Wstęp
Twardość wody jest niepożądana z tego względu, że podczas gotowania roztworu zawierającego jony Ca2+ i HCO3- osadza się CaCO3 podobnie jak to zachodzi w grotach. Osadzenie się CaCO3 w kotłach przemysłowych powoduje duże kłopoty techniczne i ekonomiczne, bowiem CaCO3, jak większość soli, jest złym przewodnikiem ciepła. Osadzony kamień kotłowy znacznie obniża skuteczność ogrzewania, a czasem kotły mogą zupełnie przestać działać w skutek miejscowego przegrzania.
Twardość wody jest zawsze związana z obecnością jonów wapnia, magnezu lub żelaza (Fe2+). Rozróżnia się jednak dwa rodzaje twardości:
- twardość przemijającą, czyli węglanową, która jest spowodowana obecnością w wodzie jonów HCO3- łącznie z wymienionymi wyżej jonami metali,
- twardość trwałą, czyli niewęglanową, która jest spowodowana obecnością jonów dwudodatnich, lecz brak w niej jest jonów HCO3-. W oby przypadkach twardość przejawia się w wytwarzaniu osadów w reakcji z mydłem.
Doświadczenie 1.
Stwierdzenie obecności wody w związkach nieorganicznych.
Ogrzewając w próbce uwodniony siarczan VI miedzi II odparowuje ze związku woda i zmienia on kolor z niebieskozielonego na biały.
Po wysypaniu zawartości probówki na szkiełko zegarkowe i zalaniu wodą, uwodniony siarczan VI miedzi II powraca do poprzedniej postaci
CuSO4 5H2O CuSO4
Doświadczenie 2.
Wykrywanie obecności niektórych jonów w wodzie naturalnej.
- Wykrywanie chlorków.
Do jednej probówki wlać niewielką ilość badanej wody, do drugiej tyle samo wody destylowanej. Do obu dodać po 10 kropel 0.1 mol/dm3 roztworu AgNO3. Pojawienie się białego osadu lub zmętnienia świadczy o obecności jonów chlorkowych.
AgNO3 + Cl+ AgCl + NO-3
- Wykrywanie obecności jonów siarczanowych.
Do trzech probówek odmierzamy po 5 cm3 wody badanej, destylowanej i wodociągowej. Do probówek tych dodać 2,5 cm3 roztworu HCL o stężeniu 1 mol/dm3 a następnie 2,5 cm3 BaCl2. Dokładnie wymieszać i zanotować czas jaki upłyną od chwili dodania BaCl2 aż do zmętnienia cieczy.
Woda badana: czas ok. 20s, zawartość SO42- ok. 60 (mg/dm3)
Woda wodociągowa: czas ok. 10s, zawartość ok. 84 (mg/dm3)
W wodzie wodociągowej nie występuje.
Doświadczenie 3
A)Oznaczanie twardości wapniowej
Do próbki badanej wody o objętości 100 cm3 dodać 5 cm3 roztworu NaOH o stężeniu 2 mol/dm3 i szczyptę mureksydu, po czym niezwłocznie miareczkować 0,01 mol/dm3 roztworem wersenianu disodowego (EDTA), do zmiany barwy roztworu na ciemnofioletową. Twardość wapniową obliczam ze wzoru:
TCa= vEDTA cEDTA 56,08 [°n]
gdzie
VEDTA– objętość roztworu EDTA [cm3]
CEDTA – stężenie molowe roztworu EDTA [mol/dm3]
Do miareczkowania zużyłem 13,7cm3 EDTA
B) Oznaczenie twardości węglanowej.
Twardość węglanową oznacza się metodą acydymetryczną miareczkując próbkę wody kwasem solnym w obecności wskaźnika – oranżu metylowego. Podczas oznaczania twardości węglanowej tą metodą zachodzą następujące reakcje:
Ca(HCO3)2+2HCl→CaCl2+2H2O+2CO2
Mg(HCO3)2+2HCl→MgCl2+2H2O+2CO2
Do kolby stożkowej odmierzyłem 100cm3 wody z kranu a następnie dodałem kilka kropli oranżu metylowego. Badaną próbkę wody miareczkuję 0,01mol/dm3 kwasem solnym do zmiany zabarwienia z żółtego na cebulkowy. Twardość węglanową obliczam ze wzoru:
Tw= [°n]
VHCl – objętość roztworu HCl [cm3]
CHCl – stężenie molowe roztworu HCl [mol/dm3]
Do miareczkowania zużyłem 26,8cm3 HCl
C) Oznaczenie twardości ogólnej.
Twardość ogólną wody oznacza się metodą kompleksometryczną miareczkując próbę wody wersenianem disodowym (EDTA) wobec wskaźnika – czerni eriochromowej.
Do kolby stożkowej odmierzyć 100cm3 badanej wody, a następnie dodać około 2cm3 buforu amonowego (pH=10) oraz szczyptę czerni eriochromowej. Badaną próbkę wody miareczkować roztworem wersenianu disodowego (EDTA) o stężeniu 0,01 mola/dm3 do zmiany barwy roztworu z fioletowej na niebieską.
Twardość ogólną wody (To) obliczam ze wzoru:
To = cEDTA · vEDTA · 56,08 [°n]
gdzie:
vEDTA – objętość EDTA cm3
cEDTA – stężenie molowe wersenianu disodowego
56,08 – milimol CaO w mg
Do zmiareczkowania zużyłem 16,6cm3 EDTA
To = 0,01 · 16,6 · 56,08 =9,309 [°n]
twardość wody wynosi 9,309 [°n]
Bonifacy7