ANALIZA WODY

RODZAJE TWARDOŚCI
Twardość ogólna Two
Wg kationów		Wg anionów
Symbol	Rodzaj twardości	TwW	Twardość węglanowa	TwN	Twardość niewęglanowa
TwCa	wapniowa	TwWCa	Ca(HCO3)2 Ca(OH)2 CaCO3	TwNCa	CaSO4 CaCl2 Ca(NO3)2
TwMg	magnezowa	TwWMg	Mg(HCO3)2 Mg(OH)2 MgCO3	TwNMg	MgSO4 MgCl2 Mg (NO3)2

TWARDOŚĆ WODY - sumaryczna zawartość jonów wapnia i magnezu w wodzie. Dawniej właściwość wody polegająca na zużyciu pewnych ilości mydła bez wytworzenia piany podczas wytrząsania próby wody. Twarda woda powoduje wytrącanie się osadów zmniejszających przepustowość rur, a miękka sprzyja korozji.

• TWARDOŚĆ OGÓLNA - suma zawartości jonów wapnia i magnezu, występujących we wszystkich możliwych połączeniach.

• TWARDOŚĆ WAPNIOWA -obecność jonów wapnia.

• TWARDOŚĆ MAGNEZOWA - obecność jonów magnezu.

Klasyfikacja twardości wody
Woda	Twardość ogólna [°n]
Bardzo miękka	0-5
Miękka	5-10
Średnio twarda	10-20
Twarda	20-30
Bardzo twarda	30

• TWARDOŚĆ WĘGLANOWA -obecność wodorowęglanów i węglanów wapnia i magnezu. Nazywana twardością przemijającą, ze względu na zmniejszanie po przegotowaniu:

Ca(HCO₃)₂ = CaCO₃ + H₂O + CO₂

Mg(HCO₃)₂ = Mg CO₃ + H₂O + CO₂

MgCO₃ + H₂O = Mg(OH)₂ + CO₂

Uwolniony do atmosfery dwutlenek węgla narusza równowagę węglanowo-wapniową i prowadzi do wytworzenia trudno rozpuszczalnego KAMIENIA KOTŁOWEGO (CaCO₃).

• TWARDOŚĆ NIEWĘGLANOWA - występowanie siarczanów, chlorków i soli wapnia i magnezu, nie rozkładane termicznie.

METODY OZNACZANIA TWARDOŚCI WODY:

• METODA WERSENIANOWA - kompleksometryczne oznaczanie sumarycznej zawartości jonów wapnia i magnezu. Jony te w roztworze o pH ok. 10 zmieniają niebieskie zabarwienie czerni eriochromowej T, tworząc z nią związek kompleksowy o czerwonym zabarwieniu. Kompleks ten jest mniej trwały niż kompleks metali z EDTA. Podczas miareczkowania EDTA następuje wiązanie jonów wapnia i magnezu z jednoczesnym uwalnianiem wskaźnika. W punkcie końcowym miareczkowania barwa roztworu zmienia się z czerwonej na niebieską.

EDTA - wypiera wskaźnik z kompleksów, Bufor amoniakalny - pH 10, Hydroksyloamina , Na₂S - by barwa była czerwona, maskuje jony przeszkadzające (Fe, Mn).




• WAPŃ - metoda wersenianowi wobec KALCESU jako wskaźnika. Jony wapnia w roztworze wodnym o pH ok. 12,5 tworzą z kalcesem związek kompleksowy barwy czerwonej, który jest mniej trwały niż kompleks wapnia z EDTA. Podczas miareczkowania barwa zmienia się z czerwonej na niebieską.

• MAGNEZ - pośrednio:
  

• METODA ABSORBCYJNEJ SPEKTROMETRII ATOMOWEJ - wykorzystuje zjawisko absorpcji promieniowania o długości fali 422,7 nm przez atomy wapnia i 285,2 nm przez atomy magnezu. Umożliwia na podanie ich stężenia w próbie.




CHLORKI - soli kwasu solnego, które występują obficie w wodach naturalnych.

• CHLORKI NORMALNE - pochodzenia geologicznego, których ilość w wodzie jest ograniczana ze względu na zmianę smaku.

• CHLORKI Z ZANIECZYSZCZEŃ - ich obecność w wodzie pitnej jest niedopuszczalna, towarzyszą im związki azotu i bakterie.

METODY OZNACZANIA CHLORKÓW:

• ARGENTOMETRYCZNE - z użyciem AgNO₃ jako titranta - chlorek srebra jest nierozpuszczalny w wodzie.

• METODA MOHRA - miareczkowanie jonów chlorkowych azotanem srebra wobec chromianu potasowego jako wskaźnika. W roztworze obojętnym lub słabo zasadowym (pH=6,5-10) azotan srebra strąca najpierw biały osad chlorku srebra i po całkowitym strąceniu jonów chlorkowych, jon srebrowy reaguje z chromianem, wytrącając czerwonobrunatny osad chromianu srebra. Zmiana zabarwienia z żółtozielonego na żółtobrunatne świadczy o miareczkowaniu jonów chlorkowych.




Ag⁺ + Cl^- = AgCl

2Ag⁺ + CrO₄^2- = Ag₂CrO₄







W oznaczeniu przeszkadzają siarkowodór i siarczki: 2Ag⁺ + S^2- = Ag₂S

• METODA VOLHARDA - wytrącanie jonów chlorkowych azotanem srebra w środowisku kwaśnym w postaci AgCl. Nadmiar azotanu odmiareczkowuje się roztworem rodanku potasu w obecności ałunu żelazowego jako wskaźnika. Czerwone zabarwienie świadczy o końcu reakcji. W oznaczeniu przeszkadza mętność i barwa wody.




Ag⁺ + Cl^- = AgCl

Ag⁺ + CNS^- = AgCNS

Fe³⁺ + 3CNS^- = Fe(CNS)₃







• MERKURYMETRYCZNE - polega na miareczkowaniu chlorków za pomocą roztworu azotanu (V) rtęci (II) w środowisku o pH 2,3-2,8. Jony chlorkowe reagują z jonami rtęci tworząc chlorek rtęci (II). Difenylokarbazon dodany jako wskaźnik tworzy z nadmiarem jonów rtęci niebieskofioletowy związek kompleksowy.

• POTENCJOMETRYCZNE - polega na pomiarze potencjału jonoselektywną elektrodą chlorkową względem elektrody odniesienia. Różnica potencjałów jest miara stężenia.

OZNACZANIE TLENU ROZPUSZCZONEGO W WODZIE METODĄ WINKLERA - w roztworze alkalicznym rozpuszczony w wodzie tlen utlenia świerzo strącany wodorotlenek manganu (II) do manganianu )IV) w MnO(OH)₂. Po zakwaszeniu próbki związek manganu (IV) utlenia dodany jodek potasu do wolego jodu, w ilości równoważnej zawartości tlenu w wodzie. Wydzielony jod miareczkuje się roztworem tiosiarczanu (VI) sodu, w obecności skrobi jako wskaźnika do odbarwienia roztworu.

Mn²⁺ + 2OH^- Mn(OH)₂ (biały osad)

2 Mn(OH)₂ + O₂ 2MnO(OH)₂ (brązowy osad)

MnO(OH)₂ + 2I^- + 4H⁺ Mn²⁺ + I₂ + 3H₂O

I₂ + 2S₂O₃^2- = S₄O₆^2- + 2I^-




W oznaczeniu przeszkadzają azotyny (+alkaliczny odczynnik jodkowo-azydkowy) oraz substancje redukujące i utleniające.

OZNACZANIE AZOTU AMONOWEGO METODĄ BEZPOŚREDNIEJ NESSELERYZACJI - polega na reakcji amoniaku z odczynnikiem Nesslera (K₂HgI₄). W reakcji powstaje bezpostaciowy, czerwonobrunatny osad [(Hg-O-Hg)NH₂]. Intensywność barwy roztworu jest proporcjonalna do stężenia jonów amonowych w roztworze. Wy usunąć wpływ innych jonów (gł. Fe) dodaje się winianu sodowopotasowego.

PRAWO LAMBERTA-BEERA:


KRZYWA WZORCCOWA - zależność absorbancji od stężenia - jest liniowa.

---