ИССЛЕДОВАНИЕ КАРБОНАТНОЙ ( ВРЕМЕННОЙ) ЖЕСТКОСТИ ВОДЫ

RESEARCH OF CARBONATE (TEMPORARY) HARDNESS OF WATER

Tatarinov Kirill Anatolyevich

Student, Michurinsk State Agrarian University,

Russia, Michurinsk

Shchugoreva Anastasia Aleksandrovna

Student, Michurinsk State Agrarian University,

Russia, Michurinsk

Shelkovnikova Nadezhda Vladimirovna

Scientific adviser, senior lecturer of the Department of Biology, Chemistry, Life Safety and Methods of Teaching, Michurinsk State Agrarian University,

Russia, Michurinsk

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается вопрос кислотно-основного титрования в рамках исследования жесткости воды.

ABSTRACT

The article discusses the issue of acid-base titration as part of the study of water hardness.

Ключевые слова: Жесткость воды, рабочий раствор, титрование.

Keywords: Water hardness, working solution, titration.

Исследование карбонатной жесткости воды в г.Мичуринск и Мичуринском округе проводилось в соответствии с методикой определения временной (карбонатной) жесткости воды. Жесткость воды характеризуют молярной концентрацией эквивалентов кальция и магния (f экв.= ½) и выражают в ммоль/л.

Карбонатная (временная, устранимая) жесткость воды обусловлена присутствием в воде растворимых гидрокарбонатов кальция и магния. Ее называют временной, потому что гидрокарбонаты при кипячении разлагаются, образуя осадки нерастворимых карбонатов:

Ca (HCO₃)₂ = CaCO₃↓+CO₂+H₂O;

Mg (HCO₃)₂ = MgCO₃↓ + CO₂+H₂O.

Карбонатную жесткость определяют титрованием определенного объема воды раствором HCl с индикатором – метилоранж. Химизм процесса выражается уравнениями:

Ca (HCO₃)₂ + 2HCl = CaCl₂ +2CO₂ ↑+ 2H₂O;

Mg (HCO₃)₂ +2HCl = MgCl₂ +2CO₂↑+2H₂O.

Жесткость природных вод определяют с целью выяснения их пригодности для использования в приготовлении питьевых и пищевых продуктов питания, для растениеводства, животноводства, а также для технических целей, т.к. карбонатная жесткость обуславливает образование накипи на стенках котлов, радиаторных трубках тракторов, автомобилей и т.д.

В ходе эксперимента мы использовали следующие реактивы, посуду и приборы. Реактивы: 10%-ный раствор HCl, бура Na₂В₄O₇ · 10H₂O, индикатор - метилоранж. Посуда: бюретки, пипетки на 10 мл и 50 мл, конические колбы для титрования. Приборы и материалы: аналитические и технические весы, штативы.

Ход работы.

Приготовление стандартного раствора буры (Na₂В₄O₇ 10H₂O).

1) Составляют уравнение реакции взаимодействия раствора буры с соляной кислотой:

Na₂В₄O₇ + 2HCl + 5H₂O → 2NaCl + 4H₃ВO₃

2) Расчет навески буры, необходимой для приготовления 50 мл 0,1 н. раствора буры производят по формуле, т.е.

3) Навеску количественно переносят в мерную колбу на 50 мл и полностью растворяют в небольшом количестве горячей дистиллированной воды. Затем колбу необходимо охладить, объем довести дистиллированной водой до метки и перемешать.

4) Вычисление титра Na₂В₄O₇ 10H₂O производят по формуле 2.7:

Тбуры=m/v;

5) Нормальность раствора Na₂В₄O₇ · 10H₂O вычисляют исходя из формулы 2.8:

Приготовление рабочего раствора соляной кислоты.

1) Рассчитывают массу (г) безводной соляной кислоты, необходимой для приготовления 100мл 0,1 н. раствора HCl по формуле

2) Вычисляют массу (х, г) 10 % раствора HCl, в которой содержится рассчитанное число граммов безводной соляной кислоты:

100г  раствора      содержит       10г HCl

Х г              ___________           m HCl

3) Вычисляют объем 10 % раствора HCl, соответствующей массе Х:

 , мл

где

p – плотность 10% раствора HCl

4) Вычисленное количество (мл) 10% раствора HCl отмеряют цилиндром, переносят в мерную колбу на 100 мл, разбавляют дистиллированной водой, доводя объем до метки, перемешивают. 

Стандартизация рабочего раствора HCl по раствору тетрабората натрия.

1) Бюретку, предварительно промытую дистиллированной водой, а затем рабочим раствором, заполняют раствором титранта HCl до нулевого деления.

2) В коническую колбу для титрования отмеряют пипеткой 10 мл стандартного раствора Na₂В₄O₇ · 10H₂O, добавляют 2 капли метилоранжа.

3) Титруют раствором HCl до момента перехода желтой окраски в оранжево-розовую. Титрование повторяют 3 раза.

4) Рассчитывают нормальность рабочего раствора HCl по формуле:

Нормальность рабочего раствора составила 0,1 моль/л.

После установления нормальности рабочего раствора, мы провели следующий эксперимент. Ход определения включал следующее: в коническую колбу для титрования отмерили пипеткой 100 мл анализируемой воды. Прибавили 2-3 капли метилового оранжевого и титровали раствором HCl до перехода желтой окраски индикатора в бледно-розовую. Титрование воды производилось 3 раза.

В ходе работы были проанализированы пробы воды улиц города Мичуринск: ул. Автозаводская показало – 6,4 ммоль/л (среднежесткая), ул.Коммунистическая -5,4 ммоль/л (среднежесткая), ул.Мичурина – 3,6ммоль/л (мягкая), ул.Тамбовская – 4,8 ммоль/л (среднежесткая), ул.Кирсановская – 4,2 ммоль/л (среднежесткая), ЦГЛ – 3,2ммоль/л (мягкая) и Мичуринского округа: село Заворонежское составило 4,72 ммоль/л (среднежесткая), село Панское – 7,15 ммоль/л (среднежесткая), село Изосимово – 2,8ммоль/л (мягкая), село Терское 2,4 ммоль/л (мягкая).

Проведенное исследование показало, что

1. Жесткость воды в исследованных объектах находится в пределах нормы.

2. Вода пригодна для хозяйственно-бытового использования.

3. Качество воды позволяет ее использовать для полива сельскохозяйственных культур.

4.Показатели жесткости не создают рисков для почвы и сельскохозяйственного оборудования.

5. Регуляторный контроль качества воды является важным фактором для эффективного ведения сельского хозяйства и бытового обеспечения нужд населения.

Список литературы:

1. Цитович И.К. Курс аналитической химии: Учебник для сельхоз. вузов.- 5-е изд., испр. и доп. – М. Высшая школа, 1985.-400с.
2. Основы аналитической химии. Под ред. Ю.А. Золотова. Т.1,2. М.: Высшая школа, 1999.
3. Дорохова Е.Н., Николаева Е.Р., Шеховцова Т.Н. Аналитическая химия. М.МГУ, 1988.-95 с.