Zuzanna Kowalska
Marek Makowiecki
Mateusz Kujawa
Twardość ogólna – zużycie określonych ilości mydła bez wytwarzania piany. Przyczyna powstawania piany: obecność jonów, ok. magnezu, wapnia, które z mydłem
tworzą nierozpuszczalne mydła magnezowe, wapniowe.
Twardość ogólną wody nazywa się również twardością wody surowej (nie gotowanej)
Magnez i wapń – główne składniki wody powodujące jej twardość.
Twardość ogólna
Twardość przemijająca Twardość stała
wywołana obecnością wodorowęglanów twardość wody pozostająca po
wapnia i magnezu. Podczas ogrzewania wody przegotowaniu.
Zachodzą reakcje chemiczne, które naruszają
równowagę węglanowo-wapniową oraz
rozpuszczają się CaCO3 i Mg(OH)2
(przyczyna tworzenia się kamienia kotłowego).
Podział ze względu na skład chemiczny soli wapnia i magnezu
Twardość węglanowa Twardość niewęglanowa
Jednostka twardości – twardość wyraża się w stopniach lub miligramorównoważnikach (milivalach) tlenków wapnia i magnezu w 1dm3.
Twardość w wodach naturalnych:
- wody opadowe są bardzo miękkie, twardość bliska zeru
- wody słodkie głównie twardość wapniowa
- wody powierzchniowe, potoki górskie mała twardość
- wody podziemne mają większą twardość od wód powierzchniowych
Metody oznaczania twardości ogólnej (Twog.), wapniowej (TwCa) i magnezowej (Twmg):
- miareczkowa kompleksometryczna, typ wersenianowa (EDTA)
- absorpcja spektrometrii atomowej (ASA)
- chromatrograficzna (ICP)
Badanie twardości ogólnej – do kolby stożkowej o pojemności 250cm3 odmierzamy pipetą próbkę wody o objętości 50cm3. W następującej kolejności dodajemy: 2cm3 roztworu buforowego, 1cm3 1% roztworu chlorowodorku hydroksyloaminy, 0,1cm3 5% roztworu siarczku sodu oraz ok. 0,05g mieszaniny czerni eriochromowej. Próbka powinna zabarwić się na kolor czerwony/fioletowy. Następnie jednocześnie mieszamy i miareczkujemy roztworem EDTA do uzyskania próbki o kolorze niebieskim/błękitnym.
Badanie z błędem pomiarowym: ilość dodanego EDTA=14,2cm3
X=5,68 mval/dm3 (a=14,2cm3, V=50cm3) woda średnio twarda
Badanie bez błędu pomiarowego: ilość dodanego EDTA=16,8cm3
X=6,72 mval/dm3 (a=16,8cm3, V=50cm3) woda średnio twarda
Badanie twardości wapniowej – do kolby stożkowej o pojemności 250cm3 odmierzamy pipetą 50cm3 badanej wody. W następującej kolejności dodajemy: 3cm3 24% KOH (roztwór alkalizujący) oraz 0,2g kalcesu. Próbka powinna zabarwić się na kolor czerwony/fioletowy. Następnie jednocześnie mieszamy i miareczkujemy roztworem EDTA do uzyskania próbki o kolorze niebieskim/błękitnym.
Badanie bez błędu pomiarowego: ilość dodanego EDTA=12,8cm3
X=102,6 mgCa/dm3 (a=12,8dm3, V=50cm3)
X1=256,5 CaCO3/dm3
Kwasowość – zdolność wody do zobojętniania dodawanych do niej mocnych zasad mineralnych lub węglanowych wobec umownych wskaźników. Może występować jednocześnie z zasadowością (wody o wysokiej twardości i dużej zawartości ditlenku węgla).
Kwasowość wód naturalnych może być spowodowana obecnością:
- wolnego ditlenku węgla
- słabych i mocnych kwasów mineralnych
- słabych kwasów organicznych
- produktów hydrolizy soli mocnych kwasów i słabych zasad
Kwasowość
Kwasowość mineralna Kwasowość ogólna
ilościowy wskaźnik zawartości mocnych ilościowy wskaźnik zawartości mocnychkwasów, oznaczany przez miareczkowanie kwasów i soli mocnych kwasów i słabych
próbki mocną zasadą do pH=4,5 wobec zasad, oznaczany przez miareczkowanie
oranżu metylowego lub potencjometrycznie. Próbki mocną zasadą do pH=8,3 wobec
fenoloftaleiny lub potencjometrycznie.
Zasadowość – zdolność wody do zobojętniania mocnych kwasów mineralnych wobec umownych wskaźników. Właściwość tę nadają wodzie obecne w niej głównie węglany, wodorowęglany i wodorotlenki. Zasadowość ma istotne znaczenie przy ocenie wody do celów gospodarczych i przemysłowych.
Różnica pomiędzy zasadowością a twardością ogólną nazywa się zasadowością alkaliczną i spowodowana jest przez kwaśne węglany lub węglany potasowe i sodowe.
Zasadowość
Zasadowość mineralna Zasadowość ogólna
ilościowy wskaźnik zawartości jonów ilościowy wskaźnik zawartości jonów węgla-
wodorotlenkowych i węglanowych, oznaczany nowych, wodorowęglanowych i innych anio-
przy miareczkowaniu próbki mocnym kwasem nów pochodzących z dysocjacji soli słabych
do pH=8,3 wobec fenoloftaleiny jako kwasów i mocnych zasad, oznaczany przez
wskaźnika lub potencjometrycznie. Miareczkowanie próbki mocnym kwasem do
pH=4,5 wobec oranżu metylowego lub potencjometrycznie.
Zakres występowania kwasowości i zasadowości w wodach naturalnych w zależności od pH.
Zasadowość ogólna
Zasadowość mineralna
pH
4,5 8,3
Kwasowość mineralna
Kwasowość ogólna
Metody oznaczania kwasowości i zasadowości:
- miareczkowa potencjometryczna
- miareczkowa wobec wskaźników
Doświadczenie na kwasowość/zasadowość:
- po dodaniu oranżu zrobił się kolor żółty
- Po dodaniu fenoloftaleiny kolor czerwony/różowy (środowisko zasadowe >8,3)
Po wykonaniu badania od nowa by sprawdzić dokładnie pH – dodanie tylko fenoloftaleiny i otrzymaliśmy kolor różowy.
a) następnie dodajemy HCl 0,1N –5,3cm3 zasadowość mineralna=5,3 mval/dm3
b) do tej próbki dodajemy oranż (3krople) - zabarwia się na żółto, dodajemy HCl (4,6cm3) – zabarwia się na pomarańczowo zasadowość ogólna=4,6 mval/dm3
Zasadowość dla twardości:
1 – a=0 KWm=0
2 – b=6,3cm3 HCl KWog=
zuzia881