аммиака NH4OH и довести объем до 1000 мл.

· Индикаторы кислотный хром темно – синий или эриохром черный Т: 0,5 г индикатора растворяют в 20 мл аммиачно – буферного раствора и доводят объем до 100 мл этиловым спиртом.

1.6.4 Проведение анализа

Отобрав определенный объем анализируемой воды (обычно 100мл) в коническую колбу, вводят в нее 5 мл аммиачной буферной смеси, несколько капель индикатора и титруют окрашенную в розовый или фиолетово – розовый цвет жидкость раствором трилона Б. Титрование ведут медленно, по каплям, так как образование трилонатных комплексов происходит не мгновенно. Прибавление титранта, т.е. раствора трилона Б, ведут до наиболее четкого изменения цвета. Здесь необходима, как говорят, «ститровка» всего коллектива данной лаборатории. Дело в том, что резкое «от одной капли» изменение окраски титруемой жидкости происходит только при работе с 0,1н и 0,01н растворами трилона Б. Применение более разбавленных растворов создает не резкое, а постепенное изменение окраски; на это требуется, например, от трех до пяти капель 0,002н раствора трилона Б. Вследствии этого необходимо выработать по возможности единое мнение о той окраски, при которой следует считать титрование законченным. Для этого в ряд конических колб вливают по 100 мл дистиллированной обессоленной воды, добавляют в каждую колбу по 2 мл раствора сернокислого магния (MgSO4) конц

1 мг-экв/л и по 5 мл аммиачной буферной смеси. Затем в первую колбу вводят 0,95 мл 0,002н раствора трилона Б, т.е. с явным недостатком, а в каждую следующую на одну каплю больше, чем в предыдущую. Например, 0,95; 0,98; 1,01; 1,04; 1,07; 1,10 мл (если объем капли 0,03мл). Жидкость в последней колбе будет явно перетитрована, т.к. 1 мл 0,002н раствора трилона Б содержит 2 мкг – экв вещества, т.е. такое же количество, что и 2 мл магнезиального раствора. Составив все колбы в ряд, решают, где возникает наиболее четко визуально – определенная разница окрасок. До этого изменение цвета в дальнейшем и ведут титрование. Следует лишь иметь ввиду, что переход окраски отмечается несколько различно в зависимости от освещения. Наиболее четко этот переход заметен при естественном дневном освещении, менее отчетливо при обычном электрическом и хуже всего при лампах «дневного света». Из индикаторов четче всего переход окраски при работе с эриохром черным ЕТ00, но этот индикатор, к сожалению, и наименее чувствителен.

Стандартизация раствора трилона Б. Определение общей жесткости воды.

Комплексонометрия – титриметрический метод анализа, основанный на реакциях комплексообразования определяемых ионов металлов с некоторыми органическими веществами, называемыми комплексонами.

Комплексоны – это аминополикарбоновые кислоты и их производные (соли).

Реакции комплексообразования ионов металлов с комплексонами протекают быстро и стехиометрически количественно.

В титриметрическом анализе широко используется один из представителей класса комплексонов – динатриевая соль этилен диаминтетрауксусной кислоты ( Na 2 H 2 ЭДТА). Этот комплексон часто называют также трилоном Били комплексоном III:

Трилон Б со многими катионами металлов образует прочные растворимые в воде внутрикомплексные соединения (хелаты). При образовании хелата катионы металла замещают два атома водорода в карбоксильных группах трилона Б и образуют координационные связи с участием атомов азота аминогрупп.

Образование комплексного соединения можно представить схемой:

Me 2+ + H2ЭДТА 2- ® [MeЭДТА] 2- + 2H +

Точку эквивалентности в процессе комплексонометрического титрования устанавливают с помощью металлохромных индикаторов, которые образуют с титруемыми ионами металлов растворимые окрашенные комплексные соединения, устойчивость которых меньше, чем устойчивость комплексных соединений тех же катионов с трилоном Б.

Поэтому для более полного протекания реакций комплексообразования (связывания образующихся ионов Н + ) к исследуемому раствору при титровании добавляют аммиачный буферный раствор (NH4OH + NH4Cl), рН » 9.

В данной работе используется один из универсальных металлохромных индикаторов ˗ эриохром черный Т.

При рН= 7-11 анион этого индикатора (HInd 2- ) имеет синюю окраску. С катионами металлов (Ca 2+ , Mg 2+ , Zn 2+ и др.) в слабощелочном растворе (рН= 8-10) он образует комплексные соединения винно-красного цвета по схеме:

Me 2+ + HInd 2- ® MeInd – + H +

Кн([CaInd] – ) = 3,9 . 10 -6 Кн([MgInd] – ) = 1,0 . 10 -7

При титровании исследуемого раствора трилоном Б эти комплексные соединения разрушаются, так как ионы металла связываются трилоном Б в более прочный комплекс, а освобождающиеся анионы индикатора переходят в раствор, сообщая ему синюю окраску:

Читайте также:  Страшны ли моногенеи? Про кожных сосальщиков, но не гиродактилусов, у каламоихтов и полиптерусов, а также о том, как бороться с гиродактилусами

MeInd – + H2ЭДТА 2- ® [MeЭДТА] 2- + HInd 2- + H +

винно-красный бесцветный бесцветный синий

Кн([CaЭДТА] 2- ) = 2,7 . 10 -11 Кн([MgЭДТА] 2- ) = 2,0 . 10 -9

Появление синей окраски свидетельствует об окончании титрования (точке эквивалентности).

Стандартизация раствора трилона Б

Так как ион металла при комплексообразовании замещает в трилоне Б два иона водорода, то молярная масса эквивалента трилона Б равна половине его молярной массы:

Порядок выполнения работы

Стандартизацию раствора трилона Б можно проводить по титрованному раствору сульфата магния или хлорида кальция.

1. Ополоснуть и заполнить бюретку раствором трилона Б.

2. В колбу для титрования из общей бюретки отмерить точный объем 10 мл рабочего раствора сульфата магния. Добавить 25-30 мл дистиллированной воды.

3. Мерным цилиндром прилить в колбу 5-10 мл аммиачного буферного раствора и на кончике шпателя внести в раствор сухой индикатор – эриохром черный Т.

4. Медленно титровать раствор сульфата магния раствором трилона Б до перехода винно-красной окраски раствора в синюю (без фиолетового оттенка).

5. Результаты титрования записать в таблицу. Повторить титрование до получения сходящихся результатов.

6. Рассчитать молярную концентрацию эквивалента и титр трилона Б.

Форма лабораторного отчета

Лабораторная работа № . Дата

“Название лабораторной работы”

Первичный стандарт – СЭ(MgSO4) = 0,0000 моль/л

Определяемое вещество (титрант) – СЭ(Тр.Б) = ?, T(Тр.Б) = ?

Индикатор – эриохром черный Т

Условия титрования – (рН среды, нагревание и т.д.)

Уравнение реакции (в молекулярной и ионно-молекулярной формах):

№ опытаV(MgSO4), млV(Тр.Б), мл
1.10,00
2.10,00
3.10,00

Определение общей жесткости воды

Общая жесткость воды (общее содержание ионов кальция и магния) определяется по методу комплексонометрии.

Порядок выполнения работы

1. Получить у лаборанта мерную колбу с контрольным раствором жесткой воды. Номер колбы и ее объем записать в тетрадь. Довести объем раствора дистиллированной водой до метки, закрыть колбу пробкой и хорошо перемешать.

2. Отобрать в коническую колбу пипеткой с дозатором 10 мл приготовленной жесткой воды (для образцов водопроводной воды используют пипетки объемом 100 мл или 50 мл) и долить 25-30 мл дистиллированной воды.

3. Добавить цилиндром 5-10 мл аммиачного буферного раствора, и, если нужно, 25-30 мл дистиллированной воды.

4. На кончике шпателя внести в раствор сухой индикатор – эриохром черный Т.

5. Медленно титровать жесткую воду рабочим раствором трилона Б до перехода винно-красной окраски раствора в синюю.

6. Повторить титрование до получения сходящихся результатов.

7. Результаты эксперимента записать в таблицу, вычислить общую жесткость воды и относительную ошибку определения Жобщ. Теоретическое значение Жобщ. получите у преподавателя.

Форма лабораторного отчета

Лабораторная работа № . Дата

“Название лабораторной работы”

Аналитическая задача №____

Cтандартный раствор – СЭ(Тр.Б) = 0,0000 моль/л

Определяемое вещество (титрант) – СЭ(солей/Ме Х+ ) = ?,

Индикатор – эриохром черный Т

Условия титрования – (рН среды, нагревание и т.д.)

Уравнение реакции (в молекулярной и ионно-молекулярной формах):

№ опытаV(воды), млV(Тр.Б), мл
1.10,00
2.10,00
3.10,00

Вопросы для самоподготовки

1. Метод комплексонометрии.

2. Комплексоны. Принцип действия.

3. Металлохромные индикаторы.

Задачи и упражнения

1. Вычислить концентрацию ионов Нg 2+ в 0,4 M растворе К2[Hg(SCN)4] в присутствии 0,8 М КSСN.

2. Вычислить концентрацию ионов Сu 2+ в 0,8 М растворе [Сu(NH3)4]Cl2 в присутствии 0,1 М3.

3. Вычислить концентрацию Fe 3+ и в 0,2 М растворе K3[FeF6] в присутствии 0,1 М KF.

4. Выполнить расчет константы равновесия и установите, возможно ли протекание следующих реакций:

5. На титрование 40,0 мл жесткой воды пошло 2,9 мл 0,1234 н раствора трилона Б. Найти постоянную жесткость воды, если временная жесткость воды равна 5,6 ммоль/л.

6. На титрование 10,0 мл раствора MgCl2 пошло 3,3 мл 0,1212 н раствора трилона Б. Найти массу ионов Mg 2+ в 1200 мл раствора.

7. На титрование 25,0 мл раствора FeCl3 пошло 15,2 мл 0,0500 н раствора трилона Б. Найти массу ионов Fe 3+ в 200 мл раствора.

8. На титрование 100 мл раствора CaCl2 пошло 8,4 мл 0,0840 н раствора трилона Б. Найти массу ионов Ca 2+ в 1600 мл раствора.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 9

Дата добавления: 2018-11-24 ; просмотров: 545 ;

Урок по аналитической химиии “Определение общей жесткости воды методом комплексонометрии”

Разделы: Химия

Данный урок – лабораторная работа разработан по предмету “Аналитическая химия” для обучающихся по профессии “Технология продукции общественного питания”. В ходе лабораторной работы в основе определения общей жесткости воды используется один из методов титриметрического анализа – комплексонометрический.

Вода является универсальным растворителем на планете Земля. Как в загородных домах, так и в городе в квартирах с централизованным водопроводом существует проблема жесткой воды. Жесткость воды зависит от наличия в ней солей кальция и магния. Жесткость воды является характеристикой конкретного источника водоснабжения и не изменяется в процессе подготовки питьевой воды к централизованному водоснабжению. Как определить степень жесткости воды?

Цель: повторить основные понятия, используемые в титриметрическом анализе; научить определять общую жесткость воды комплексонометрическим методом; закрепить навыки работы с лабораторным оборудованием; развивать вычислительные навыки; воспитывать чувство ответственности и дисциплинированности при выполнении практической работы.

Оборудование: конические колбы, мерные круглодонные колбы, бюретки для титрования, реактивы: трилон Б, индикатор эриохром черный Т, водопроводная вода, аммиачно-буферная смесь; таблицы, инструкционные карты.

I. Организационный момент

II. Актуализация знаний учащихся

Сегодня на уроке мы с Вами будем говорить о самом замечательном веществе на планете Земля – воде.

Вы, как будущие технологи общественного питания, будете использовать питьевую воду не только в быту, но и в своей профессиональной деятельности.

В Старом Осколе питьевая вода поступает в город из 14 водозаборов, расположенных в разных частях города и района.

1. Одинакова ли питьевая вода по своим свойствам? (нет)

2.Чем она отличается? (содержанием различных веществ – жесткостью)

Абсолютно чистой воды в природе не существует. Она всегда содержит различные примеси как в растворенном, так и во взвешенном состоянии. От концентрации и природы этих примесей зависит пригодность воды для бытовых и промышленных нужд.

3.Что такое жесткость воды?

Жесткость воды определяется содержанием в ней растворимых солей магния, кальция, гидрокарбонатов, сульфатов, хлоридов.

4. Какие виды жесткости воды Вы знаете?

Жесткость временная (карбонатная) обусловлена содержанием гидрокарбонатов кальция и магния.

Жесткость постоянной (некарбонатной) обусловленна присутствием в воде хлоридов, сульфатов и других солей магния и кальция.

Общая жесткость воды представляет сумму жесткости карбонатной и некарбонатной.

5. Почему нежелательно использовать жесткую воду в быту?

Жесткая вода образует плотные слои накипи на внутренних стенках паровых котлов и кипятильников, в ней плохо развариваются пищевые продукты, при стирке белья в жесткой воде расходуется больше мыла.

III. Изучение нового материала

Тема нашего урока “Определение общей жесткости воды комплексонометрическим методом”. Запишем ее в тетради.

В ходе урока мы должны научиться практическим путем определять общую жесткость воды, используя титриметрический анализ, в частности комплексонометрический метод.

Вспомним основы комплексонометрического метода анализа.

1. В чем состоит сущность комплексонометрического метода?

Сущность комплексонометрического метода состоит в образовании комплексных соединений анализируемых катионов с органическими реагентами – комплексонами.

2.Что такое титрование?

Титрование – постепенное добавление раствора известной концентрации до достижения точки эквивалентности.

3. Что такое точка эквивалентности?

Точка эквивалентности – момент окончания реакции, т.к. вещества реагируют между собой в эквивалентных количествах.

4. С помощью чего устанавливают точку эквивалентности? (индикатора)

5. Что такое индикатор?

Индикаторы – вещества, при помощи которых устанавливают момент эквивалентности между взаимодействующими растворами.

6. Что такое стандартный (рабочий) раствор?

Стандартный раствор – раствор с точно установленной концентрацией, используемый для титриметрических измерений.

7. Какие правила техники безопасности необходимо соблюдать при выполнении практической работы?

Правила техники безопасности при работе со стеклянной посудой; жидкостями и сыпучими, а также ядовитыми веществами.

Работу выполняем по парам. На столах имеются инструкционные карты.

IV. Выполнение практической работы

Работу выполняем по парам. На столах имеются инструкционные карты.

Цель работы: определить общую жесткость воды методом комплексонометрии.

Оборудование: бюретки, мерный цилиндр, мерные круглодонные колбы, конические колбы, цилиндры, воронки, шпатель; реактивы: раствор Трилона Б, эриохром черный Т (сухой), аммиачно-буферная смесь, водопроводная вода.

1. Мерной колбой отмерить 100 мл исследуемой Н2О и перелить ее в коническую колбу.

2. Добавить к воде 5 мл аммиачно-буферной смеси, затем 7-8 капель спиртового раствора индикатора эриохром черного Т или щепотку его смеси с NaCl или KCl (сухую).

3. Тщательно перемешать, раствор окрасится в винно-красный цвет.

4. Смесь оттитровать 0,05 Н раствором Трилона Б. К концу титрования раствор Трилона Б добавлять по каплям, встряхивая смесь в колбе после добавления каждой капли.

5.Титрование можно считать законченным если после добавления очередной капли окраска раствора приобретает синий цвет с зеленоватым оттенком и с добавлением лишней капли раствора комплексона не изменяется.

6. Определить объем трилона Б, израсходованного на титрование.

7.Титрование повторить 2-3 раза и для расчета взять среднее значение.

V1V2V3Vср

8. Произвести расчет общей жесткости воды.

Величину общей жесткости воды (Ж) в мг*экв/л вычисляют по формуле:

Жо =N х V х 1000,
V1

где N – нормальность раствора трилона Б, г-экв/л;

V – объем раствора трилона Б, мл;

V1 – объем воды, мл.

9. Сделайте вывод о типе воды, пользуясь данными значениями жесткости воды.

Типы воды (по жесткости):

  • Очень мягкие – 0-1,5 мг-экв/л;
  • Мягкие – 1,5- 3,0 мг-экв/л;
  • Среднежесткие – 3,0- 4,5 мг-экв/л;
  • Довольно жесткие – 4,5 – 6,5 мг-экв/л;
  • Жесткие – 6,5 – 11,0 мг-экв/л;
  • Очень жесткие – свыше 11,0 мг-экв/л.

V. Подведение итогов работы

Сегодня на уроке мы практическим путем определили общую жесткость воды. Водопроводная вода, которую мы используем, является среднежесткой.

Какие способы устранения жесткости Вы знаете?

Способы устранения жесткости воды:

  • Карбонатная (временная) жесткость – кипячение; добавление известкового молока или соды.
  • Некарбонатная (постоянная) жесткость – добавление соды.

Ссылка на основную публикацию