Жорсткість Твердість води

Під твердістю води розуміють особливі властивості води, зумовлені присутністю солей кальцію та магнію. Твердість води вимірюється мг-еквівалентами у літрі. Розрізняють 5 видів твердості води: загальну, усувану (або тимчасову), неусувану (або постійну), карбонатну та некарбонатну (або залишкову). Загальна твердість обумовлена розчинністю всіх солей кальцію та магнію.

Іони кальцію надходять у воду при розчиненні вапняку CaCO₃ під дією вуглекислоти, що знаходиться у воді, а також при вилуговуванні водою гіпсу CaSO₄. Джерелом іонів магнію є доломіти,що розчиняються у воді у присутності вуглекислоти:

CaMg (CO₃)₂ + 2CO₂ + 2H₂O ↔ Ca²⁺ + Mg²⁺+ 4HCO₃^-

Усувана твердість води пов‘язана з присутністю гідрокарбонатних іонів і показує, наскільки зменшилась загальна твердість після довгого кипіння води:

t^о

Ca (HCO₃)₂↔ CaCO₃ + H₂O + CO₂

^накип

Неусувана твердість води визначається різницею між загальною та усуваною твердістю. Вона зумовлена присутністю сульфатів, хлоридів та нітратів кальцію та магнію. Карбонатна твердість обумовлена кількістю іонів кальцію та магнію, еквівалентних кількості CO₃^2- та HCO₃^- іонів. Проте, карбонатна твердість не може бути більша за загальну. Тому, якщо вміст у воді іонів CO₃^2- та HCO₃^- більше, ніж загальна твердість води (лужні води), то карбонатну твердість прирівнюють загальній. Залишкова (некарбонатна) твердість води дорівнює різниці між загальною та карбонатною.

Загальна твердість води визначається комплексонометрічним методом, тобто тітруванням води розчином трилону Б. Трилон Б (комплексон Б - динатрієва сіль етилендіамінтетраоцтової кислоти) - утворює з іонами дво- та тривалентних металів міцні комплекси. Якщо у розчин, де іони Ca ²⁺ та Mg²⁺ ввести індикатор еріохром чорний (ЕТ-ОО), то розчин забарвлюється у винно-червоний колір. При додаванні трилону до цього розчину, він зв‘язує катіони у більш міцні комплекси, відбираючи їх від індикатора.

Коли всі іони Ca ²⁺ та Mg ²⁺ зв‘язані трилоном, колір розчину змінюється на блакитний. Визначенню загальної твердості води заважає присутність у воді іонів заліза, міді, алюмінію та цинку.

Для зменшення їх впливу проби води розводять дистильованою водою, а також додають маскуючі добавки (розчин Na₂S в разі присутності міді та цинку, триетаноламін в разі присутності значних кількостей заліза).

Необхідні хімічні реактиви та обладнання:

амоніаковий буфер (рН-10)

індикатор "еріохром чорний"

розчин трилону Б

дистильована вода

конічна колба

Х і д а н а л і з у. У конічну колбу відміряють піпеткою 25мл досліджуваної води, додають 50мл дистильованої води, 5мл амоніакового буферу (рН-10) та на кінчику лопатки суху суміш індикатору "еріохром чорний". Розчин перемішують та тітрують розчином трилону Б до переходу забарвлення з винно-червоного до синього. Кінець тітрування краще визначається, коли поруч стоїть перетітрована проба.

Розрахунок загальної твердості

мг-екв/л

де V₁ - об‘єм розчину трилону Б, що витратили на тітрування загальної твердості,мл;

N - нормальність розчину трилону Б;

V₀ - об‘єм води, що взяли на аналіз,мл.

Визначення кальцію

Визначення кальцію у природних водах проводять методом комплексонометричного тітрування з індикатором мурексидом (амонієва сіль пурпурової кислоти). Іони Ca²⁺при pH > 11 утворюють з мурексидом малодисоційований комплекс, забарвлений у рожевий колір.

При тітруванні розчином трилону Б останній зв‘язує іони кальцію у більш міцний комплекс, а індикатор при цьому вивільняється. В кінцевій точці тітрування розчин змінює колір на фіалковий (колір вільного індикатору).

Необхідні хімічні реактиви та обладнання:

2 % розчин їдкого натру

індикатор мурексид

розчин трилону Б

дистильована вода

конічна колба

Х і д а н а л і з у. У конічну колбу відміряють стільки досліджуваної води та стільки дистильованої, скільки брали при визначенні загальної твердості, додають 2мл 2-н розчину їдкого натру (pH>11) та на кінчику лопатки індикатор мурексид. Суміш тітрують трилоном Б, інтенсивно перемішуючи, поки забарвлення його не зміниться з рожевого на фіалковий.

Розрахунок вмісту іона кальцію:

[Ca²⁺] мг-екв/л ^. 20,04 (мг/л)