Определение общей жесткости природной воды. Природная вода содержит различные количества растворенных солей и газов

Природная вода содержит различные количества растворенных солей и газов. Свойство природной воды, зависящее от наличия в ней преимущественно солей кальция и магния, называется жесткостью. Суммарное содержание этих солей в воде называют общей жесткостью. Общая жесткость подразделяется на карбонатную, обусловленную концентрацией гидрокарбонатов (и карбонатов при рН >8,3) кальция и магния, и некарбонатную – концентрацией в воде кальциевых и магниевых солей сильных кислот. Карбонатная жесткость составляет до 70–80 % от общей жесткости. При кипячении воды гидрокарбонаты переходят в карбонаты, выпадающие в осадок.

Ca(HCO₃)₂ = CaCO₃¯ + H₂O + CO₂­

Mg(HCO₃)₂ = MgCO₃¯ + H₂O + CO₂­

Поэтому карбонатную жесткость отождествляют с временной или устранимой. Остающаяся после кипячения жесткость – постоянная. Жесткость воды измеряется в миллимолях эквивалентов Са и Mg в 1 литре (ммоль/л), и изменяется в широких пределах: мягкая вода – меньше 4, средней жесткости – 4 ÷ 8, жесткая – 8 ÷ 12, очень жесткая – выше 12.

Жесткость относится к обобщенным показателям качества природной и питьевой воды. Согласно санитарным нормам, она не должна превышать 7,0 ммоль/л. Вода для паровых котлов должна быть более мягкой, остаточная жесткость её после умягчения £ 0,3 ммоль/л. Это необходимо для предотвращения образования накипи в паровых котлах, отопительных приборах и предотвращения перегрева металлических поверхностей. Использование жесткой воды затрудняет стирку, ухудшает качество тканей вследствие осаждения солей высших жирных кислот. В жесткой воде плохо развариваются мясо и овощи, поскольку соли кальция образуют с белками нерастворимые соединения. Магниевая жесткость придает воде горечь и оказывает послабляющее действие на кишечник. Поэтому одной из стадий водоподготовки является умягчение воды с использованием химических реагентов (Na₂CO₃, Na₃PO₄ и др.) и ионообменных смол.

Для определения временной жесткости часто используют результаты кислотно-основного титрования при определении карбонатной щелочности с индикатором метиловым оранжевым до рН ~ 4. Общую жесткость определяют комплексонометрическим титрованием с индикатором типа эриохром черный Т при рН 9,3–9,5 в присутствии аммиачного буферного раствора.

При определении Са²⁺ и Mg²⁺ в воде последовательность протекающих реакций можно представить на примере Са²⁺ следующими уравнениями:

Са²⁺ + Нind^2– ↔ СаInd^– + Н⁺.

синий красный

Са²⁺ + H₂Y^2– ↔ СаY^2– + 2Н⁺

СаInd^– + H₂Y^2– + 2ОН^– ↔ СаY^2– + Нind^2– + 2Н₂О.

красный синий

Стандартизация рабочего раствора трилона Б
по стандартному раствору сульфата магния

Ход анализа. Отбирают пипеткой 15,00 мл (V_п) стандартного 0,05000 М раствора соли MgSO₄×7H₂O в колбу для титрования, разбавляют дистиллированной водой примерно до 50 мл. Затем добавляют 5 мл аммиачной буферной смеси, щепотку сухого, смешанного с NaCl индикатора эриохром черный Т до хорошо заметной, но не очень темной винно-красной окраски и титруют из бюретки рабочим раствором трилона Б (~0,05 М) до перехода окраски раствора в синюю (без красноватого оттенка). Определение повторяют не менее трех раз и рассчитывают концентрацию трилона Б: