Жесткости воды

Определение жесткости воды имеет большое практическое значение и очень широко применяется в технике и промышленности.

Жесткость воды возникает в результате растворения в ней солей кальция и магния. В зависимости от состава солей различают временную (бикарбонатную) и постоянную жесткость. Жесткость воды выражается числом миллимолей растворимых солей кальция и магния в 1 литре воды (ммоль/л).

Бикарбонатная (временная) жесткость обусловлена присутствием в воде бикарбонатов кальция и магния: Ca(HCO₃)₂ и Mg(HCO₃)₂. Она почти полностью устраняется при кипячении воды, так как растворимые бикарбонаты при этом разлагаются с образованием нерастворимых карбонатов кальция и магния и гидроксокарбонатов магния:

Сa(HCO₃)₂ ® ¯CaCO₃ + CO₂ ­ + H₂O

Mg(HCO₃)₂ ® ¯MgCO₃ + CO₂­ + H₂O

2 Mg(HCO₃)₂ ® ¯(MgOH)₂CO₃ + 3 CO₂ ­ + H₂O

Постоянная жесткость воды обусловлена присутствием в ней преимущественно сульфатов и хлоридов кальция и магния и при кипячении не устраняется.

Сумма величин временной и постоянной жесткости составляет общую жесткость воды: Ж_общ.(Н₂О) = Ж_вр. + Ж_пост.

Существуют различные способы определения жесткости воды: определение временной жесткости с помощью метода нейтрализации; комплексонометрический метод определения общей жесткости.

Бикарбонатная жесткость воды определяется титрованием воды раствором соляной кислоты в присутствии метилового оранжевого, так как рН в точке эквивалентности находится в области перехода окраски этого индикатора.

Сa(HCO₃)₂ + 2 HCl ® CaCl₂ + 2 H₂CO₃

Mg(HCO₃)₂ + 2 HCl ® MgCl₂ + 2 H₂CO₃

До начала титрования рН раствора бикарбонатов кальция и магния больше 7 за счет гидролиза солей с участием аниона слабой кислоты. В точке эквивалентности раствор имеет слабокислую реакцию, обусловленную диссоциацией слабой угольной кислоты:

Н₂СО₃ D НСО₃^- + Н⁺

Порядок выполнения работы

1. Отберите в коническую колбу пипеткой 100 мл исследуемой водопроводной воды или 10 мл приготовленной жесткой воды и добавьте 2-3 капли метилоранжа.

2. Оттитруйте воду рабочим раствором HCl до оранжевой окраски индикатора. Титрование повторите до получения сходящихся результатов. Результаты титрования запишите в таблицу (см. образец в лаб. раб 1).

3.Вычислите молярную концентрацию эквивалента солей Ca²⁺ и Mg²⁺ в воде:

4. Вычислите временную жесткость воды:

Жвр.(Н₂О) = С_Э(солей) · 1000,(ммоль/л)

5. Вычислите относительную ошибку определения Жвр.

Лабораторная работа № 3