Лабораторная работа № 15. Определение жесткости воды

Цель работы: освоить методику определения карбонатной и общей жесткости воды.

Жесткость воды зависит от присутствия в ней растворенных солей щелочных металлов кальция и магния. В некоторых случаях жесткость обусловлена присутствием солей закисного железа, марганца, алюминия. Увеличение жесткости воды может зависеть от загрязнения ее органическими веществами, при распаде которых образуется углекислота, способствующая выщелачиванию из почвы солей жесткости кальция и магния.

Различают четыре вида жесткости: общую, карбонатную, устранимую и постоянную.

Общая жесткость – жесткость сырой воды, обусловленная всей суммой солей кальция и магния.

Карбонатная жесткость – жесткость сырой воды, обусловленная растворенными в ней гидрокарбонатами и карбонатами кальция и магния.

Устранимая жесткость – жесткость воды, устраняемая при кипячении, обуславливается содержанием двууглекислых солей кальция и магния, которые при кипячении воды разлагаются и превращаются в нерастворимые углекислые соли.

Постоянная жесткость – жесткость воды после одночасового кипячения, в которой остаются хлориды, сульфаты, частично карбонаты кальция и магния.

Жесткость воды выражается в миллиграмм-эквивалентах на 1 литр воды. Один миллиграмм-эквивалент жесткости соответствует содержанию 28 мг окиси кальция (или 20,16 мг окиси магния на 1 л). Если расчеты произвести только по количеству кальция или магния, то 1 мг/экв жесткости соответствует содержанию 20,04 мг кальция или 12,16 мг магния на 1 л воды, где 20,04 и 12,16 – эквивалентные веса кальция и магния, равные половине их атомных весов.

Жесткость воды можно выражать и в градусах. Один градус жесткости соответствует содержанию 10 мг окиси кальция. Отсюда 1 мг/экв на 1 л жесткости воды равен 2,8⁰ .

Вода имеющая жесткость до 10⁰ (3,5 мг/экв на 1 л), считается мягкой, от10 до 20⁰ (3,5-7 мг/экв на 1 л) – средней жесткости, 20-30⁰ (7-10,5 мг/экв на 1л) – жесткой и свыше 40⁰ (14 мг/экв на 1 л) – очень жесткой. Желательно, чтобы общая жесткость питьевой воды была не выше 30-40⁰ .

Определение карбонатной жесткости

Принцип метода основан на титровании карбонатов соляной кислоты в присутствии индикатора метилового оранжевого. В основе метода лежит следующая реакция:

Ca(HCO₃)₂ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + 2CO₂

Mg(HCO₃)₂ + 2HCl = MgCl₂ + H₂O + 2CO₂

1 мл 0,1-N раствора соляной кислоты, израсходованной на титрование будет соответствовать 2,8 мг окиси кальция.

Посуда и реактивы: 1) 0,1 нормальный раствор соляной кислоты; 2) 1%-ный раствор метилового оранжевого; 3) бюретки на 100 мл; 4) конические колбы емкостью 150 мл; 5) пипетки.

Ход определения: В коническую колбу емкостью 150 мл мерной пипеткой наливают 100 мл исследуемой воды, прибавляют 2-3 капли метилового оранжевого и титруют 0,1 н раствором соляной кислоты, до розового окрашивания. Титрование проводят 2-3 раза и вычисляют среднюю величину. Расчет производят по формуле:

х = (а х 0,1 х 100) / V

где х – карбонатная жесткость, мг/экв на 1 литр; а – количество 0,1 н раствора соляной кислоты в мл, израсходованное на титрование; 0,1 – титр кислоты; V– объем исследуемой воды.