Analiza miareczkowa, kompleksom Nieznany

Zagadnienia do kartkówki:

1. Podstawy analizy miareczkowej, PK i PR miareczkowania, miareczkowanie bezpo

rednie,

odwrotne, po

rednie.

2. Kompleksy – budowa, nazewnictwo, stała trwało

ci i stała nietrwało

ci; poj

cia: ligand,

jon centralny, liczba koordynacyjna; obliczanie liczby koordynacyjnej.
3. Kompleksometria, kompleksonometria, wska

niki kompleksometryczne.

4. Twardo

ść

wody - definicja,

ródła twardo

ci, rodzaje twardo

ci, jednostki twardo

ci.

5. Metody usuwania twardo

ci wody - reakcje ilustruj

ce ka

metod

6. Metoda wersenianowa oznaczania twardo

ci wody.

Analiza obj

ciowa (miareczkowa) polega na ilo

ciowym oznaczaniu substancji

(analitu) na podstawie dokładnego pomiaru obj

ci roztworu dodawanego odczynnika

miareczkuj

cego (titranta) o

le okre

lonym st

ęż

eniu (mianie), odmierzanego za pomoc

biurety, reaguj

cego ilo

ciowo z analitem. Roztwór titranta dodaje si

z biurety stopniowo,

małymi porcjami (miarami), stad nazwa – analiza miareczkowa.
Operacja dodawania titranta z biurety do naczynia zawieraj

cego miareczkowany roztwór

nazywa si

miareczkowaniem. Natomiast roztwór titranta o znanym st

ęż

eniu nosi nazw

roztworu mianowanego.
Metodami miareczkowymi w zale

ci od st

ęż

enia titranta i wielko

ci stosowanej biurety,

na oznaczy

zawarto

ść

oznaczanych substancji w zakresie 10

-3

- 10

-1

Ze wzgl

du na typ reakcji zachodz

cej podczas miareczkowania, pomi

dzy

oznaczan

substancj

a roztworem titranta, metody miareczkowe zostały podzielone na

cztery grupy:

•

kompleksometri

– opart

na tworzeniu rozpuszczalnych, słabo zdysocjowanych

zwi

zków kompleksowych; najwa

niejszym jej działem jest kompleskonometria,

w której titrantami s

roztwory kompleksonów tworz

cych z metalami kompleksy

chelatowe,

•

miareczkowanie

str

ceniowe

–

oparte

reakcjach

wytr

cania

trudno

rozpuszczalnych osadów jonów titranta i substancji oznaczanej,

•

alkacymetri

– opart

na reakcjach zoboj

tnia (kwas – zasada) i obejmuje dwa

działy: alkalimetri

(oznaczanie substancji przez miareczkowanie mianowanym

roztworem zasady oraz acydymetri

(oznaczanie substancji przez miareczkowanie

mianowanym roztworem kwasu),

•

redoksymetri

– opiera si

na reakcjach utlenienia i redukcji; obejmuje dwa działy:

oksydymetri

(oznaczanie

substancji

przez

miareczkowanie

mianowanymi

roztworami utleniaczy) i reduktometri

(oznaczanie substancji przez miareczkowanie

mianowanymi roztworami reduktorów).

W analizie miareczkowej stosuje si

przede wszystkim

rodowisko wodne. Mo

na tak

wykorzysta

metody miareczkowe do oznacze

rodowiskach niewodnych lub mieszanych.

Punkt miareczkowania, w którym oznaczany składnik przereagował ilo

ciowo i

stechiometrycznie

titrantem

nosi

nazw

punktu

równowa

nikowego

(PR)

miareczkowania. Miareczkowanie uznaje si

praktycznie za zako

czone po osi

gni

ciu

punktu ko

cowego (PK), okre

lanego na podstawie widocznych zmian zachodz

cych w

roztworze miareczkowanym (pojawienie si

zabarwienia lub jego zmiana). PK powinien

znajdowa

jak najbli

ej PR. Ró

nica obj

ci titranta pomi

dzy PR a PK nazywa si

bł

dem systematycznym miareczkowania.

PRACOWNIA nr 5

WST

P DO ANALIZY MIARECZKOWEJ. KOMPLEKSOMETRIA.

CHEMIA SANITARNA.

Ze wzgl

du na sposób prowadzenia miareczkowania wyró

nia si

miareczkowanie

bezpo

rednie i po

rednie. Miareczkowanie bezpo

rednie polega na tym,

e oznaczana

substancja reaguje bezpo

rednio – stechiometrycznie i szybko z dodawanym titrantem.

W tym miareczkowaniu u

ywa si

tylko jednego roztworu mianowanego. Natomiast

miareczkowanie po

rednie polega na dobraniu takiej substancji trzeciej, która reaguj

stechiometrycznie i ilo

ciowo z oznaczanym składnikiem tworzy nowy zwi

zek, reaguj

nast

pnie

stechiometrycznie

titrantem.

Szczególnym

rodzajem

miareczkowania

redniego jest miareczkowanie odwrotne – polega ono na tym,

e do badanego roztworu

dodaje si

odmierzon

ilo

ść

roztworu titranta i w nadmiarze, a nast

pnie nadmiar tego

odczynnika odmiareczkowuje si

innym odpowiednio dobranym roztworem titranta II.

Potrzebne s

wiec dwa roztwory mianowane. Taki typ miareczkowania stosuje si

przypadku gdy reakcja przebiega wolno lub gdy trudno jest dobra

odpowiedni wska

nik do

miareczkowania bezpo

redniego.

Technika pipetowania roztworów

Such

od zewn

trz pipet

zanurza si

w cieczy na tak

gł

boko

ść

, aby podczas

pobierania roztworu nie zassa

powietrza. Nast

pnie pobiera si

roztwór trzymaj

c pionowo

pipet

. Po ustaleniu si

dolnego menisku na wysoko

ci kreski na szyjce pipety (oko powinno

na wysoko

ci kreski) dotyka si

cem pipety suchego pomocniczego naczynia

szklanego w celu usuni

cia zwisaj

cej kropli i przenosi pipet

nad przygotowane naczynie.

Trzymaj

c pionowo pipet

opró

nia si

jej zawarto

ść

do nachylonego naczynia. Ko

cówka

pipety powinna dotyka

ciank

naczynia. Nie wolno wydmuchiwa

ani wytrz

pozostało

ci roztworu z pipety. Nie powinno si

równie

dotyka

cem pipety cieczy

znajduj

cej si

w naczyniu.

Technika miareczkowania

Dokładnie umyt

biuret

, tak aby woda spływała z niej równomiernie nie pozostawiaj

kropel, przepłukuje si

2 – 3 krotnie niewielkimi ilo

ciami roztworu mianowanego i umieszcza

w statywie. Do biurety wlewa si

bezpo

rednio z butelki roztwór mianowany powy

kreski zerowej. Nast

pnie nale

y usun

ąć

z ko

cówki biurety powietrze, odkr

caj

c kran tak,

aby z biurety wypłyn

ł mocny strumie

titranta. Pozostawione w biurecie powietrze mo

e by

przyczyn

ych bł

dów podczas miareczkowania. Je

eli na ko

cówce biurety pozostanie

jeszcze kropla roztworu, nale

y j

usun

ąć

przez dotkni

cie do suchej

ciany zlewki.

Nast

pnie pod biuret

podstawia si

naczynie (najcz

ęś

ciej kolba sto

kowa) z

miareczkowanym roztworem. Palcami lewej r

ki otwiera si

kurek biurety a praw

trzyma

kolb

sto

kow

jednocze

nie mieszaj

c ruchem wirowym zawarto

ść

kolby. Roztwór

mianowany spuszcza si

ostro

nie z biurety, a w miar

zbli

ania si

do PK miareczkowania

coraz wolniej, dozuj

c go kropla po kropli. Ostatni

kropl

zbiera si

poprzez dotkni

cie

wewn

trzn

powierzchni

kolby, któr

nast

pnie spłukuje si

wod

z tryskawki.

Poziom roztworu w biurecie po zako

czeniu miareczkowania nale

y odczytywa

zawsze po

upływie stałego czasu od pocz

tku miareczkowania, np. 1 – 2 minuty, aby zmniejszy

bł

spływu. Cało

ść

miareczkowania nale

y przeprowadzi

przy jednorazowym napełnieniu

biurety. Ponowne napełnianie biurety w trakcie miareczkowania zmniejsza dokładno

ść

oznaczenia. Ka

de miareczkowanie nale

y rozpoczyna

od poziomu zerowego. Unika si

ten sposób pomyłek w odczytach obj

ci. Miareczkowanie badanego roztworu nale

wykona

2 – 3 krotnie, a otrzymane wyniki nie powinny ró

o wi

cej ni

0,05 – 0,15 ml.

Po sko

czonym miareczkowaniu dopełnia si

biuret

roztworem titranta i nakrywa czyst

such

probówk

. Biureta powinna by

stale napełniona mianowanym roztworem lub wod

destylowan

. W razie niepewno

ci czy PK miareczkowania został ju

osi

gni

ty nale

odczyta

i zapisa

poziom roztworu w biurecie, a nast

pnie doda

jeszcze jedn

kropl

titranta i obserwowa

czy nast

piła zmiana barwy. Miareczkowanie nale

y prowadzi

miejscu dobrze o

wietlonym, lecz zabezpieczonym przed bezpo

rednim działaniem promieni

słonecznych. Po naczyniem z miareczkowanym roztworem nale

y umie

arkusz białego

papieru, bibuł

do s

czenia lub płytk

porcelanow

, co ułatwia obserwowanie barwy

roztworu. W miar

liwo

ci nale

y miareczkowa

przy

wietle dziennym.

Zwi

zki kompleksowe s

grup

zwi

zków zło

z rdzenia (atomu centralnego) i ligandów

- przykoordynowanych przez atom centralny jonów lub cz

steczek elektrooboj

tnych.

Atomem centralnym jest zazwyczaj atom lub jon os strukturze elektronowej umo

liwiaj

cej

przyj

cie par elektronowych i utworzenie wi

zania koordynacyjnego, czyli jest akceptorem

elektronów. Ligandy natomiast pełni

rol

donorów elektronów.

Rodzaje kompleksów:
a) ze wzgl

du na rodzaj ligandów wyró

nia si

kompleksy:

- proste – kompleksy utworzone z ligandów jednofunkcyjnych, czyli takich, które zajmuj

wewn

trznej sferze koordynacyjnej atomu centralnego tylko jedno miejsce, np. [Fe(SCN)]

rozpuszczaj

w wodzie

- chelatowe – kompleksy utworzone z ligandów wielofunkcyjnych, czyli takich, które zajmuj

wewn

trznej sferze koordynacyjnej atomu centralnego dwa lub wi

cej miejsc, rozpuszczaj

w niepolarnych rozpuszczalnikach organicznych np. tetrachlorek w

gla

b) ze wzgl

du na ilo

ść

atomów centralnych wyró

nia si

kompleksy:

- jednordzeniowe – takie, które zawieraj

jeden atom centralny

- wielordzeniowe – takie, które zawieraj

dwa lub wi

cej atomów centralnych

c) ze wzgl

du na szybko

ść

tworzenia si

i dysocjowania kompleksów wyró

nia si

kompleksy:

- labilne – czyli takie, w których równowaga pomi

dzy składnikami kompleksów a utworzonym

kompleksem ustala si

bardzo szybko, np. kompleksy niklu (II) z jonem cyjankowym

- bierne – czyli, takie w których ustalanie to przebiega bardzo wolno i stan równowagi zostaje
osi

gni

ty nieraz w ci

gu wielu godzin, np. kompleksy chromu (III) z EDTA.

Liczba jednopozycyjnych ligandów przył

czonych do jonu centralnego nosi nazw

liczby

koordynacyjnej (LK).

Trwało

ść

zwi

zków kompleksowych opisuj

wielko

ci: stała trwało

ci i stała nietrwało

ci.

- stała trwało

– stała równowagi tworzenia zwi

zku kompleksowego wyra

ca si

stosunkiem st

ęż

enia kompleksu do iloczynu st

ęż

jonów tworz

cych dany kompleks w

stanie równowagi, np. dla reakcji:

]

][

[

]

)

(

[

)

(

−

→

- stała nietrwało

ci K – stała równowagi reakcji przeciwnej czyli reakcji dysocjacji

kompleksu:

]

)

(

[

]

][

[

−

Kompleksy trwałe posiadaj

żą

warto

ść

stałej trwało

ci (powy

ej 10

-7

) oraz mał

warto

ść

stałej nietrwało

ci.

Wska

niki w analizie miareczkowej s

substancjami, które ułatwiaj

obserwacj

zmian

fizycznych roztworu w pobli

u PR, a tym samym okre

lenia PK. Typowe efekty u

ycia

wska

nika polegaj

na pojawieniu si

, zmianie lub zaniku barwy, zm

tnienia. Substancja

ca wska

nikiem zawiera zazwyczaj układ nienasycony – grup

chromoforowi decyduj

o barwie wska

nika, np. grupa azowa. Dodatkowo obecno

ść

w cz

steczce wska

nika

pewnych grup pogł

bia intensywno

ść

barwy, np. -OH

, -NH

, -NR

. Takie podstawniki nosz

nazw

grup auksochromowych.

Wska

niki kompleksometryczne

Do wyznaczania PK w miareczkowaniu kompleksometrycznym najcz

ęś

ciej u

ywa si

metalowska

ników. W niektórych miareczkowaniach kompleksometrycznych u

ywa si

tak

e wska

ników redoks. Metalowska

niki to zwi

zki organiczne, które podczas

miareczkowania tworz

z oznaczanym kationem metalu barwny kompleks o warunkowej

stałej trwało

ci ni

szej od stałej trwało

ci oznaczanego kationu z titrantem. Po dodaniu do

miareczkowanego roztworu wska

nika tworzy on z oznaczanym kationem metalu barwny

kompleks. Wprowadzany podczas miareczkowania roztwór kompleksonu (titranta), w PK
wypiera całkowicie kationy metalu z mniej trwałego kompleksu metal- wska

nik tworz

trwalszy kompleks metal-titrant, w tym momencie roztwór przyjmuje zabarwienie wolnego
wska

nika.

Metalowska

niki mo

na podzieli

na trzy grupy

- grupa I - s

to zwi

zki praktycznie bezbarwne, np. kwas salicylowy czy jodek potasu lub

tiomocznik. Zwi

zki te reaguj

z kationami tworz

c barwne kompleksy, np. kwas salicylowy

reaguj

c z jonami

elaza (III) tworzy kompleksy, których barwa zale

y od pH; w

rodowisku

bardzo kwa

nym powstaje fioletowy kompleks, przy pH 4 pomara

czowoczerwony, a przy

pH=9 jasno

ółty

- grupa II - s

to zwi

zki które reaguj

c z kationem powoduj

tnienie, np. kwas

szczawiowy dla jonów wapnia, lub tworz

zabarwione, nierozpuszczalne lub koloidalne laki

(np. galocyjanina dla galu)
- grupa III - czyli tzw. wska

niki metalochromowe, s

to barwniki organiczne zdolne do

tworzenia kompleksów z metalami, przy czym reakcji towarzyszy zmiana zabarwienia, np.:
mureksyd, czer

eriochromowa T, kalces.

W przypadku wska

ników redoks stosowanych w miareczkowaniu kompleksometrycznym ich

zasada działania polega na zmianie st

ęż

enia formy utlenionej b

zredukowanej danego

układu redoks obecnego w miareczkowanym roztworze w wyniku zwi

zania jedenej z tych

form w trwały kompleks. Wynikiem tego jest odpowiednia warto

ść

potencjału redoks układu w

PR pozwalaj

ca na utlenienie lub redukcj

wska

nika. Przykładem takiego miareczkowania

jest oznaczanie Fe(III) wobec wska

nika bł

kitu wariaminowego.

Twardo

ść

wody - jest to cecha wody, spowodowan

obecno

w niej jonów wapnia,

magnezu,

elaza, glinu, manganu oraz kationów metali ci

ęż

kich. Poniewa

w wodach

naturalnych sole wapnia i magnezu wyst

puj

w najwi

kszych st

ęż

eniach, przyjmuje si

twardo

ść

wody pochodzi głownie od nich. St

d wyró

nia si

twardo

ść

wapniow

magnezow

Twardo

ść

wody naturalnej powodowana przez w

glany, wodorow

glany i wodorotlenki

wapnia i magnezu okre

la si

mianem twardo

ci w

glanowej (twardo

ść

nietrwała,

przemijaj

ca). Natomiast chlorki, siarczany, azotany wapnia i magnezu odpowiadaj

twardo

ść

niew

glanow

wody (trwał

). Suma twardo

ci w

glanowej i niew

glanowej to

twardo

ść

ogólna wody. Podobnie suma twardo

ci wapniowej i magnezowej to twardo

ść

ogólna wody.

Twardo

ść

wody mo

na wyra

w ró

nych jednostkach. Podstawowe to mmol/dm

mval/dm

(miligramorównowa

nik zwi

zków powoduj

cych twardo

ść

w 1 dm

wody). Jednak

w technologii preparowania wody do celów przemysłowych najcz

ęś

ciej twardo

ść

wody

wyra

ana jest za pomoc

stopni twardo

ci (niemieckich

n, francuskich

f i angielskich

a). W

Ameryce twardo

ść

wody podawana jest natomiast w ppm. W Polsce oprócz jednostek

podstawowych twardo

ci wody zgodnych z układem SI u

ywa si

stopni niemieckich.

Zale

ść

pomi

dzy wymienionymi jednostkami twardo

ci wody podano w tabeli nr 8.

Tabela nr 8. Współczynniki przeliczeniowe jednostek twardo

ci wody.

Stopnie twardości

mval/dm

niemiecki [n

]

francuski [f

]

angielski [a

]

ppm

mmol/dm

Jednostka

twardości

wody

i jej

oznaczenie

28 mg CaO

lub 50 mg

CaCO

/dm

10 mg CaO/dm

10 mg CaCO

/dm

14,3 mg CaCO

/dm

1mg CaCO

/dm

100 mg CaCO

/dm

1 mval/dm

1,00

2,8

5,0

3,50

50,0

0,50

niemiecki

0,357

1,00

1,79

1,25

17,8

0,18

francuski

0,200

0,56

1,00

0,70

0,10

angielski

0,286

0,80

1,43

1,00

14,3

0,14

ppm

0,02

0,056

0,1

0,07

0,01

mmol/dm

5,6

10,0

7,02

100,0

1,00

Wody naturalne charakteryzuj

ró

twardo

. Wody opadowe s

bardzo

kkie, a ich twardo

ść

jest bliska zeru. W wodach słodkich przewa

a twardo

ść

wapniowa.

Wody powierzchniowe, zwłaszcza potoków górskich s

na ogół mi

kkie. Wi

ksz

twardo

ść

wykazuj

wody podziemne. Bardzo mi

kkie wody maj

posmak mdły, albo s

bez smaku.

W przeciwie

stwie do nich wody twarde o du

ej zawarto

ci wodorow

glanów wapnia i

magnezu s

smaczne, ale przy du

ej koncentracji soli magnezu s

gorzkie. Typowa

twardo

ść

wody wodoci

gowej wynosi ok. 10 °n. Ze wzgl

dów higienicznych twardo

ść

wody

nie ma istotnego znaczenia. Twarda woda mo

e powodowa

podra

nienie skóry.

W przypadku du

ych st

ęż

chlorku i siarczanu magnezu, konsumpcja takiej wody

e skutkowa

pojawieniem si

krótkotrwałych biegunek. Twardo

ść

wody ma za to istotne

znaczenie przy ocenie jej przydatno

ci do celów przemysłowych. W wielu bran

ach

wymagana jest woda mi

kka - woda zasilaj

ca kotły parowe, woda do chłodzenia urz

dze

woda w sieciach ciepłowniczych. Mi

kkiej wody wymagaj

przemysł tekstylny, włókienniczy,

galwanizernie, przemysł spo

ywczy. Obecne w twardej wodzie sole wapnia i magnezu mog

powodowa

wtr

canie si

trudno rozpuszczalnych osadów zwanych kamieniem kotłowym

oraz mog

zwi

ksza

wła

ciwo

ci korozyjne wody.

Twardo

ść

wody przeznaczonej do spo

ycia przez ludzi powinna si

zawiera

w przedziale od

60 do 500 mg CaCO

/dm

Metody usuwania twardo

ci wody

Ogólnie metody zmi

kczania wody mo

na podzieli

na cztery rodzaje: destylacja, metody

termiczne, metody chemiczne.

Destylacja

Destylacja daje idealne zmi

kczanie, poniewa

pozbawia wod

wszystkich soli. Jednak

e w

przemy

le nie ma zastosowania ze wzgl

du na wysokie koszty energii cieplnej. Jedynie w

technice cieplnej wykorzystuje si

kondensaty, czyli skropliny z urz

dze

grzewczych. Po

odgazowaniu i odolejeniu kondensaty wody

wie

ej zawraca si

do kotłów.

Metoda termiczna

Pod wpływem podwy

szonej temperatury, ju

powy

ej 40

C, nast

puje termiczny rozkład

wodorow

glanów wapnia i magnezu zgodnie z reakcjami:

Ca(HCO

)

→

CaCO

↓

+ CO

↑

+ H

2 Mg(HCO

)

→

(OH)

↓

+ 3 CO

↑

+ H

↓

2 Mg(OH)

+ CO

↑

Metoda termicznego zmi

kczania ma zastosowanie w zakładach przemysłowych

dysponuj

cych du

żą

ilo

pary wymagaj

cej kondensacji. Metoda termiczna nie mo

całkowicie usun

ąć

twardo

ci w

glanowej. Pozostaje zawsze resztkowa twardo

ść

wynikaj

z pewnej, niewielkiej zreszt

i zale

nej od temperatury, rozpuszczalno

ci w

glanów wapnia i

magnezu oraz wodorotlenku magnezu. Ogólnie rzecz bior

c metoda termiczna nadaje si

zmi

kczania wód o twardo

ci wył

cznie w

glanowej, lub o bardzo znacznej przewadze tej

warto

ci nad niew

glanow

, a tak

e do wst

pnego zmi

kczania przed innymi zabiegami

uzdatniania wody.

Metody chemiczne

Metody chemiczne polegaj

na str

ceniu na drodze chemicznej nierozpuszczalnych

osadów lub wi

zania w kompleksowe zwi

zki jonów wapnia i magnezu przy pomocy ró

nych

reagentów jak np. wodorotlenku wapna (wapno), wodorow

glanu sodu (soda), wodorotlenku

sodu (soda kaustyczna), fosforanów, soli baru i in.

a) Dekarbonizacja wapnem.
Najcz

ęś

ciej stosowan

metod

zmi

kczania jest dekarbonizacja wapnem. Jest prosta, tania i

polega na wytr

caniu składników twardo

ci w

glanowej zgodnie z rekcjami:

Ca(HCO

)

+ Ca(OH)

→

2 CaCO

↓

+ 2 H

Mg(HCO

)

+ Ca(OH)

→

2 CaCO

↓

+ Mg(OH)

↓

+ 2 H

Wodorow

glan magnezu, który pocz

tkowo daje z Ca(OH)

zasadowy w

glan, reaguje z

nadmiarem wodorotlenku, tworz

c trudniej rozpuszczalny wodorotlenek magnezu. Je

li w

wodzie znajduj

inne zwi

zki magnezu np. MgCl

lub MgSO

tworz

ce twardo

ść

magnezow

– wówczas nast

puje zamiana na twardo

ść

niew

glanow

wapniow

– a

równowa

na ilo

ść

Mg(OH)

str

ca si

MgSO

+ Ca(OH)

→

Mg(OH)

↓

+ CaSO

Z wapnem reaguj

inne składniki wody, takie jak dwutlenek w

gla oraz

wodorotlenek

elaza(II):

4 Fe(HCO

)

+ 8 + Ca(OH)

+ O

→

4 Fe(OH)

↓

+ 8 CaCO

↓

+ 6 H

+ Ca(OH)

→

CaCO

↓

+ H

Jako dekarbonizatora u

ywa si

wody wapiennej (klarowny roztwór nasycony Ca(OH)

) lub

mleka wapiennego (zawiesina Ca(OH)

w wodzie). Woda wapienna jest dogodna ze wzgl

du na

łatwo

ść

dokładnego dozowania, ale posiada t

wad

e wymaga pojemników o wielkiej

obj

ci, poniewa

nasycony roztwór Ca(OH)

ma bardzo małe st

ęż

enie (rozpuszczalno

ść

wodzie w 20

C wynosi zaledwie 1 ,1 g Ca(OH)

/l).

Tote

przewa

nie stosuje si

do dekarbonizacji mleko wapienne. Ka

z tych cieczy

przyrz

dza si

mieszaj

c wapno ze znaczn

ilo

wody w du

ym pojemniku (sytniku), a

nast

pnie dozuj

c do reaktora, w którym zachodzi str

canie i usuwanie osadu.

Proces dekarbonizacji przebiega z ró

szybko

, zale

nie od warunków. Na zimno zachodzi

powoli - w ci

gu 3

6 godzin; w temperaturze bliskiej 100 °C czas skraca si

do około 10 minut.

Na szybko

ść

procesu wpływaj

inne warunki: twardo

ść

wody poddawanej dekarbonizacji,

zawarto

ść

w niej zwi

zków organicznych, sposób mieszania wody z. reagentem oraz obecno

ść

masy kontaktowej w postaci drobnego piasku, lub innych substancji drobno rozkruszonych, np.
marmur, kwarc i in. Masa kontaktowa przy

piesza proces powstawania w

glanu wapnia,

dostarczaj

c zarodków dla krystalizacji str

caj

cego si

CaCO

Poniewa

dla krystalizacji CaCO

na ziarnach masy kontaktowej najkorzystniejsza jest

temperatura w granicach 20

30°C, wobec tego proces dekarbonizacji prowadzi si

w tym

zakresie temperatur, zapewniaj

c wła

ciwe mieszanie i utrzymuj

c cz

ęść

str

caj

cego si

osadu wraz z mas

kontaktow

w stanie zawiesiny w dolnej cz

ęś

ci reaktora.

b) Dekarbonizacja kwasem solnym.

Ten sposób dekarbonizacji ma zastosowanie w uzdatnianiu wody, do chłodzenia - i w
technice nosi nazw

"szczepienia kwasem". Zabieg szczepienia sprowadza si

do zmiany

twardo

ci w

glanowej na niew

glanow

, co wprawdzie przeciwdziała tworzeniu si

kamienia

kotłowego, ale zwi

ksza własno

ci korozyjne wody.

c) Zmi

kczanie sod

Ten sposób dawniej do

ść

rozpowszechniony ust

puje ostatnio miejsca metodom bardziej

nowoczesnym. Polega na dodawaniu sody Na

, która reaguje z solami wapnia i magnezu

zgodnie z równaniami reakcji:

CaSO

+ Na

→

CaCO

↓

+ Na

Ca(HCO

)

+ Na

→

CaCO

↓

+ 2 NaHCO

MgSO

+ Na

→

MgCO

+ Na

Mg(HCO

)

+ Na

→

MgCO

+ 2 NaHCO

Jakkolwiek z powy

szych reakcji wynika,

e soda usuwa oba rodzaje twardo

ci, to jednak

sposób ten ma zastosowanie-do zmi

kczania wód posiadaj

cych prawie wył

cznie twardo

ść

niew

glanow

i bardzo niewielk

twardo

ść

magnezow

. Szczególnie istotny jest warunek

małej zawarto

ci soli Mg, co ma uzasadnienie w tym,

e MgCO

, ma do

ść

dobra

rozpuszczalno

ść

i mo

e si

str

tylko cz

ęś

ciowo jako sól zasadowa Mg

(OH)

powstaj

ca w wyniku wtórnie zachodz

cej hydrolizy. Natomiast rozpuszczona cz

ęść

MgCO

jest str

cona dopiero w kotle, gdzie nadmiar sody u

ytej do zmi

kczania w wysokiej temperaturze

ulega hydrolizie zgodnie z reakcj

+ H

→

2 NaOH + CO

↑

a powstaj

cy ług sodowy str

ca nierozpuszczalny wodorotlenek magnezowy Mg(OH)

. Aby nie

dopu

do str

cania si

tego osadu w kotle stosuje si

zwykle zabieg zawracania wody

kotłowej do reaktora, w którym odbywa si

zmi

kczanie wody surowej. Obecny w wodzie

kotłowej NaOH str

ca wówczas sole magnezowe, które razem z innymi osadami oddziela si

na filtrach. Zmi

kczanie wody sod

pozwala uzyska

spadek twardo

ci nawet poni

ej 1 st. tw.

d) Zmi

kczanie wapnem i sod

(metoda "wapno-soda")

Ta metoda nale

żą

ca dawniej do najbardziej rozpowszechnionych polega na jednoczesnym

usuwaniu twardo

ci w

glanowej i niew

glanowej przez dodawanie wody wapiennej lub mleka

wapiennego i 10

20% roztworu sody, przy czym:

Ca(OH)

usuwa: twardo

ść

glanow

wszystkie sole magnezowe
rozpuszczony dwutlenek w

gla

usuwa: twardo

ść

niew

glanow

Znane z poprzednich metod reakcje zachodz

w zasadzie szybko, natomiast powolny jest

wzrost powstaj

cych kryształów CaCO

, i zawiesiny Mg(OH)

, który głównie determinuje

szybko

ść

procesu zmi

kczania. Tote

stosuje si

nast

puj

ce warunki:

- podgrzewanie wody do 70

90°C,

- zwi

kszenie nadmiaru odczynników do 10

20%;

- dodatek masy kontaktowej (CaCO

, kwarc).

sza temperatura sprzyja zwi

kszeniu szybko

ci procesu oraz osi

ganiu lepszych

wyników zmi

kczania (mniejsza twardo

ść

szcz

tkowa).

Dodatek masy kontaktowej - np. sproszkowanego kamienia wapiennego znacznie skraca

czas procesu zachodz

cego w reaktorze. Masa kontaktowa mo

e skróci

czas reakcji z 2

godzin do 30 minut nawet be

podgrzewania. Działanie masy kontaktowej polega na

przy

pieszeniu wzrostu powstaj

cego osadu.

Czynnikiem, który ujemnie wpływa na wyniki zmi

kczania s

substancje organiczne koloidowe

(głównie zwi

zki humusowe), które opó

niaj

reakcj

i powoduj

tno

ść

wody uchodz

cej z

reaktora i nawet mog

przechodzi

przez filtr.

e) Zmi

kczanie wody wodorotlenkiem sodowym (ługiem).

Zmi

kczanie ługiem sodowym wody zawieraj

cej oba rodzaje twardo

ci sprowadza si

działania 2 czynników: NaOH i tworz

cego si

wtórnie Na

. według ni

ej podanych równa

reakcji. Wodorotlenek sodowy usuwa twardo

ść

wapniow

glanow

, twardo

ść

magnezow

dwutlenek w

gla rozpuszczony w wodzie. Natomiast wtórnie powstaj

ca soda likwiduje

twardo

ść

wapniow

niew

glanow

. Wida

to z reakcji:

Ca(HCO

)

+ 2 NaOH

→

CaCO

↓

+ Na

+ 2 H

Mg(HCO

)

+ 4 NaOH

→

Mg(OH)

↓

+ 2 Na

+ 2 H

MgSO4 + 2 NaOH

→

Mg(OH)

↓

+ Na

+ 2 NaOH

→

+ H

CaSO

+ Na

→

CaCO

↓

+ Na

Jak wida

z bilansu wszystkich, tych reakcji, zmi

kczanie ługiem sodowym nadaje si

tych wód, w których twardo

ść

glanowa jest w przybli

eniu równa niew

glanowej. Je

twardo

ść

glanowa przewy

sza niew

glanow

— wówczas w wodzie zmi

kczonej zostaje

pewien nadmiar utworzonego w reakcjach Na

. W niektórych przypadkach do ługu dodaje si

sod

- mianowicie wtedy, gdy wtórnie utworzony Na

nie wystarcza do zlikwidowania

twardo

ci niew

glanowej.

Czasami stosuje si

zmi

kczanie ługiem z dodatkiem taniego wapna, które zast

puje

ęść

kosztownego NaOH. W takim wypadku nale

y obliczy

ilo

ść

NaOH tak, aby ilo

ść

utworzonego wtórnie Na

wystarczyła do usuni

cia twardo

ci niew

glanowej. Tym

sposobem mo

na zmi

kcza

wody o du

ej twardo

ci w

glanowej i małej niew

glanowej.

Metoda zmi

kczania ługiem jest kosztowna, ale dogodna, poniewa

przyrz

dzanie

roztworu NaOH jest łatwe i nie wymaga dodatkowych urz

dze

. Łatwe jest te

cisłe dozowanie

ługu.

f) Zmi

kczanie wody fosforanami.

Metoda fosforanowa polega na str

caniu praktycznie nierozpuszczalnych fosforanów

wapnia i magnezu ( ich iloczyny rozpuszczalno

ci s

wielokrotnie mniejsze od CaCO

), dzi

czemu osi

galna jest bardzo mała twardo

ść

szcz

tkowa.

Do zmi

kczania stosuje si

zwykle fosforan trójsodowy, Na

·10H

O, który reaguje

z solami wapnia i magnezu zgodnie z równaniami reakcji:

3 Ca(HCO

)

+ 2 Na

→

(PO

)

↓

+ 6 NaHCO

3 Mg(HCO

)

+ 2 Na

→

(PO

)

↓

+ 6 NaHCO

3 CaSO

+ 2 Na

→

(PO

)

↓

+ 3 Na

3 MgCl

+ 2 Na

→

(PO

)

↓

+ 6 NaCl

Powstaj

cy w reakcjach wodorow

glan sodowy w wy

szych temperaturach rozkłada

z utworzeniem w

glanu sodowego oboj

tnego, który mo

e likwidowa

twardo

ść

niew

glanow

, zmniejszaj

c w ten sposób zu

ycie fosforanu. Rozkład termiczny NaHCO

zachodzi wg reakcji:

6 NaHCO

→

3 Na

+ 3 CO

+ 3 H

Metoda fosforanowa ma wiele zalet. Zapewnia 2

3 krotnie wi

ksz

szybko

ść

procesu

zmi

kczania ni

np. metoda wapno-soda; nie wymaga te

bardzo

cisłego dozowania

fosforanu, którego nadmiar nie tylko nie szkodzi, ale nawet jest po

żą

dany. Fosforany bowiem

nie koroduj

blachy

elaznej, a w wodzie zapobiegaj

tworzenia si

kamienia kotłowego,

który mo

e powstawa

w postaci krzemianu z resztkowej twardo

ci szcz

tkowej w obecno

SiO

. Jest to mo

liwe dzi

ki temu,

e na np. Ca

(PO

)

jest trudniej rozpuszczalny od CaSiO

zgodnie z ogóln

reguł

str

cania osadów mo

e nie tylko wytr

w pierwszej kolejno

ci,

ale nawet rozkłada

krzemian wapniowy ju

istniej

cy zgodnie z reakcj

3 CaSiO

+ 2 Na

→

(PO

)

↓

+ 3 NaSiO

w której tworzy si

rozpuszczalny krzemian sodowy.

Podobnie zachowuj

inne składniki kamienia kotłowego np. CaSO

, ulegaj

rozkładowi pod wpływem fosforanów na tej samej zasadzie.

Mimo przytoczonych tu zalet metoda fosforanowa nie ma zastosowania do

zmi

kczania wody surowej - jest na to za kosztowna. Natomiast nadaje si

do usuwania

twardo

ci resztkowej, pozostałej po zmi

kczaniu wst

pnym innymi metodami. Cz

sto te

ywa si

fosforanów do likwidowania minimalnej twardo

ci resztkowej w kondensatach

zasilaj

cych wysokopr

ęż

ne kotły.

Najcz

ęś

ciej w metodzie fosforanowej u

ywa si

ortofosforanu trójsodowego

znajduj

cego si

w handlu w .postaci soli uwodnionej Na

·10H

O. Mo

na stosowa

równie

sze wodorofosforany NaH

i Na

HPO

, a nawet kwas fosforowy H

- ale

pod warunkiem,

e w wodzie znajduj

składniki alkaliczne (NaOH, Na

), które

zoboj

tniaj

je.

g) Wymiana jonowa.

W zale

ci od wymaganego stopnia zmniejszenia twardo

ci wody oraz rodzaju

usuwanej twardo

ci stosuje si

wymian

jonow

- w cyklu wodorowym na kationitach słabo kwa

nych – usuwanie twardo

ci w

glanowej;

- w cyklu sodowym lub wodorowym na kationitach silnie kwa

nych -usuwanie twardo

glanowej i niew

glanowej;

- w cyklu wodorowym i cyklu sodowym – usuwanie twardo

ci w

glanowej i niew

glanowej;

- w cyklu wodorowym (kationit słabo kwa

ny – dekarbonizacja + kationit silnie kwa

ny –

usuwanie twardo

ci w

glanowej i niew

glanowej);

- dekarbonizacja i dekationizacja na kationicie silnie kwa

nym pracuj

cym w cyklu sodowym i

anionicie zasadowym pracuj

cym w cyklu chlorkowym.

Kationity słabo kwa

ne wodorowe wymieniaj

kationy zwi

zane z resztami kwasowymi

słabych kwasów, st

d zapewniaj

rozkład wodorow

glanów, a wi

c usuwanie twardo

glanowej zgodnie z reakcjami:

2KtH + Ca(HCO

)

→

Ca + 2H

O + 2CO

2KtH + Mg(HCO

)

→

Mg + 2H

O + 2CO

KtH + NaHCO

→

KtNa + H

O + CO

Kationity te, po regeneracji du

ym nadmiarem regeneranta (najcz

ęś

ciej HCl), mog

wymienia

równie

ęść

kationów w zwi

zanych z resztami kwasowymi silnych kwasów

według reakcji:

2KtH + CaCl

→

Ca + 2HCl

Woda po jonitowej dekarbonizacji zawiera CO

i pozbawiona jest twardo

glanowej. W wyniku wymiany jonowej usuwana jest równie

ęść

twardo

niew

glanowej, a w wodzie obecne s

kwasy mineralne. Kationity słabo kwa

ne pracuj

ce w

cyklu wodorowym stosowane s

c do zmi

kczania wody maj

cej du

żą

twardo

ść

glanow

i zawieraj

cej NaHCO

. W celu usuni

cia CO

z wody stosuje si

odgazowywacze.

Kationity silnie kwa

ne pracuj

ce w cyklu sodowym lub wodorowym zapewniaj

prawie

całkowit

wymian

jonów Ca

i Mg

zwi

zanych z anionami silnych i słabych kwasów, a wi

usuwanie zarówno twardo

ci w

glanowej, jak i niew

glanowej.

Wymiana w cyklu sodowym:

2KtNa + Ca(HCO

)

→

Ca + 2NaHCO

2KtNa + Mg(HCO

)

→

Mg + 2NaHCO

2KtNa + CaCl

→

Ca + 2NaCl

2KtNa + MgSO

→

Mg + Na

w cyklu wodorowym

2KtH + Ca(HCO

)

→

Ca + 2H

O + 2CO

2KtH + Mg(HCO

)

→

Mg + 2H

O + 2CO

2KtH + CaCl

→

Ca + 2HCl

2KtH + MgSO

→

Mg + H

W wyniku wymiany jonowej w cyklu sodowym lub wodorowym woda pozbawiona jest

wszystkich jonów Ca

i Mg

oraz innych kationów w tym radionukidów i metali ci

ęż

kich.

Układ zawieraj

cy kationity pracuj

ce w cyklu wodorowym (słaby lub silny) i sodowym

(silny) zapewnia całkowite usuni

cie twardo

ci ogólnej, cz

ęś

ciowe odsolenie wody oraz

neutralizacj

kwasów mineralnych.

Oznaczanie twardo

ci wody metod

wersenianow

Metoda wersenianowa oznaczania twardo

ci wody polega na kompleksometrycznym

miareczkowaniu próbki wody wersenianem dwusodowy (EDTA) wobec barwnika czerni
eriochromowej T w

rodowisku alkalicznym (pH=10). Barwnik ten tworzy z kationami wapnia i

magnezu zwi

zki kompleksowe o barwie czerwono-fioletowej. Poniewa

zwi

zki te s

mniej

trwałe ni

zwi

zki wapnia i magnezu z wersenianem, w trakcie miareczkowania jony wapnia i

magnezu uwalniaj

czer

eriochromow

T, co prowadzi do zmiany zabarwienia roztworu z

czerwonofiolotewego na niebieskie. W oznaczaniu przeszkadzaj

jony baru, cynku, kadmu,

kobaltu, manganu, miedzi, niklu, ołowiu, strontu,

elaza oraz wysoka m

tno

ść

i substancje

organiczne. Wi

kszo

ść

z wymienionych jonów eliminuje si

poprzez stosowanie odczynnika

maskuj

cego: siarczku sodu oraz chlorowodorku hydroksyloaminy NH

OH*HCl.

Literatura

1. Buczkowski R., Wybrane zagadnienia proekologiczne w chemii, Wydawnictwo

Uniwersytetu M. Kopernika w Toruniu, Toru

2002.

Cyga

ski A., Chemiczne metody analizy ilo

ciowej, WNT Warszawa 1999.

Hermanowicz W., Dojlido J., Do

ska W., Kosiorowski B., Zerze J., Fizyczno-

chemiczne badanie wody i

cieków, Arkady, Warszawa 1999.

4. Kiedry

ska L., Papciak D., Granops M., Chemia sanitarna, Wydawnictwo SGGW,

Warszawa 2006.

5. Kowal A.,

widerska-Bró

M., Oczyszczanie wody, Wydawnictwo PWN, Warszawa

2008.

6. Krzechowska M., Podstawy chemii ogólnej i

rodowiska przyrodniczego.

wiczenia

laboratoryjne, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2007.

7. Persona A. (red.), Chemia analityczna. Podstawy klasycznej analizy ilo

ciowej.

Wydawnictwo Medyk, Warszawa 2007.

8. Pokojska U., Przewodnik metodyczny do analizy wód, Wydawnictwo Uniwersytetu
M. Kopernika w Toruniu, Toru

1999.

9. Szłyk E., Kurzawa M., Szydłowska-Czerniak A., Jastrz

bska A., Ilo

ciowa analiza

chemiczna. Metody wagowe i miareczkowe, Wydawnictwo Uniwersytetu

M. Kopernika w Toruniu, Toru

2005.

10. Szmal S., Lipiec T., Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej,
PZWL, 1997.

Celem

wiczenia jest zapoznanie z podstawami oznacze

kompleksometrycznych na

przykładzie oznacze

kompleksonometrycznych.

Zakres

wiczenia obejmuje wykonanie oznaczenia twardo

ci ogólnej i wapniowej badanej

wody metod

wersenianow

Uwaga: roztworów mianowanych pobranych z butelki do biurety lub zlewki a nie
wykorzystanych do analizy, NIE WOLNO wlewa

z powrotem do butelki, w której s

przechowywane.

A. Oznaczanie twardo

ci ogólnej wody.

Zasada metody
Do próbki badanej wody wprowadza si

roztwór wersenianu dwusodowego EDTA, który

ąż

e kompleksometrycznie kationy wapnia i magnezu. Miareczkowanie przeprowadza si

obecno

ci wska

nika – czerni eriochromowej T.

Odczynniki: bufor amonowy, 1% roztwór chlorowodorku hydroksyloaminy, 5% Na

0,025 N EDTA, czer

eriochromowa T

Szkło: kolby sto

kowe o poj. 200 – 300 ml, pipety wielomiarowe, biureta, cylinder miarowy

100 ml, podci

garka do pipet

Materiał: badana woda

Wykonanie oznaczenia:

- do 3 kolb sto

kowych o pojemno

ci 200 – 300 ml pobra

pipet

jednomiarow

100 ml otrzymanej do analizy próbki,

- do ka

dej kolby doda

po 5 ml roztworu buforu amonowego, 2 ml 1%-ego roztworu

chlorowodorku hydroksyloaminy, 1 ml 5%-ego roztworu siarczku sodu Na

- do ka

dej kolby wsypa

(bezpo

rednio przed miareczkowaniem) szczypt

czerni

eriochromowej T,

- miareczkowa

roztworem wersenianu dwusodowego EDTA do zmiany zabarwienia

z czerwonofioetowego na niebieskie,

po dodaniu czerni eriochromowej T po miareczkowaniu EDTA

wiczenie nr 3

KOMPLEKSOMETRIA. CHEMIA SANITARNA.

OZNACZANIE TWARDO

CI WODY - instrukcja.

- odczyta

obj

ść

ytego roztworu EDTA i obliczy

twardo

ść

ogóln

według

poni

szego wzoru:

EDTA

n *

2000

[mval/dm

]

gdzie: V

EDTA

– obj

ść

ytego roztworu EDTA, ml

n - miano EDTA, n = 0,025 N

– obj

ść

próbki wody u

ytej do analizy, 100 ml

UWAGA: jako wynik poda

redni

arytmetyczn

z 3 oznacze

B. Oznaczanie twardo

ci wapniowej wody.

Zasada metody
Metoda polega na zmiareczkowaniu badanego roztworu zawieraj

cego jony wapnia, przy

pH 9-10 mianowanym roztworem wersenianu dwusodowego w obecno

ci wska

nika –

kalcesu. Kompleks chelatowy wap

- kalces o barwie czerwonej zostaje zast

piony przez

bardziej trwały kompleks wap

– wersenianu dwusodowy i roztwór przybiera barw

niebiesk

Z ilo

ci EDTA zu

ytego do zwi

zania jonów wapnia oblicza si

twardo

ść

wapniow

wody.

Odczynniki: 3 N NaOH, 1% roztwór chlorowodorku hydroksyloaminy, 5% Na

0,025 N EDTA, kalces

Szkło: kolby sto

kowe o poj. 200 – 300 ml, pipety wielomiarowe, biureta, cylinder miarowy

100 ml, podci

garka do pipet

Materiał: badana woda

Wykonanie oznaczenia:

- do 3 kolb sto

kowych o pojemno

ci 200 – 300 ml pobra

pipet

jednomiarow

100 ml otrzymanej do analizy próbki,

- do ka

dej kolby doda

pipet

wielomiarow

po 2 ml 3N roztworu wodorotlenku

sodu NaOH, 2 ml 1 % - ego roztworu chlorowodorku hydroksyloaminy,

1 ml 5% -ego roztworu siarczku sodu Na

- do ka

dej kolby wsypa

(bezpo

rednio przed miareczkowaniem) szczypt

kalcesu,

- miareczkowa

roztworem wersenianu dwusodowego EDTA do zmiany zabarwienia

z czerwonofioletowego na niebieskie,

po dodaniu kalcesu po miareczkowaniu EDTA

- odczyta

obj

ść

ytego roztworu EDTA i obliczy

twardo

ść

wapniow

poni

szego wzoru:

EDTA

n *

2000

[mval/dm

]

gdzie: V

EDTA

– obj

ść

ytego roztworu EDTA, ml

n - miano EDTA, n = 0,025 N

– obj

ść

próbki u

ytej do analizy, 100 ml

UWAGA: jako wynik poda

redni

arytmetyczn

z 3 oznacze

C. Oznaczanie twardo

ci magnezowej wody.

- na podstawie oznacze

twardo

ci ogólnej i wapniowej, obliczy

twardo

ść

magnezow

korzystaj

z poni

szej zale

ci:

= T

– T

[mval/dm

]

Wyniki otrzymane z oznacze

twardo

ci ogólnej i wapniowej wpisa

do tabeli.

Sprawozdanie z

wiczenia powinno zawiera

- stron

tytułow

- cel i zakres

wiczenia

- opis wykonania

wiczenia (zasada oznaczenia, odczynniki, szkło, sprz

t, materiały,

wykonanie

wiczenia)

- otrzymane wyniki (tabela podpisana przez prowadz

cego

wiczenia)

- wnioski – odnie

ść

do aktualnych przepisów prawnych dotycz

cych jako

ci wody

przeznaczonej do spo

ycia przez ludzi oraz danych zawartych w Tabelach 8 i 9.

Tabela nr 8. Współczynniki przeliczeniowe jednostek twardo

ci wody.

Stopnie twardości

mval/dm

niemiecki [n

]

francuski [f

]

angielski [a

]

ppm

mmol/dm

Jednostka

twardości

wody

i jej

oznaczenie

28 mg CaO

lub 50 mg

CaCO

/dm

10 mg CaO/dm

10 mg CaCO

/dm

14,3 mg CaCO

/dm

1mg CaCO

/dm

100 mg CaCO

/dm

1 mval/dm

1,00

2,8

5,0

3,50

50,0

0,50

niemiecki

0,357

1,00

1,79

1,25

17,8

0,18

francuski

0,200

0,56

1,00

0,70

0,10

angielski

0,286

0,80

1,43

1,00

14,3

0,14

ppm

0,02

0,056

0,1

0,07

0,01

mmol/dm

5,6

10,0

7,02

100,0

1,00

Tabela 9. Skala twardo

ci wody.

Twardość ogólna wody

mmol/dm

mval/dm

Określenie opisowe

0 - 0,89

0 – 1,72

0 - 5

woda bardzo miękka

0,9 – 1,78

1,73 – 3,57

6 – 10

woda miękka

1,79 – 2,67

3,8 – 5,35

11 – 15

woda o średniej twardości

2,68 – 3,56

5,36 – 7,13

16 – 20

woda o znacznej twardości

3,57 – 5,34

7,14 – 10,70

21 – 30

woda twarda

> 5,34

> 10,71

> 30

woda bardzo twarda

POLITECHNIKA LUBELSKA

Wydział In

ynierii

rodowiska

ynieria

rodowiska

SPRAWOZDANIE

WICZE

LABORATORYJNYCH Z CHEMII

wiczenia

Temat

wiczenia

Kompleksometria. Chemia sanitarna.

Oznaczanie twardo

ci wody.

Imi

i nazwisko studenta

……………………………………………

……………………………………………..

Rok studiów

Semestr

Data

Imi

i nazwisko prowadz

cego

wiczenia

Uwagi prowadz

cego:

Kompleksometryczne oznaczanie twardości wody

...................................................

…………………………………
…………………………………

Imię i Nazwisko

Grupa BDi .............

Data.......................

Oznaczanie twardości ogólnej Tw

Nr próbki

EDTA [ml]

[mval/dm

]

[mmol/dm

]

.........................

[mval/dm

]

Oznaczanie twardości wapniowej Tw

Nr próbki

EDTA [ml]

[mval/dm

]

[mmol/dm

]

..................

[mval/dm

]

Oznaczanie twardości magnezowej Tw

Nr próbki Tw

= Tw

- Tw

[mval/dm

]

[mmol/dm

]

.....................

[mval/dm

]

gdzie:

EDTA

∗

2000

[mval/dm

]

EDTA

∗

2000

[mval/dm

]

EDTA

– objętość zużytego EDTA (ml),

a – miano EDTA, 0,025m,

- objętość próbki użytej do analizy (ml)

Uwaga: jako wynik podać średnią arytmetyczną z trzech oznaczeń

Zagadnienia do kartkówki:

1. Miareczkowanie str

ceniowe, wska

niki w miareczkowaniu str

ceniowym.

2. Argentometria, merkurometria– definicje.
3.

ródła chlorków w wodzie.

4. Metody oznaczania chlorków.
5. Argentometryczne oznaczanie chlorków; metoda Mohra i Volharda – opis metod,

reakcje.

6. Iloczyn rozpuszczalno

ci soli trudno rozpuszczalnych – zadania.

Analiza miareczkowa wytr

ceniowa (precypitometria) polega na wydzielaniu

okre

lonej substancji w postaci trudno rozpuszczalnego osadu przy u

yciu mianowanego

roztworu titranta. W celu stwierdzenia ko

ca miareczkowania tj. momentu, gdy

miareczkowany roztwór nie zawiera ju

oznaczanego składnika, stosuje si

odpowiednie

wska

niki, wła

ciwe dla danego oznaczenia. Krzywa miareczkowania wytr

ceniowego jest

zale

wykładnika st

ęż

enia jonu wytr

canego od obj

ci titrantu.

Miareczkowanie wytr

ceniowe nie stanowi zwartej cało

ci jak np. alkacymetria.

Najwa

niejszym działem precypitometrii jest argentometria. Obejmuje ona oznaczenia

oparte na reakcjach tworzenia si

trudno rozpuszczalnych soli srebra. Rol

titrantu w tej

grup

oznacze

pełni mianowany roztwór azotan(V) srebra. Metodami argentometrycznymi

na oznaczy

jony chlorkowe, jodkowe, bromkowe, rodankowe, fosforany(V), srebro.

Merkurometria - metoda chemicznej analizy obj

ciowej, polegaj

ca na dodawaniu

mianowanego roztworu azotanu rt

ci do roztworu substancji badanej w celu jej ilo

ciowego

oznaczenia.

W miareczkowaniu str

ceniowym nie ma wska

ników uniwersalnych. Praktycznie dla

dej metody istnieje specjalny, wła

ciwy dla niej sposób okre

lania PK miareczkowania.

Np. w przypadku oznaczania chlorków metod

Mohra jest nim powstanie brunatno-

czerwonego osadu na tle białej zawiesiny chlorku srebra a w metodzie Volharda oznaczania
chlorków pojawienie si

czerwonego zabarwienia od utworzonego kompleksu Fe(III) z

tiocyjanianem. Najbardziej uniwersalnymi w argentometrii wska

nikami s

obecnie ju

rzadko

stosowane wska

niki adsorpcyjne Fajansa. Zasada działania tych wska

ników polega na

tym,

e powoduj

one zmian

zabarwienia nie w gł

bi roztworu lecz na powierzchni osadu - w

punkcie równowa

nikowym wskutek zmiany ładunku na powierzchni osadu nast

puje

adsorpcja lub desorpcja wska

nika, czemu towarzyszy zmiana zabarwienia lub fluorescencji.

Przykłady wska

ników adsorpcyjnych:

nazwa wskaźnika

titrant

oznaczany jon

zamiana barwy

, Br

, SCN

żółtozielona → różowa

fluoresceina

żółtozielona → pomarańczowa

, Br

, SCN

żółta → niebieska

3,6-dichlorofluorosceina

żółtozielona → niebieskozielona

czerwonofioletowa → różowa

, J

pomarańczowa → żółta

fuksyna

SCN

niebieska → różowa

eozyna

pomarańczowa → różowa

PRACOWNIA nr 6

ANALIZA WYTR

CENIOWA. CHEMIA SANITARNA.

OZNACZANIE ZAWARTO

CI CHLORKÓW.

Chlorki ze wzgl

du na swoj

wysok

rozpuszczalno

ść

w wodzie (wyj

tek AgCl,

, CuCl i PbCl

) oraz szerokie rozpowszechnienie w skorupie ziemskiej w postaci

naturalnych pokładów soli, stanowi

podstawowy składnik wód naturalnych. Ich

ródła w

wodach mog

mie

charakter naturalny (geologiczny) oraz antropogeniczny. Chlorki o

geologiczne pochodz

z gruntu, z naturalnych pokładów soli. Natomiast chlorki

antropogeniczne obecne w wodzie

wiadcz

o jej ska

eniu

ciekami, zarówno komunalnymi

jak te

i przemysłowymi. St

ęż

enia chlorków w wodach naturalnych zmieniaj

od ilo

ladowych do kilkuset mg/dm

. Według wymaga

sanitarno – higienicznych zawarto

ść

chlorków geologicznych wodzie do picia nie powinna przekracza

250 ng/dm

, przy czym

warto

ść

zalecana wynosi 25 mg/dm

. Chlorki innego pochodzenia czyni

niezdatn

spo

ycia. Zawarto

ść

chlorków powy

ej 100 mg/dm

w pewnych warunkach wzmacnia

wła

ciwo

ci korozyjne wody.

Metody oznaczania chlorków:
- metoda miareczkowania argentometrycznego (metoda Mohra)
- metoda miareczkowania merkurometrycznego
- metoda potencjometryczna
- metoda turbidymetryczna

Metoda miareczkowania merkurometrycznego chlorków polega na miareczkowaniu
roztworu zawieraj

cego chlorki mianowanym roztworem Hg(NO

)

wobec difenylokarbazonu

jako wska

nika, w

rodowisku o pH=2,3-2,8. Jony chlorkowe reaguj

z jonami Hg

tworz

słabo zdysocjowany HgCl

. Dodany wska

nik difenylokarbazon tworzy z nadmiarem jonów

zwi

zek kompleksowy o fioletowym zabarwieniu.

Metoda

turbidymetryczna

oznaczania

chlorków

polega

ocenie

tnienia

spowodowanego wytr

ceniem si

koloidalnego osadu AgCl w wyniku reakcji AgNO

z jonami

chlorkowymi.

Literatura

1. Buczkowski R., Wybrane zagadnienia proekologiczne w chemii, Wydawnictwo

Uniwersytetu M. Kopernika w Toruniu, Toru

2002.

Cyga

ski A., Chemiczne metody analizy ilo

ciowej, WNT Warszawa 1999.

Hermanowicz W., Dojlido J., Do

ska W., Kosiorowski B., Zerze J., Fizyczno-

chemiczne badanie wody i

cieków, Arkady, Warszawa 1999.

4. Kiedry

ska L., Papciak D., Granops M., Chemia sanitarna, Wydawnictwo SGGW,

Warszawa 2006.

5. Krzechowska M., Podstawy chemii ogólnej i

rodowiska przyrodniczego.

wiczenia

laboratoryjne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2007.

6. Persona A. (red.), Chemia analityczna. Podstawy klasycznej analizy ilo

ciowej.

Wydawnictwo Medyk, Warszawa 2007.

7. Pokojska U., Przewodnik metodyczny do analizy wód, Wydawnictwo Uniwersytetu

M. Kopernika w Toruniu, Toru

1999.

8. Szłyk E., Kurzawa M., Szydłowska-Czerniak A., Jastrz

bska A., Ilo

ciowa analiza

chemiczna. Metody wagowe i miareczkowe, Wydawnictwo Uniwersytetu

M. Kopernika w Toruniu, Toru

2005.

9. Szmal S., Lipiec T., Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej

PZWL, 1997.

Celem

wiczenia jest zapoznanie z podstawami oznacze

stosowanych w analizie

wytr

ceniowej na przykładzie oznacze

argentometrycznych.

Zakres

wiczenia obejmuje wykonanie oznaczenia zawarto

ci chlorków w badanej wodzie

metod

Mohra i metod

Volharda.

Uwaga: roztworów mianowanych pobranych z butelki do biurety lub zlewki a nie
wykorzystanych do analizy, NIE WOLNO wlewa

z powrotem do butelki, w której s

przechowywane.

A. Oznaczanie chlorków metod

Mohra.

Zasada metody
Metoda ta polega na bezpo

rednim miareczkowaniu roztworu zawieraj

cego jony chlorkowe

mianowanym roztworem azotanu(V) srebra w obecno

ci chromianu(VI) potasu jako

wska

nika w

rodowisku o pH =6,5-10. dy praktycznie cała obecna w roztworze ilo

ść

chlorków wydzieli si

w postaci chlorku srebra (biały serowaty osad), nadmiar roztworu

azotanu srebra wytr

ca chromian(VI) srebra i nast

puje zmiana zabarwienia roztworu z

ółtozielonkawego na czerwonobrunatne, co wskazuje na ko

cowy punkt miareczkowania.

Metody Mohra nie mo

na stosowa

w przypadku gdy roztwór zawiera inne aniony tworz

ce w

rodowisku oboj

tnym trudno rozpuszczalne sole srebra albo kationy, które daj

zwi

zki

trudno rozpuszczalne sole z jonami chromianowymi(VI), lub substancje redukuj

ce azotan

srebra do srebra metalicznego. Dodatkowo w oznaczaniu przeszkadzaj

: barwa roztworu

powy

ej 30 mgPt/dm

, m

tno

ść

powy

ej 20 mg/dm

elazo, siarczki, siarczany(VI),

siarkowodór i fosforany. Metod

Mohra oprócz chlorków mo

na jeszcze oznacza

bromki w

miareczkowaniu bezpo

rednim i jony srebra w miareczkowaniu po

rednim.

Odczynniki: 5%

CrO

, 0,1 N AgNO

Szkło: kolby sto

kowe o poj. 200 – 300 ml, pipety wielomiarowe, biureta, cylinder miarowy

100 ml, podci

garka do pipetowania

Materiał: badana woda

Wykonanie oznaczenia:
- do 3 kolb sto

kowych o pojemno

ci 200 – 300 ml pobra

pipet

jednomiarow

100 ml otrzymanej do analizy próbki,

- do ka

dej kolby doda

pipet

wielomiarow

po 1 ml 5% -wego roztworu chromianu

(VI) potasu K

CrO

- miareczkowa

0,1 N roztworem AgNO

do zmiany zabarwienia na

ółto-pomara

czowe,

po dodaniu K

CrO

po miareczkowaniu AgNO

wiczenie nr 4

ANALIZA WYTR

CENIOWA. CHEMIA SANITARNA.

OZNACZANIE ZAWARTO

CI CHLORKÓW – instrukcja.

- odczyta

obj

ść

ytego roztworu AgNO

i obliczy

zawarto

ść

chlorków wg

poni

szego wzoru:

[Cl

] =

AgNO

)

(

1000

−

∗

[mg/dm

]

gdzie: V

AgNO3

– obj

ść

ytego roztworu AgNO

, ml

n – miano roztworu AgNO

, n = 0,1 N

– obj

ść

próbki u

ytej do analizy, 100 ml

UWAGA: jako wynik poda

redni

arytmetyczn

z 3 oznacze

B. Oznaczanie chlorków metod

Volharda.

Zasada metody polega na po

rednim oznaczaniu chlorków. Do zakwaszonego

rozcie

czonym kwasem azotowym(V) roztworu zawieraj

cego chlorki dodaje si

nadmiar

mianowanego roztworu azotanu(V) srebra. Wskutek tego praktycznie cały chlorek wytr

ci si

w postaci AgCl, a w roztworze pozostanie pewien nadmiar AgNO

. Ten nadmiar

odmiareczkowuje si

mianowanym roztworem tiocyjanianem amonu lub potasu w obecno

soli

elaza(III) – siarczan(VI) amonu i

elaza(III) lub azotanu(V)

elaza(III), które pełni

rol

wska

ników. Pojawienie si

czerwonego zabarwienia roztworu oznacza, ze cał

ilo

ść

jonów

srebra została odmiareczkowana i utworzył si

kompleks tiocyjanianu z

elazem(III) –

FeSCN

. Metod

Volharda mo

na oznacza

jony srebra wykonuj

c miareczkowanie

bezpo

rednie, oraz jony chlorkowe, bromkowe, jodkowe i rodankowe, prowadz

miareczkowanie po

rednie. W oznaczeniach nie przeszkadzaj

aniony fosforanowe(V),

szczawianowe i arsenianowe(V) oraz kationy ulegaj

ce hydrolizie, np. glinu(III).

Odczynniki: HNO

(1+1), 0,1 N AgNO

, CHCl

, FeNH

(SO

)

, 0,05 N KSCN

Szkło: kolby sto

kowe z doszlifowanym korkiem o poj. 500 ml, pipety wielomiarowe,

biureta, cylinder miarowy 100 ml, podci

garka do pipetowania

Materiał: badana woda

Wykonanie oznaczenia:

- do 3 kolb sto

kowych z doszlifowanymi korkami o pojemno

ci 500 ml pobra

pipet

jednomiarow

po 100 ml otrzymanej do analizy próbki,

- do ka

dej kolby doda

pipet

wielomiarow

po 5 ml roztworu kwasu azotowego (V)

HNO

(1+1) i po 25 ml (odmierzy

pipet

jednomiarow

) roztworu AgNO

- doda

po 3 ml chloroformu CHCl

i po 1 ml 10% -wego roztworu siarczanu amonu-

elaza (III) FeNH

(SO

)

- wytrz

przez 3 minuty,

- nadmiar jonów Ag

odmiareczkowa

0,05 N roztworem rodanku potasu KSCN do

wyst

pienia trwałego brunatno-pomara

czowego zabarwienia,

przed miareczkowaniem KSCN po miareczkowaniu KSCN

- odczyta

obj

ść

ytego roztworu rodanku potasu KSCN i obliczy

zawarto

ść

chlorków wg poni

szego wzoru:

[Cl

] =

KSCN

AgNO

)

(

1000

∗

−

∗

[mg/dm

]

gdzie: V

AgNO3

– obj

ść

ytego roztworu AgNO

, ml

– miano roztworu AgNO

, n

= 0,1 N

KSCN

– obj

ść

ytego roztworu KSCN, ml

– miano roztworu KSCN, n

= 0,05 N

– obj

ść

próbki u

ytej do analizy, 100 ml

UWAGA: jako wynik poda

redni

arytmetyczn

z 3 oznacze

Wyniki otrzymane z oznacze

zawarto

ci chlorków metodami Mohra i Volharda wpisa

tabeli.

Sprawozdanie z

wiczenia powinno zawiera

- stron

tytułow

- cel i zakres

wiczenia

- opis wykonania

wiczenia (zasada oznaczenia, odczynniki, szkło, sprz

t, materiały,

wykonanie

wiczenia)

- otrzymane wyniki (tabela podpisana przez prowadz

cego

wiczenia)

- wnioski – odnie

ść

do aktualnych przepisów prawnych dotycz

cych jako

ci wody

przeznaczonej do spo

ycia przez ludzi.

POLITECHNIKA LUBELSKA

Wydział In

ynierii

rodowiska

ynieria

rodowiska

SPRAWOZDANIE

WICZE

LABORATORYJNYCH Z CHEMII

wiczenia

Temat

wiczenia

Analiza wytr

ceniowa. Chemia sanitarna.

Oznaczanie chlorków metod

Mohra i Volharda.

Imi

i nazwisko studenta

……………………………………………

Rok studiów

Semestr

Data

Imi

i nazwisko prowadz

cego

wiczenia

Uwagi prowadz

cego:

Argentometryczne oznaczanie chlorków

...................................................

…………………………………
…………………………………

Imię i Nazwisko

Grupa BDi .............

Data.......................

Oznaczanie chlorków metodą Mohra

Nr próbki

AgNO

[ml]

[Cl

]

[mg/dm

]

[Cl

] =

.........................

[mg/dm

]

Oznaczanie chlorków metodą Volharda

Nr próbki

KSCN [ml]

[Cl

]

[mg/dm

]

[Cl

] =

.........................

[mg/dm

]

gdzie:

[Cl

] =

)

(

1000

−

∗

[mgl/dm

] - metoda Mohra

[Cl

] =

)

(

1000

∗

−

∗

[mg/dm

] - metoda Volharda

– objętość roztworu AgNO

(ml),

– objętość roztworu KSCN (ml),

a – miano AgNO

– 0,1n

– normalność roztworu AgNO

– 0,1 n,

– normalność roztworu KSCN – 0,05 n,

- objętość próbki użytej do analizy (ml)

Uwaga: jako wynik podać średnią arytmetyczną z trzech oznaczeń

Zagadnienia do kartkówki:

1. Alkacymetria (podział metod alkacymetrycznych), wska

niki alkacymetryczne.

2. Kwasowo

ść

– definicja,

ródła, rodzaje, jednostki, metody oznaczania.

3. Zasadowo

ść

– definicja,

ródła, rodzaje, jednostki, metody oznaczania.

4. Zale

ść

dzy zasadowo

, charakterem chem. zwi

zków zawartych w wodzie i pH.

5. Definicja pH, jednostka pH, skala pH, wska

niki pH – przykłady. pH słabych i mocnych

elektrolitów – zadania.

Alkacymetria obejmuje grup

metod analizy obj

ciowej opartych na reakcji

zoboj

tniania. Metody alkacymetryczne stosuje si

do oznaczania kwasów i zasad

nieorganicznych i organicznych.

Alkacymetria obejmuje dwa działy:
- alkalimetri

– oznaczanie substancji przez miareczkowanie mianowanym roztworem

zasady
- acydymetri

– oznaczanie substancji przez miareczkowanie mianowanym roztworem

kwasu.

Wska

niki pH – czyli indykatory pH, słu

żą

do wyznaczania PK miareczkowania

alkacymetrycznego i okre

lania pH roztworu. S

to zwi

zki chemiczne – najcz

ęś

ciej słabe

kwasy lub zasady organiczne (stosowane w postaci roztworów wodnych lub alkoholowych),
zmieniaj

ce barw

w okre

lonym zakresie pH roztworu. W roztworach wodnych tworz

one

układy sprz

ęż

one kwas –zasada. Je

eli tylko jedna forma w układzie jest zabarwiona, co

wynika z obecno

ci grupy chromoforowej, wówczas mówi si

o wska

nikach

jednobarwnych (np. fenoloftaleina). Je

eli dwie formy układu maj

ró

ne zabarwienie, wtedy

to wska

niki dwubarwne (np. oran

metylowy). Wyra

zmian

barwy wska

nika

dwubarwnego zauwa

a si

, gdy około 10% indykatora przejdzie w w posta

inaczej

zabarwion

. Całkowita zmiana barwy wska

nika wyst

puje w zakresie dwóch jednostek pH.

Zakres pH, w którym wyst

puje przej

ciowe zabarwienie wska

nika nazywa si

zakresem

zmiany barwy wska

nika. W przypadku wska

ników jednobarwnych widoczna jest tylko jedna

barwna posta

wska

nika.

W przypadku niektórych wska

ników trudno jest zauwa

zmian

barwy, dlatego

stosuje si

wska

niki mieszane, czyli mieszaniny dwóch odpowiednio dobranych wska

ników

kwasowo-zasadowych lub mieszanin

jednego wska

nika z oboj

tnym barwnikiem, np. oran

metylowy mo

na zmiesza

z bł

kitem metylowym. Taka mieszanina ma barw

fioletow

przy

pH=3 a zielon

przy pH=5.

Najcz

ęś

ciej stosowane wska

niki pH:

- oran

metylowy

- fenoloftaleina
- bł

kit tymolowy

- lakmus

PRACOWNIA nr 7

ALKACYMETRIA. CHEMIA SANITARNA.

OZNACZANIE ZASADOWO

CI i KWASOWOSCI WODY.

Tabela 11. Zakresy zmiany barwy najcz

ęś

ciej stosowanych wska

ników pH.

Wskaźnik

zakres pH

zmiana barwy

fiolet metylowy

0,1 – 3,2

żółta – fioletowa

oranż metylowy

3,1 – 4,4

czerwona pomarańczowa – żółta

czerwień metylowa

4,2 – 6,3

czerwona - pomarańczowa – żółta

lakmus

5,2 – 8,0

czerwona - różowa - niebieska

błękit bromotymolowy

6,0 – 7,6

żółta – zielona – niebieska

fenoloftaleina

0,0 - 8,2

8,2 – 12,0

> 12,0

bezbarwna
różowa
bezbarwna

żółcień alizarynowa G

10,0 – 12,0

żółta – pomarańczowa - czerwona

pH za pomoc

wska

ników nale

y mierzy

tylko w rozcie

czonych roztworach

wodnych. Do okre

lania pH roztworu stosuje si

tak

e wska

niki w postaci papierków

(pasków) wska

nikowych, którymi s

wysuszone kawałki bibuły filtracyjnej nas

czone

uprzednio roztworem wska

nika. W laboratoriach znalazły tak

e zastosowanie papierki

uniwersalne. S

to kawałki bibuły nas

czone mieszanin

ró

nych wska

ników i zmieniaj

barw

(kilkakrotnie) ze zmian

rodowiska, od mocno kwa

nego do mocno zasadowego

(z dokładno

do 0,5 jednostki pH). Dokładne pH roztworu mo

na zmierzy

za pomoc

urz

dzenia zwanego pehametrem.

Warto

ci pH roztworów znanych z

ycia codziennego:

- krew – 7,35-7,45
- mleko – 6,5
- sok

oł

dkowy – 1,0 – 2,0

- ocet – 3,0
- Coca cola – 2,3 – 3,0

Kwasowo

ść

wody naturalnej jest to zdolno

ść

do zoboj

tniania silnych zasad

mineralnych lub w

glanów wobec umownych wska

ników. Kwasowo

ść

wód naturalnych jest

wywołana głównie obecno

wolnego CO

(rozpuszczonego), a tak

e obecno

słabych

kwasów organicznych (np. kwasów humusowych) oraz produktów hydrolizy koagulantów
(sole glinu i

elaza). Kwasowo

ść

wody jest niepo

żą

dana w przypadku wykorzystania jej do

celów przemysłowych. Je

eli pH wody jest mniejsze od 4,6 wyst

puje wówczas tzw.

kwasowo

ść

mineralna wody (wywołana mocnymi kwasami) w woda wykazuje silne

wła

ciwo

ci korozyjne wobec betonu i

elaza. Ten rodzaj kwasowo

ci bardzo rzadko

wyst

puje w wodach powierzchniowych. W zakresie pH = 4,6 – 8,3 oznacza si

kwasowo

ść

ogóln

wody (wywołan

przez sum

kwasów mocnych i słabych) współistniej

zasadowo

ogóln

. Kwasowo

ść

wody oznacza si

za pomoc

miareczkowania

potencjometrycznego

lub

miareczkowania

roztworem

NaOH

lub

wobec

odpowiedniego wska

nika. W przypadku kwasowo

ci mineralnej jest nim oran

metylowy a

dla kwasowo

ci ogólnej – fenoloftaleina. W oznaczaniu kwasowo

ci przeszkadzaj

sole

elaza w st

ęż

eniu powy

ej 1 mg/dm

oraz twardo

ść

glanowa powy

ej 3,6 mval/dm

Czynniki przeszkadzaj

ce usuwa si

poprzez dodanie przed miareczkowaniem do

analizowanej próbki kilku kropel roztworu winianu potasu u sodu. Jednostk

kwasowo

ci s

mmol/dm

, a tak

e mval/dm

Kwasowo

ść

wody do picia ma bezpo

rednie znaczenie jedynie wówczas gdy jest

wywołana przez kwasy mineralne. W czystych wodach naturalnych istnieje naturalny układ
buforowy (wodorow

glany i kwas w

glanowy), którego zadaniem jest utrzymywanie

odpowiedniego pH wody po wprowadzeniu niewielkich ilo

ci silnych kwasów.

Zdolno

ść

wody do zoboj

tniania mocnych kwasów mineralnych w okre

lonych

warunkach nosi nazw

zasadowo

ci wody. Wła

ciwo

ść

nadaj

wodzie obecne w niej

wodorow

glany, w

glany oraz rzadziej wodorotlenki, borany, ortokrzemiany i ortofosforany.

Parametr ten jest wa

ny w analizie wód technologicznych (kotłowych, chłodniczych) i

naturalnych (przy ocenie ich agresywno

ci wzgl

dem betonu). W ocenie higienicznej

zasadowo

ść

ma znaczenie drugorz

dne. Oznaczanie zasadowo

ci polega na okre

leniu

zawarto

ci zwi

zków reaguj

cych w wodzie zasadowo wobec odpowiedniego wska

nika.

Miareczkowanie kwasem solnym wodorotlenków, w

glanów i wodorow

glanów wapnia,

magnezu, sodu i potasu zawartych w wodzie, pozwala oznaczy

ich sumaryczne st

ęż

enie

zwane zasadowo

ogóln

. Miareczkuj

c te zwi

zki 0,1M HCl wobec oran

u metylowego

do pH=4,5, okre

la si

zasadowo

ść

ogóln

wody (M, m lub Z

). Natomiast zasadowo

ść

mineralna (F, p lub Z

) pochodzi od wolnych jonów OH

z dysocjacji zasad oraz od jonów OH

powstaj

cych w wyniku hydrolizy w

glanów i oznacza si

przez miareczkowanie 0,1M HCl

wobec fenoloftaleiny przy pH=8,3. W zale

ci od uzyskanych wyników miareczkowania

próby wody kwasem solnym wobec fenoloftaleiny i oran

u metylowego, mo

na okre

udziały jonów OH

, HCO

, CO

(mmol/dm

) w zasadowo

ci ogólnej w sposób podany

w Tabeli 10.

Tabela 10. Współistnienie jonów OH

, CO

, HCO

w wodach przy pH < 9.

Zasadowość spowodowana obecnością jonu (mval/dm

)

zależność pomiędzy
zasadowością p i m

32-

HCO

p=0, m>0

2p<m

m - 2p

2p=m

2p>m

2p - m

m – p

p=m

Zale

nie od zwi

zku, który nadaje wodzie charakter zasadowy, przy badaniach specjalnych

rozró

nia si

- zasadowo

ść

ogóln

(OH

, CO

, HCO

)

- zasadowo

ść

z fenoloftalein

(OH

, CO

)

- zasadowo

ść

glanow

(CO

)

- zasadowo

ść

wodorow

glanow

(HCO

)

- zasadowo

ść

wodorotlenow

(OH

Zasadowo

ść

wody z punktu oceny sanitarnej nie ma wi

kszego znaczenia, natomiast ma

istotne znaczenie w przypadku wód do celów przemysłowych.

Literatura

1. Buczkowski R., Wybrane zagadnienia proekologiczne w chemii, Wydawnictwo

Uniwersytetu M. Kopernika w Toruniu, Toru

2002.

Cyga

ski A., Chemiczne metody analizy ilo

ciowej, WNT Warszawa 1999.

Hermanowicz W., Dojlido J., Do

ska W., Kosiorowski B., Zerze J., Fizyczno-

chemiczne badanie wody i

cieków, Arkady, Warszawa 1999.

4. Kiedry

ska L., Papciak D., Granops M., Chemia sanitarna, Wydawnictwo SGGW,

Warszawa 2006.

5. Krzechowska M., Podstawy chemii ogólnej i

rodowiska przyrodniczego.

wiczenia

laboratoryjne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2007.

6. Pokojska U., Przewodnik metodyczny do analizy wód, Wydawnictwo Uniwersytetu
M. Kopernika w Toruniu, Toru

1999.

7. Szłyk E., Kurzawa M., Szydłowska-Czerniak A., Jastrz

bska A., Ilo

ciowa analiza

chemiczna. Metody wagowe i miareczkowe, Wydawnictwo Uniwersytetu

M. Kopernika w Toruniu, Toru

2005.

8. Szmal S., Lipiec T., Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej

PZWL, 1997.

Celem

wiczenia jest zapoznanie z podstawami miareczkowania alkacymetrycznego.

Zakres

wiczenia obejmuje wykonanie oznaczenia zasadowo

ci ogólnej i mineralnej oraz

kwasowo

ci ogólnej i mineralnej badanej wody.

Uwaga: roztworów mianowanych pobranych z butelki do biurety lub zlewki a nie
wykorzystanych do analizy, NIE WOLNO wlewa

z powrotem do butelki, w której s

przechowywane.

A. Oznaczanie zasadowo

ci mineralnej P i zasadowo

ci ogólnej M wody.

Zasada metody
Oznaczanie zasadowo

ci mineralnej Z

polega na zoboj

tnianiu zawartych w wodzie

zwi

zków zasadowych mianowanym roztworem HCl do pH=8,3, przy u

yciu wska

nika –

fenoloftaleiny. Miareczkowanie kwasem prowadzi si

do zaniku ró

owego zabarwienia próbki.

Natomiast oznaczanie zasadowo

ci ogólnej Z

polega na miareczkowaniu badanej wody

mianowanym roztworem HCl do pH=4,5, przy u

yciu wska

nika – oran

u metylowego.

Miareczkowanie kwasem prowadzi si

do zmiany zabarwienia próbki wody z

ółtego na

ółtoczerwone.

Odczynniki: 0,1 N HCl, fenoloftaleina, oran

metylowy

Szkło: kolby sto

kowe o poj. 200 – 300 ml, pipety wielomiarowe, biureta, cylinder miarowy

100 ml, podci

garka do pipetowania

Materiał: badana woda

Wykonanie oznaczenia:
- do 3 kolb sto

kowych o pojemno

ci 200 – 300 ml pobra

pipet

jednomiarow

100 ml otrzymanej do analizy próbki,

- doda

3 - 5 kropli fenoloftaleiny do uzyskania malinowego zabarwienia,

- miareczkowa

0,1 N roztworem kwasu solnego HCl do odbarwienia

miareczkowanego roztworu,

po dodaniu fenoloftaleiny po miareczkowaniu HCl

Uwaga: je

eli woda nie zabarwi si

na ró

owo, oznacza to,

e ten rodzaj zasadowo

w badanej wodzie nie wyst

puje, czyli Z

= 0 mval/dm

wiczenie nr 5

ALKACYMETRIA. CHEMIA SANITARNA.

OZNACZANIE ZASADOWO

CI i KWASOWOSCI WODY - instrukcja.

- odczyta

obj

ść

ytego roztworu HCl,

- doda

2 – 3 krople oran

u metylowego i miareczkowa

tym samym kwasem do

zmiany zabarwienia z

ółtej na cebulkow

po dodaniu oran

u metylowego po miareczkowaniu HCl

- odczyta

obj

ść

ytego roztworu HCl i obliczy

zasadowo

ść

M i P ze wzoru:

1000

∗

[mval/dm

]

1000

∗

[mval/dm

]

gdzie: V

– obj

ść

ytego roztworu 0,1 N HCl na zmiareczkowania próbki wobec

fenoloftaleiny, ml
V

– obj

ść

ytego roztworu 0,1 N HCl na zmiareczkowania próbki wobec

oran

u metylowego, ml

n – normalno

ść

roztworu HCl - 0,1 N

– obj

ść

próbki u

ytej do analizy, 100 ml

UWAGA: jako wynik poda

redni

arytmetyczn

z 3 oznacze

B. Oznaczanie kwasowo

ci ogólnej K

wody.

Zasada metody polega na zoboj

tnieniu mocnych i słabych kwasów zawartych w badanej

wodzie (do pH=8,3) mianowanym roztworem NaOH w obecno

ci wska

nika – fenoloftaleiny.

Miareczkowanie prowadzi si

do powstania ró

owego zabarwienia roztworu.

Odczynniki: 0,1 N NaOH, fenoloftaleina, 33% sól Seignetta

Szkło: kolby sto

kowe o poj. 200 – 300 ml, pipety wielomiarowe, biureta, cylinder miarowy

100 ml, podci

garka do pipetowania

Materiał: badana woda

Wykonanie oznaczenia:
- do 2 kolb sto

kowych o pojemno

ci 200 – 300 ml pobra

pipet

jednomiarow

100 ml otrzymanej do analizy próbki,

- doda

po 3 – 5 kropli fenoloftaleiny i 4 krople 33% -wego roztworu winianu potasu i

sodu (soli Seignetta),

- miareczkowa

0,1 N roztworem NaOH do uzyskania lekko ró

owej barwy roztworu,

- odczyta

obj

ść

ytego roztworu NaOH i obliczy

kwasowo

ść

ogóln

wg wzoru:

1000

∗

[mval/dm

]

gdzie: V

– obj

ść

ytego roztworu 0,1 N NaOH na zmiareczkowania próbki, ml

a - normalno

ść

wodorotlenku sodu NaOH - 0,1 N

– obj

ść

próbki u

ytej do analizy, 100 ml

UWAGA: jako wynik poda

redni

arytmetyczn

z 2 oznacze

C. Oznaczanie kwasowo

ci mineralnej K

wody.

Zasada metody polega na

zoboj

tnieniu mocnych kwasów zawartych w badanej wodzie (do

pH=4,5) mianowanym roztworem NaOH w obecno

ci metylooran

u do uzyskania

ółtopomara

czowego zabarwienia.

Odczynniki: 0,1 N NaOH, oran

metylowy, 33% sól Seignetta

Szkło: kolby sto

kowe o poj. 200 – 300 ml, pipety wielomiarowe, biureta, cylinder miarowy

100 ml, podci

garka do pipetowania

Materiał: badana woda

Wykonanie oznaczenia:
- do 2 kolb sto

kowych o pojemno

ci 200 – 300 ml pobra

pipet

jednomiarow

100 ml otrzymanej do analizy próbki,

- doda

po 3 – 5 kropli oran

u metylowego,

- miareczkowa

0,1 N roztworem NaOH do zmiany barwy z czerwonego na

ółto -

pomara

czowe,

- odczyta

obj

ść

ytego roztworu NaOH i obliczy

kwasowo

ść

mineraln

wg wzoru:

1000

∗

[mval/dm

]

gdzie: V

– obj

ść

ytego roztworu 0,1 N NaOH na zmiareczkowania próbki, ml

a – normalno

ść

NaOH - 0,1N

– obj

ść

próbki u

ytej do analizy, 100 ml

UWAGA: jako wynik poda

redni

arytmetyczn

z 2 oznacze

Wyniki otrzymane z oznacze

zasadowo

ci i kwasowo

ci wpisa

do tabeli.

Sprawozdanie z

wiczenia powinno zawiera

- stron

tytułow

- cel i zakres

wiczenia

- opis wykonania

wiczenia (zasada oznaczenia, odczynniki, szkło, sprz

t, materiały,

wykonanie

wiczenia)

- otrzymane wyniki (tabela podpisana przez prowadz

cego

wiczenia)

- wnioski – odnie

ść

do aktualnych przepisów prawnych dotycz

cych jako

ci wody

przeznaczonej do spo

ycia przez ludzi.

POLITECHNIKA LUBELSKA

Wydział In

ynierii

rodowiska

ynieria

rodowiska

SPRAWOZDANIE

WICZE

LABORATORYJNYCH Z CHEMII

wiczenia

Temat

wiczenia

Alkacymetria. Chemia sanitarna.

Oznaczanie zasadowo

ci i kwasowo

ci wody.

Imi

i nazwisko studenta

……………………………………………

Rok studiów

Semestr

Data

Imi

i nazwisko prowadz

cego

wiczenia

Uwagi prowadz

cego:

Oznaczanie zasadowości i kwasowości wody

...................................................

..................................................
..................................................

Imię i Nazwisko

Grupa BDi .............

Data.......................

Oznaczanie zasadowości mineralnej P

Nr próbki

HCl [ml]

P [mval/dm

]

.........................

[mval/dm

]

Oznaczanie zasadowości ogólnej M

Nr próbki

HCl [ml]

[mval/dm

]

M =

..................

[mval/dm

]

Oznaczanie kwasowości ogólnej K

Nr próbki

NaOH [ml]

[mval/dm

]

.....................

[mval/dm

]

Oznaczanie kwasowości mineralnej K

Nr próbki

NaOH [ml]

[mval/dm

]

.....................

[mval/dm

]

gdzie:

1000

∗

[mval/dm

]

)

(

1000

∗

[mval/dm

]

1000

∗

[mval/dm

] K

1000

∗

[mval/dm

]

- objętość HCl zużytego na zmiareczkowanie próbki wobec fenoloftaleiny (ml), przy

oznaczaniu zasadowości P,

– objętość HCl zużytego na zmiareczkowanie próbki wobec oranżu metylowego (ml), przy

oznaczaniu zasadowości M,
V

– objętość NaOH (ml), przy oznaczaniu kwasowości,

n – normalność – 0,1 n,
a – normalność roztworu NaOH – 0,1 n,
V

- objętość próbki użytej do analizy (ml)

Zagadnienia do kartkówki:

1. Reakcje utlenienia i redukcji, definicja utleniacza i reduktora, stopnie utlenienia

pierwiastków w zwi

zkach chemicznych, zasady ich wyznaczania.

2. Uzgadnianie reakcji redox.
3. Podstawy metod analitycznych opartych na reakcjach redox, miareczkowanie

redoksometryczne, jodometria (definicja).

ródła tlenu w wodzie, cel oznaczania zawarto

ci O

w wodzie, zale

ść

dzy

zawarto

tlenu w wodzie a czysto

wód.

5. Stopnie utlenienia chromu w zwi

zkach chemicznych, podstawowe zwi

zki

chromu oraz ich charakter redoks,

ródła chromu (VI) w wodzie i

ciekach.

6. Metoda jodometryczna oznaczania Cr(VI) – reakcje.

Reakcjami redoks, czyli reakcjami utleniania i redukcji nazywa si

reakcje chemiczne

przebiegaj

ce ze zmian

stopnia utlenienia reaguj

cych ze sob

steczek, atomów lub

jonów. Przyczyn

zmiany stopnia utlenienia substratów reakcji jest zmiana liczby elektronów

zwi

zanych z atomem lub jonem, który uległ utlenieniu lub redukcji.

Utlenianiem (dezelektronacj

) nazywa si

wszystkie procesy chemiczne, w których

steczki, atomy lub jony trac

elektrony, czyli wzrasta ich stopie

utlenienia. Natomiast w

przypadku procesów redukcji (elektronacji) nast

puje przył

czanie elektronów i w

konsekwencji obni

enie warto

ci stopnia utlenienia reaguj

cych cz

steczek, atomów lub

jonów.

W rzeczywisto

ci oba procesy s

ze sob

sprz

ęż

one. Procesowi utleniania zawsze

towarzyszy proces redukcji i dlatego nie istniej

procesy, które byłyby tylko reakcjami

utleniania lub tylko reakcjami redukcji.

Substrat reakcji redoks oddaj

cy elektrony, a wi

c zawieraj

cy pierwiastek, w którym

nie stopie

utlenienia, nazywa si

reduktorem (elektronatorem), poniewa

dostarcza

elektronów innemu reagentowi. Analogicznie utleniacz (dezelektronator) to substrat
pobieraj

cy elektrony, czyli zawieraj

cy pierwiastek, którego stopie

utlenienia maleje.

steczki powstaj

ce w rezultacie podwy

szenia stopnia utlenienia nazywa si

form

utlenion

, natomiast cz

steczki tworz

ce si

w wyniku obni

enia stopnia utlenienia nosz

nazw

formy zredukowanej.

Funkcj

utleniacza w reakcjach redoks mog

pełni

pierwiastki na najwy

szych

stopniach utlenienia, np.:
- jony metali, które przył

czaj

c elektrony przejd

w atomy lub jony na ni

szym

stopniu utlenienia, np.: manganiany(VII), dichromiany(VI), sole cyny(IV), sole

elaza(III), jony metali szlachetnych (Ag

, Cu

- atomy niemetali wyst

puj

ce w stanie wolnym lub w zwi

zkach na dodatnich

stopniach utlenienia, np.: tlen, ozon, siarka, fluorowce, kwas azotowy(V), kwas
chlorowy(VII), st

ęż

ony kwas siarkowy(VI), H

Funkcj

reduktora w reakcjach redoks mog

pełni

substancje zawieraj

pierwiastki na mo

liwie najni

szych stopniach utlenienia, czyli:

- atomy metali w stanie wolnym lub jony metali na ni

szych stopniach, np.: aktywne

metale I i II grupy, sole cyny(II),

elaza(II),

- atomy niemetali wyst

puj

ce w stanie wolnym lub w zwi

zkach na ni

szych

stopniach utlenienia, np.: wodór, w

giel, fluorowce, siarczany(IV), azotany(III).

Własno

ci utleniaj

co-redukuj

ce danej substancji zale

żą

nie tylko od jej charakteru

chemicznego, ale tak

e od

rodowiska reakcji i obecno

ci innych substancji o wła

ciwo

ciach

utleniaj

co-redukuj

cych. Substancje zawieraj

ce pierwiastki na po

rednich stopniach

utlenienia mog

w obecno

ci silnego reduktora wykazywa

własno

ci utleniaj

ce, a w

obecno

ci silnego utleniacza własno

ci redukuj

ce. Takie substancje nosz

nazw

amfoterów redoks.

PRACOWNIA nr 8

REDOKSOMETRIA. CHEMIA SANITARNA.

OZNACZANIE TLENU ROZPUSZCZONEGO i CHROMU(VI).

Znajomo

ść

stopni utlenienia pozwala nie tylko okre

tendencj

do utleniania lub

redukcji, ale tak

e ułatwia ocen

niektórych wła

ciwo

ci chemicznych substancji, np.: moc

elektrolitów oraz skłonno

ść

do tworzenia jonów. Wraz ze wzrostem stopnia utleniania

pierwiastka wchodz

cego w skład danego zwi

zku obserwuje si

- wzrost wła

ciwo

ci utleniaj

cych

- wzrost mocy kwasów tlenowych,
- wzrost tendencji do tworzenia anionów,
- spadek wła

ciwo

ci redukuj

cych,

- spadek mocy wodorotlenków,
- wzrost tendencji do tworzenia anionów.
Mo

na wiec oczekiwa

, ze je

li pierwiastek grupy przej

ciowej wyst

puje na kilku stopniach

utlenienia, to jego tlenek na najni

szym stopniu utlenienia powinien wykazywa

wła

ciwo

zasadowe, tlenki na stopniach po

rednich – amfoteryczne, a na najwy

szym – kwasowe.

Takie stwierdzenie jest prawdziwe m.in. dla zwi

zków chromu i manganu.

Stopie

utlenienia pierwiastka wchodz

cego skład okre

lonej substancji jest

poj

ciem umownym, definiowanym jako liczba dodatnich lub ujemnych ładunków

elementarnych, jakie przypisane zostałyby atomom tego pierwiastka, gdyby cz

steczki tej

substancji miały budow

jonow

. Stopie

utlenienia wyznacza si

na podstawie poni

szych

reguł:
1. Atomy pierwiastków w stanie wolnym maj

stopie

utlenienia równy zero,

niezale

nie od zło

ono

ci ich budowy, np.: Na, H

, S

2. Suma algebraiczna stopni utlenienia wszystkich atomów wchodz

cych w skład

oboj

tnej cz

steczki jest równa zero.

3. Suma stopni utlenienia pierwiastków tworz

cych jon jest równa ładunkowi tego

jonu.
4. Fluor we wszystkich poł

czeniach ma stopie

utlenienia -1.

5. Metale przyjmuj

w zwi

zkach dodatnie stopnie utlenienia, przy czym litowce maj

zawsze stopie

utlenienia +1, a berylowce +2.

6. Wodór w zwi

zkach ma stopie

utlenienia + 1, z wyj

tkiem wodorków metali I i II

grupy głównej, np.: NaH, CaH

, w których stopie

utlenienia wodoru wynosi -1.

7. Tlen w zwi

zkach przyjmuje stopie

utlenienia -2, z wyj

tkiem nadtlenków, np.:

, BaO

, w których stopie

utlenienia tlenu wynosi -l, podtlenków, np.: KO

, w

których stopie

utlenienia tlenu wynosi -0,5; fluorku tlenu OF

, w którym stopie

utlenienia tlen wynosi +2.

W niektórych przypadkach stopie

utlenienia mo

e mie

warto

ść

ułamkow

, np. w

jonie tetrationowym S

stopie

utlenienia siarki wynosi 5/2. Całkowity stopie

utlenienia dla

siarki wynosi +10 i jest to

redni stopie

utlenienia, który nie podaje rozmieszczenia

elektronów w cz

steczce, ale mo

e by

wykorzystywany do bilansowania reakcji redoks.

Dla wi

kszo

ci pierwiastków najwy

szy dodatni stopie

utlenienia równy jest liczbie

elektronów na powłoce walencyjnej atomu, a najni

szy, ujemny - odpowiada liczbie

elektronów brakuj

cych do wypełnienia tej powłoki.

Przy ustalaniu stopni utlenienia w cz

steczkach zwi

zków organicznych analizuje si

dy atom w

gla oddzielnie i korzysta z nast

puj

cej zasady: suma stopni utlenienia atomu

gla i zwi

zanych z nim podstawników nie b

cych atomami w

gla jest równa zero, np.:

-4 +1 -3 +1 -2 +1 -2 +1 -2 +1 -3 +1 +3 - 2 -2 +1 -3 +1 +1 -2 +1

C H

, C H

C H

O H , C H

C O O

H, C H

C O H

Stopnia utlenienia nie mo

na uto

samia

z warto

ciowo

, np.: w kwasie

szczawiowym H

stopie

utlenienia w

gla wynosi +3, podczas gdy atom w

gla tworzy 4

zania. Zatem stopie

utlenienia, cho

sto nie ma fizycznego sensu, jest przydatny do

ustalania współczynników w równaniach redoks.

Typy reakcji redoks.

Reakcj

chemiczn

na sklasyfikowa

jako reakcj

redoks je

eli przemianie

substratów w produkty towarzyszy zmiana stopnia utlenienia pierwiastków.

0 +1-1 +2 -1 0

Zn + 2HCl

→

ZnCl

+ H

Powy

sza reakcja b

dzie procesem redoks, poniewa

stopie

utlenienia cynku po reakcji (+2)

jest wy

szy od stopnia utlenienia przed reakcj

(0). Równocze

nie ulega obni

eniu stopie

utlenienia wodoru z +1 na 0. Podwy

szenie stopnia utlenienia któregokolwiek pierwiastka

musi spowodowa

obni

enie stopnia utlenienia innego pierwiastka. Wynika to z faktu,

suma stopni utlenienia we wszystkich elektrycznie oboj

tnych cz

steczkach jest równa zeru.

ród reakcji redoks wyró

niamy tak

e takie, w których nast

puje zmiana stopnia utlenienia

tylko jednego pierwiastka. S

to reakcje:

- dysproporcjonowania (dysmutacji), w których cz

ęść

atomów tego samego pierwiastka

podwy

sza, a cz

ęść

obni

a stopie

utlenienia, np.:

+6 +7 +4

3MnO

+ 2H

→

2Mn O

+ Mn O

+ 4OH

- synproporcjonacji, w których atomy tego samego pierwiastka z ró

nych stopni

utlenienia przechodz

w jeden, wspólny stopie

utlenienia, np.:

+7 +2 +6

4MnO

+ Mn

+ 8OH

→

5MnO

+ 4H

Redoksometria jest działem analizy miareczkowej opartym na reakcjach utlenienia i

redukcji. Metody oksydymetryczne słu

żą

do bezpo

redniego oznaczania substancji o

charakterze redukuj

cym a stosowany w tych metodach titrant jest odczynnikiem o

wła

ciwo

ciach utleniaj

cych. Do tej grupy metod nalez

: manganometria, bromianometriami,

chromianometria. Metody reduktometryczne słu

żą

do oznaczania substancji o

wła

ciwo

ciach utleniaj

cych a miareczkowanie prowadzi si

titrantem o wła

ciwo

ciach

redukuj

cych.

Zwykle przed miareczkowaniem redoks nale

y przeprowadzi

oznaczan

substancj

w posta

zredukowan

(je

li miareczkuje si

roztworem utleniacza) lub w posta

utlenion

(je

li miareczkuje si

roztworem reduktora). Najcz

ęś

ciej stosuje si

takie roztwory utleniacza i

reduktora, które nast

pnie mo

na łatwo usun

ąć

z roztworu.

Do najwa

niejszych metod oksydymetrycznych nale

żą

: manganometria, cerometria,

chromianometria i bromianometria. W przypadku metod reduktometrycznych mo

wymieni

: jodometri

i tytanometria.

Najcz

ęś

ciej stosowan

metod

reduktometryczn

jest jodometria, w której

mianowanym roztworem tiosiarczanu sodu odmiareczkowuje si

jod, wydzielany w

równowa

nej ilo

ci w reakcji oznaczanej substancji utleniaj

cej z jonami jodkowymi.

Oznaczenia jodometryczne mo

na prowadzi

za pomoc

miareczkowania

bezpo

redniego i po

redniego poniewa

potencjał normalny układu redoks J

/2J

znajduje si

pomi

dzy potencjałami mocnych utleniaczy i mocnych reduktorów.

W miareczkowaniu bezpo

rednim titrantem jest mianowany roztwór jodu. W ten sposób

na oznacza

reduktory, czyli substancje których potencjały utleniaj

ce s

sze od

potencjału układu J

/2J

. Podczas miareczkowania zachodzi redukcja jodu przez oznaczane

substancje:

+ 2

→

Metod

bezpo

redniego miareczkowania jodometrycznego mo

na oznacza

jony: S

, SO

, Sn(II), As(III) i Sb(III).

W po

rednim miareczkowaniu jodometrycznym jako titrant wykorzystuje si

mianowany

roztwór Na

. Za jego pomoc

odmiareczkowuje si

jod wydzielony z KJ przez substancje

oznaczane w ilo

ci równowa

nej do ilo

ci substancji oznaczanej. Tym sposobem oznacza si

utleniacze, tj. substancje o potencjałach utleniaj

cych wi

kszych od potencjału układu J

/2J

Podczas oznaczania jony jodkowe s

utleniane przez oznaczane zwi

zki, a nast

pnie jod

utlenia titrant:

+ 2

→

+ 2

+ 2S

→

+ 2J

W po

rednim miareczkowaniu jodometrycznym oznaczane s

jony BrO

, JO

, CrO

, MnO

, Cl

, H

, Cu(II), Fe(III) i Ce(IV).

Wska

nikiem ko

ca miareczkowania w jodometrii jest sam jod, który w wodnym roztworze

jodku, mo

e mie

w zale

ci od st

ęż

enia zabarwienie

ółte lub br

zowe. Znacznie

intensywniejsze zabarwienie uzyskuje si

w obecno

ci roztworu skrobi jako wska

nika. W

reakcji jodu zeskrobi

powstaje niebiesko zabarwiony zwi

zek adsorpcyjny.

Tlen rozpuszczony wyst

puje we wszystkich wodach naturalnych stykaj

cych si

powietrzem atmosferycznym (wody powierzchniowe i płytkie wody podziemne). Gł

bokie

wody podziemne zawieraj

tlen w niewielkich ilo

ciach lub s

go zupełnie pozbawione. Tlen

rozpuszczony w wodzie pochodzi głównie z powietrza atmosferycznego a tak

e z procesu

fotosyntezy ro

lin wodnych (makrolitów, glonów, fitoplanktonu). Zawarto

ść

tlenu

rozpuszczonego w wodach naturalnych waha si

w zakresie 0 – 14 mg O

/dm

Ilo

ść

rozpuszczonego tlenu podawana w mg/dm

nie okre

la nasycenia wody tlenem

w danych warunkach. Parametr ten jest bardzo wa

ny przy okre

laniu stopnia

zanieczyszczenia wód powierzchniowych. Nasycenie wody tlenem podawane jest najcz

ęś

ciej

jako procent nasycenia wody tlenem (N) w danej temperaturze. Definiowany jest jako
stosunek zawarto

ci tlenu rozpuszczonego do maksymalnej zawarto

ci tlenu rozpuszczonego

w wodzie destylowanej w danej temperaturze przy ci

nieniu 1 atm (Tabela 12).

Tabela 12. Rozpuszczalno

ść

tlenu w wodzie destylowanej stykaj

cej si

z powietrzem

o zawarto

ci 20,9% tlenu pod ci

nieniem 1013, 25hPa.

Wody powierzchniowe czyste zawieraj

tlen w ilo

ciach odpowiadaj

cych prawie

100 % nasycenia. Wody powierzchniowe zanieczyszczone w nieznacznym stopniu maj

stopie

nasycenia tlenem w granicach 80-95%, natomiast wyra

nie zanieczyszczone

wykazuj

stopie

nasycenia w granicach 40-50%. Je

eli stopie

nasycenia wody tlenem

spadnie poni

ej 30% mo

e to skutkowa

ciem ryb. Przy obni

eniu stopnia nasycenia do

zera ma miejsce deficyt tlenowy i w zbiorniku zaczynaj

dominowa

procesy beztlenowe.

Przyczyn

obni

enia stopnia nasycenia w wodach powierzchniowych jest wprowadzanie

nadmiernych

ilo

zanieczyszcze

ęż

eniach

przekraczaj

cych

zdolno

ść

samooczyszczania danego zbiornika lub cieku wodnego. W wodach powierzchniowych
stoj

cych, zwłaszcza gł

bokich (jeziorach), zawarto

ść

tlenu uwarunkowana jest nie tylko

zawarto

zanieczyszcze

, ale tak

e naturaln

ich stratyfikacj

. Im gł

biej poło

ona

warstwa tym ilo

ść

rozpuszczonego tlenu jest mniejsza. W płytkich powierzchniowych wodach

stoj

cych przy silnym nasłonecznieniu zachodzi zjawisko przesycenia wody tlenem, czyli

stopie

nasycenia wody osi

ga warto

ść

powy

ej 100% na skutek intensywnej fotosyntezy

lin wodnych. Dla takich zbiorników wodnych obserwuje si

tak

e dobow

zmienno

ść

zawarto

ci rozpuszczonego tlenu w wodzie – w ci

gu dnia jest ona bardzo wysoka, natomiast

noc

obni

a si

ze wzgl

du na brak fotosyntezy i zu

ywanie go przez plankton.

W wodach podziemnych obecno

ść

rozpuszczonego tlenu ma zarówno znaczenie dla

oceny jej bezpiecze

stwa sanitarnego jak równie

przy wykorzystaniu tej wody do celów

przemysłowych. Płytkie wody podziemne zawieraj

nieznaczne ilo

ść

tlenu rozpuszczonego,

wody gł

bokie s

go praktycznie pozbawione. Je

eli tlen w nich wyst

puje w wi

kszych

ilo

ciach, mo

e to

wiadczy

o ich zanieczyszczeniu wodami płytkimi (przebicie warstwy

wodono

nej). Przy ocenie wła

ciwo

ci korozyjnych wody podziemnej oprócz st

ęż

enia

rozpuszczonego tlenu nale

y uwzgl

dni

równie

ęż

enie agresywnego CO

. Tlen w takim

przypadku sprzyja korozji. Je

eli w wodzie agresywny CO

nie wyst

puje, obecny w niej tlen

nie nadaje wodzie wła

ciwo

ci koroduj

cych.

Do oznaczania tlenu rozpuszczonego w wodzie stosuje si

metod

Winklera lub

przeprowadza si

to oznaczenie przy u

yciu sondy tlenowej.

Rys. 4. Galwaniczna sonda DurOx 325.

Chrom metaliczny i nierozpuszczalne zwi

zki chromu(III) uwa

a si

za nieszkodliwe,

natomiast wła

ciwo

ci kancerogenne, mutagenne i teratogenne wykazuj

zwi

zki chromu(VI).

Najwy

sze dopuszczalne st

ęż

enie chromu(VI) w wodzie przeznaczonych do spo

ycia wynosi

0,05 mg/dm

ródłem chromu w wodach powierzchniowych s

cieki przemysłowe

pochodz

ce z garbarni, galwanizerni, z zakładów lotniczych i przemysłu samochodowego.

Natomiast w wodach podziemnych zwi

zku chromu wyst

puj

rzadko.

Chrom mo

e wyst

powa

w wodzie w postaci sze

ciu – i trójwarto

ciowego. Cr(III)

jest trwały i w zwykłych warunkach nie zachodzi jego utlenianie do Cr(VI). W

rodowisku

oboj

tnym sole chromu cz

ęś

ciowo zhydrolizowane, w zale

ci od rodzaju anionu. W

rodowisku alkalicznym Cr(III) ulega wytraceniu w postaci wodorotlenku. Cr(VI) mo

wyst

powa

w roztworach alkalicznych w postaci jonów chromianowych i w kwa

nych – jako

jony dwuchromianowe. W tej postaci chrom jest trwały w wodach nie zawieraj

cych substancji

redukuj

cych. Gdy

rodowisko b

dzie miało charakter redukuj

cy nast

pi redukcja

chromu(VI) do chromu(III).

W wodach wodoci

gowych zwi

zki chromu s

rzadko spotykane. Ich obecno

ść

tłumaczona niedostatecznym oczyszczaniem wód powierzchniowych, zanieczyszczeniem

ciekami przemysłowymi lub zanieczyszczeniem sieci wodoci

gowej wodami chłodniczymi,

do których dodaje si

zwi

zki chromu w celu ochrony rur przed korozj

. Ze wzgl

du na

toksyczne i rakotwórcze wła

ciwo

ci chromu(VI) dopuszczalne st

ęż

enie w wodzie

przeznaczonej do picia nie powinno przekracza

0,05 mg/dm

Do oznaczania chromu stosowane s

nast

puj

ce metody:

- miareczkowa jodometryczna
- kolorymetryczna z dwufenylokarbazydem.

Literatura

1. Buczkowski R., Wybrane zagadnienia proekologiczne w chemii, Wydawnictwo

Uniwersytetu M. Kopernika w Toruniu, Toru

2002.

Cyga

ski A., Chemiczne metody analizy ilo

ciowej, WNT Warszawa 1999.

Hermanowicz W., Dojlido J., Do

ska W., Kosiorowski B., Zerze J., Fizyczno-

chemiczne badanie wody i

cieków, Arkady, Warszawa 1999.

4. Kiedry

ska L., Papciak D., Granops M., Chemia sanitarna, Wydawnictwo SGGW,

Warszawa 2006.

5. Krzechowska M., Podstawy chemii ogólnej i

rodowiska przyrodniczego.

wiczenia

laboratoryjne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2007.

6. Pokojska U., Przewodnik metodyczny do analizy wód, Wydawnictwo Uniwersytetu
M. Kopernika w Toruniu, Toru

1999.

7. Szłyk E., Kurzawa M., Szydłowska-Czerniak A., Jastrz

bska A., Ilo

ciowa analiza

chemiczna. Metody wagowe i miareczkowe, Wydawnictwo Uniwersytetu

M. Kopernika w Toruniu, Toru

2005.

8. Szmal S., Lipiec T., Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej
PZWL, 1997.

Celem

wiczenia jest zapoznanie si

z miareczkowaniem redoksometrycznym na

przykładzie oznacze

jodometrycznych.

Zakres

wiczenia obejmuje wykonanie oznaczenia zawarto

ci tlenu rozpuszczonego

metod

Winklera, obliczenie nasycenia wody tlenem oraz wykonanie oznaczenia zawarto

chromu(VI) w badanej wodzie.

Uwaga: roztworów mianowanych pobranych z butelki do biurety lub zlewki a nie
wykorzystanych do analizy, NIE WOLNO wlewa

z powrotem do butelki, w której s

przechowywane.

A. Oznaczanie zawarto

ci tlenu rozpuszczonego metod

Winklera.

Zasada metody
Oznaczanie tlenu rozpuszczonego przebiega w dwóch etapach. W pierwszym etapie
wprowadzony do zalkalizowanej roztworem jodku potasu (KJ + KOH) próbki badanej wody
mangan w formie MnSO

wytr

ca si

w postaci białego, kłaczkowatego osadu Mn(OH)

Zawarty w wodzie tlen rozpuszczony utlenia mangan(II) do manganu(IV) – powstaje osad
wodorotlenku manganu(IV) o barwie jasnobr

zowej. W drugim etapie, po zakwaszeniu

roztworu próbki kwasem siarkowym(VI), nast

puje rozpuszczenie osadu i redukcja

manganu(IV) do manganu(II). W roztworze z dodanego KJ wydziela si

wolny jod w ilo

równowa

nej zawarto

ci tlenu rozpuszczonego, który nast

pnie odmiareczkowuje si

tiosiarczanem sodu w obecno

ci skrobi jako wska

nika. Na podstawie ilo

ci zu

ytego

tiosiarczanu oblicza si

zawarto

ść

tlenu w badanej wodzie. Przebieg procesów ilustruj

poni

sze reakcje:

+ 2OH

→

Mn(OH)

2Mn(OH)

+ O

→

2MnO(OH)

+ 4H

→

+ J

+ 2S

→

+ 2J

Uwaga: pojawienie si

białego osadu w pierwszej fazie oznaczania

wiadczy o braku tlenu

w próbce.

Odczynniki: alkaliczny roztwór KJ, MnSO

, H

, 0,0125 M Na

, skrobia

Szkło: butelki inkubacyjne z ciemnego szkła z doszlifowanym, uko

nie

tym korkiem,

kolby sto

kowe o poj. 200 – 300 ml, pipety wielomiarowe, biureta, cylinder miarowy

100 ml, podci

garka do pipetowania

Sprz

termometr z podziałk

o dokładno

ci 0,1

Materiał: woda wodoci

gowa

Wykonanie oznaczenia:
- wod

do oznaczenia pobra

z kranu – wylot kranu dokładnie umy

- nast

pnie wypuszcza

wod

przez całkowicie otwarty w ci

gu 10 minut

wiczenie nr 6

REDOKSOMETRIA. CHEMIA SANITARNA.

OZNACZANIE TLENU ROZPUSZCZONEGO i CHROMU(VI) - instrukcja.

- pobra

próbk

wody wprost do przepłukanego ni

naczynia

- po napełnieniu naczynia wyla

nieco wody, tak by pod korkiem zostawi

warstw

powietrza

o grubo

ci 4 cm, naczynie zamkn

ąć

- do 3 butelek inkubacyjnych o pojemno

ci 250 ml nala

do pełna otrzymanej do analizy

próbki, nadmiar cieczy usun

ąć

zamykaj

c butelk

korkiem tak, by pod korkiem nie pozostał

cherzyk powietrza,

- do ka

dej butelki doda

po 2 ml roztworu MnSO

i po 2 ml alkalicznego roztworu jodku

potasu KJ + NaOH (wprowadzaj

koniec pipety pod powierzchni

cieczy),

- zamkn

ąć

butelk

korkiem, tak aby nie powstał p

cherzyk powierza pod korkiem,

- wymiesza

(przekr

caj

c butelk

15 razy) i odstawi

na 20 minut w ciemne miejsce,

wydzielaj

cy si

osad to Mn(OH)

- nast

pnie doda

po 2 ml st

ęż

onego H

wprowadzaj

c koniec pipety pod powierzchni

cieczy,

- zamkn

ąć

butelk

korkiem i dokładnie wymiesza

, a

osad si

rozpu

ci,

- do 3 kolb sto

kowych o pojemno

ci 200 – 300 ml pobra

pipet

jednomiarow

100 ml cieczy,

- miareczkowa

0,0125 N roztworem Na

do uzyskania jasno

ółtego zabarwienia,

nast

pnie doda

1 ml roztworu skrobi i szybko miareczkowa

tym samym roztworem

do odbarwienia roztworu

jasno

ółty po dodaniu skrobi po dodaniu Na

Uwaga: powtórnego zabarwienia nie bierze si

pod uwag

- odczyta

obj

ść

ytego roztworu

i obliczy

zawarto

ść

rozpuszczonego tlenu

wg wzoru:

)

(

−

∗

[mg O

/dm

]

gdzie: V – obj

ść

butelki inkubacyjnej, 250 ml

a – obj

ść

roztworu Na

yta na zmiareczkowanie jodu wydzielonego w

100 ml próbki, ml

b – obj

ść

dodanych roztworów MnSO

, KJ + NaOH

UWAGA: jako wynik poda

redni

arytmetyczn

z 3 oznacze

B. Oznaczanie zawarto

ci chromu (VI).

Odczynniki: 5% ZnSO

, H

, fenoloftaleina, 20%

NaOH, 10% KJ, 0,0125 M Na

skrobia

Szkło: kolby sto

kowe o poj. 200 – 300 ml, pipety wielomiarowe, biureta, cylinder miarowy

100 ml, podci

garka do pipetowania

Materiał: badana woda

Wykonanie oznaczenia:

- do 3 zlewek o pojemno

ci 250 ml przela

po ok. 170 ml otrzymanej do analizy próbki,

- doda

po 1 ml 5% roztworu ZnSO

, dokładnie wymiesza

- doda

2 – 3 krople fenoloftaleiny,

- do ka

dej zlewki doda

(ci

gle mieszaj

c) kroplami roztwór NaOH do pojawienia si

trwałego czerwonego zabarwienia, odstawi

do sklarowania,

- do 3 kolb sto

kowych o pojemno

ci 200 – 300 ml pobra

pipet

jednomiarow

100 ml klarownego roztworu znad osadu,

- doda

po 10 ml 10% roztworu KJ i po 1 ml roztworu H

(1+1),

- dobrze wymiesza

i odstawi

w ciemne miejsce na 10 minut,

- miareczkowa

0,0125 N roztworem Na

do uzyskania jasno

ółtego zabarwienia,

nast

pnie doda

1 ml roztworu skrobi i szybko miareczkowa

tym samym roztworem

do odbarwienia roztworu,

jasno

ółty po dodaniu skrobi po dodaniu Na

- odczyta

obj

ść

ytego roztworu Na

i obliczy

zawarto

ść

Cr (VI) wg wzoru:

[Cr

]

1000

∗

[mg/dm

]

gdzie: V

– obj

ść

roztworu Na

yta na zmiareczkowanie próbki, ml

a – normalno

ść

roztworu Na

, 0,0125 N

– obj

ść

próbki u

ytej do analizy, 100 ml

UWAGA: jako wynik poda

redni

arytmetyczn

z 3 oznacze

Wyniki otrzymane z oznacze

zawarto

ci tlenu rozpuszczonego i chromu(VI) wpisa

tabeli.

Sprawozdanie z

wiczenia powinno zawiera

- stron

tytułow

- cel i zakres

wiczenia

- opis wykonania

wiczenia (zasada oznaczenia, odczynniki, szkło, sprz

t, materiały,

wykonanie

wiczenia)

- otrzymane wyniki (tabela podpisana przez prowadz

cego

wiczenia)

- wnioski – odnie

ść

do aktualnych przepisów prawnych dotycz

cych jako

ci wody

przeznaczonej do spo

ycia przez ludzi.

Przy opracowywaniu wniosków skorzysta

z poni

szej Tabeli 12.

Tabela 12 . Rozpuszczalno

ść

tlenu w wodzie destylowanej stykaj

cej si

z powietrzem

o zawarto

ci 20,9% tlenu pod ci

nieniem 1013, 25hPa.

POLITECHNIKA LUBELSKA

Wydział In

ynierii

rodowiska

ynieria

rodowiska

SPRAWOZDANIE

WICZE

LABORATORYJNYCH Z CHEMII

wiczenia

Temat

wiczenia

Redoksymetria. chemia sanitarna.

Oznaczanie tlenu rozpuszczonego metod

Winklera

i chromu(VI).

Imi

i nazwisko studenta

……………………………………………

Rok studiów

Semestr

Data

Imi

i nazwisko prowadz

cego

wiczenia

Uwagi prowadz

cego:

Oznaczanie tlenu rozpuszczonego i chromu (VI)

...................................................

…………………………………

………………………………….

Imię i Nazwisko

Grupa BDi .............

Data.......................

Oznaczanie tlenu rozpuszczonego

Nr próbki

a [ml]

[mg O

/dm

]

= ......................

[mg O

/dm

]

Obliczanie stopnia nasycenia wody tlenem N [%]

Nr próbki

[mg O

/dm

]

temp. wody [

n [mg/ dm

]

N [%]

N = ………… [%]

Oznaczanie zawartości chromu

Nr próbki

[ml]

[Cr

] [mg/dm

]

[Cr

]

.........................

[mg/dm

]

gdzie:

(

)

a V

∗

−

[mg O

/dm

]

1 0 0

∗

[%]

1000

)

(

∗

[mg/dm

]

– objętość roztworu Na

zużyta na zmiareczkowanie próbki (ml),

– pojemność butelki inkubacyjnej ( 250 ml),

a – objętość roztworu Na

zużyta na zmiareczkowanie jodu wydzielonego w 100 cm

próbki (ml),

b – objętość dodanych roztworów MnSO

, KJ + NaOH (ml),

n - liczba mg tlenu zawarta w 1 dm

wody destylowanej potrzebna do nasycenia wody tlenem w danej

temperaturze i p =1013,25 hPa,

N – stopień nasycenia wody tlenem (%),

c - normalność roztworu Na

– 0,0125 n w oznaczaniu chromu ,

- objętość próbki wody użytej do analizy (ml)

Uwaga: jako wynik podać średnią arytmetyczną z trzech oznaczeń

Zagadnienia do kartkówki:

1. Barwa – definicja,

ródła, rodzaje barwy, jednostka, metody oznaczania.

2. M

tno

ść

–

ródła, jednostki, metody oznaczania.

3. Podstawy kolorymetrii, nefelometria, turbidymetria.
4.

ródła i rodzaje zapachu, metody oznaczania, sposoby wyra

ania intensywno

i rodzaju zapachu.
5. Przewodnictwo - definicja, jednostka, metody pomiaru przewodnictwa, cel oznaczania

przewodnictwa.

6. BZT

– definicja, jednostka, metody oznaczania, cel oznaczania.

7. Fazy biochemicznego utleniania zwi

zków organicznych, krzywa przebiegu BZT

8. ChZT – definicja, metody oznaczania ChZT, oznaczanie ChZT metod

dwuchromianow

9. Utlenialno

ść

– definicja,

ródła, jednostka, zale

ść

dzy warto

utlenialno

wody a jej czysto

, metody oznaczania utlenialno

ci.

Przy ocenie jako

ci wody wa

rol

odgrywaj

oznaczenia zarówno wska

ników

fizycznych (barwa, m

tno

ść

, zapach, temperatura, przewodnictwo wła

ciwe) jak równie

wska

ników

charakteryzuj

cych

zawarto

ść

zwi

zków

organicznych

(BZT,

ChZT,

utlenialno

ść

Barwa wody

Woda chemicznie czysta jest bezbarwna w cienkiej warstwie, natomiast w warstwie

grubszej ma odcie

niebieskawy. Wody naturalne całkowicie bezbarwne nale

żą

do rzadko

(wody potoków górskich). Wody podziemne i powierzchniowe wykazuj

barw

zielonkawo

ółt

o ró

nej intensywno

ci. Zabarwienie to jest spowodowane obecno

zwi

zków chemicznych wyługowanych z gleby (np. zwi

zków

elaza) lub barwnych zwi

zków

humusowych. Zabarwienie wody powierzchniowej mo

e by

wywołane rozwijaj

cymi si

w niej organizmami. Taka sytuacja ma miejsce podczas zakwitów zbiorników wodnych – przy
masowym rozwoju zielenic woda przybiera zabarwienie jasnozielone, w czasie rozwoju
okrzemek zielonoszare a przy rozwoju sinic bł

kitnozielone. W przypadku wód

powierzchniowych barw

mog

wywoływa

odprowadzone do nich nieczyszczone

cieki

przemysłowe.

Wyró

nia si

nast

puj

ce rodzaje barwy:

- barw

pozorn

– wywołan

obecno

drobnej zawiesiny bogatej w

elazo, cz

steczki

gliny; barwa ta zanika po ods

czeniu zawiesiny,

- barw

rzeczywist

– wywołan

przez rozpuszczone w wodzie substancje.

Ponadto ze wzgl

du na rodzaj zanieczyszczenia mo

na wyró

barw

- naturaln

– spowodowan

naturalnymi zanieczyszczeniami lub domieszkami

- specyficzn

– wywołan

obecno

cieków przemysłowych.

PRACOWNIA nr 9

WSKA

NIKI ZANIECZYSZCZENIA WODY. CHEMIA SANITARNA.

OZNACZANIE UTLENIALNO

CI, BARWY, ZAPACHU, PRZEWODNICTWA i pH.

Barw

na oznacza

- wg skali platynowo-kobaltowej
- wg skali dwuchromianowo-kobaltowej
- metod

opisow

w przypadku barwy specyficznej

- metod

oznaczania liczby progowej

- metod

spektrofotometryczn

Jednostk

barwy jest zabarwienie, jakie nadaje 1 mg platyny zawartej w

chloroplatynianie potasu K

PtCl

rozpuszczonym w 1 dm

wody destylowanej z dodatkiem 0,5

mg CoCl

*6H

O. Zasada oznaczania barwy z wykorzystaniem skali platynowo-kobaltowej i

dwuchromianowo-kobaltowej polega na wizualnym porównaniu badanej próbki wody ze skal

wzorców. Je

eli woda jest m

tna nale

y usun

ąć

zawiesin

poprzez odwirowanie lub s

czenie

na s

czku ilo

ciowym o

redniej grubo

ci. Je

eli woda ma barw

odbiegaj

od skali

platynowo-kobaltowej nale

y próbk

rozcie

czy

do momentu a

jej intensywno

ść

dzie

liwa do oznaczenie wg dost

pnej skali wzorców. Je

eli barwa wody jest bardzo

intensywna i odbiega od skali wzorców nale

y scharakteryzowa

w sposób opisowy.

Oznaczenie barwy wg liczby progowej (L

) polega na ustaleniu obj

ci badanej wody

rozcie

czonej do 100 ml wod

destylowan

, przy której po raz pierwszy zaobserwowano

pojawienie si

trwałego zabarwienia. Jako próbk

odniesienia u

ywa si

100 ml wody

destylowanej. Liczb

progow

oblicza si

ze wzoru:

100

gdzie:
V – obj

ść

wody u

yta do oznaczenia, przy której pojawił si

zabarwienie

Najcz

ęś

ciej wody naturalne charakteryzuj

barw

w zakresie 5 – 25 mg Pt/dm

Spotykane s

równie

wody o wi

kszej barwie – pochodz

one z terenów le

nych, bagnistych

lub torfowiskowych. Dopuszczalna barwa wody wodoci

gowej zgodnie z obowi

zuj

cymi

przepisami prawnymi wynosi 15 mg Pt/dm

. Wszelkie odcienie wody poza zielonkawo

ółtym

dyskwalifikuj

jako wod

pitn

tno

ść

wody

Jest to optyczna wła

ciwo

ść

wody, któr

nadaj

jej drobne zawiesiny (cz

stki gliny, iły,

zwi

zki

elaza, manganu, glinu, rozdrobnione substancje organiczne, plankton) powoduj

zjawisko rozproszenia

wiatła. Woda do picia powinna by

klarowna i wykazywa

tno

ść

poni

ej 1 NTU.

tno

ść

wody oznacza si

nast

puj

cymi metodami:

- wizualn

, turbidymetryczn

w zakresie 0 - 5 mg/dm

i 5 - 50 mg/dm

- nefelometryczn

Oznaczenie m

tno

ci metod

wizualn

polega na porównaniu intensywno

przepuszczania

wiatła przez próbk

wody w odniesieniu do skali wzorców.

Wody naturalne wykazuj

tno

ść

powy

ej 5 NTU.

Nefelometryczna metoda oznaczania m

tno

ci wody polega na porównaniu nat

ęż

enia

wiatła rozproszonego na koloidalnych cz

stkach i drobnych zawiesinach z odpowiednio

przygotowanymi wzorcami. Nat

ęż

enie rozproszonego

wiatła jest proporcjonalne do m

tno

badanej wody. Przyrz

dy wykorzystywane w tej metodzie nosz

nazw

nefelometrów.

Za jednostk

tno

ci przyjmuje si

tno

ść

jak

posiada wzorzec sporz

dzony z 1

mg zawiesiny krzemionki rozpuszczonej w 1 dm

wody destylowanej (1 mg SiO

/dm

). Jako

wzorzec mo

na równie

zastosowa

formazyn

. Jako jednostka m

tno

ci stosowana jest

tak

e jednostka NTU (nephelometric turbidity unit), która jest równowa

na stosowanej w

Polsce jednostce mg SiO

/dm

Kolorymetria - technika analityczna polegaj

ca na wykorzystywaniu zdolno

ci badanych

zwi

zków chemicznych do pochłaniania

wiatła. St

ęż

enie badanego roztworu badane jest

przy pomocy sporz

dzonej krzywej wzorcowej. Krzywa ta jest funkcj

absorpcji

wiatła w

zale

ci od st

ęż

enia roztworu. Zale

ść

ta jest cz

sto liniowa.

Nefelometria - metoda analizy instrumentalnej polegaj

ca na pomiarze st

ęż

enia roztworu na

podstawie pomiaru nat

ęż

enia

wiatła rozproszonego przez zawiesin

, wykorzystuj

ca efekt

Tyndalla. Wi

zka

wiatła przechodz

c przez roztwór koloidalny pod okre

lonym k

tem

wzgl

dem wi

zki padaj

cej, staje si

widoczna w postaci tzw. sto

ka Tyndalla. Na tej

podstawie oznacza si

ęż

enie tej zawiesiny lub rozmiary tworz

cych j

stek.

Turbidymetria - jedna z metod spektrofotometrycznych w chemii analitycznej; słu

y do

pomiaru m

tno

ci zawiesin. Istota metody jest analogiczna, jak w przypadku innych metod

spektrofotometrycznych i opiera si

na pomiarze relacji pomi

dzy ilo

wiatła emitowanego

przez

ródło, a ilo

wiatła docieraj

do detektora spektrofotometru, po przej

ciu przez

komórk

(kuwet

) z badan

próbk

Zapach wody

Zapach wody jest spowodowany lotnymi substancjami, które mog

mie

pochodzenie

naturalne lub antropogeniczne (

cieki). Zapach w wodach powierzchniowych pochodzi

najcz

ęś

ciej od substancji organicznych i gazów. Charakterystyczny zapach wodom

powierzchniowym mog

nadawa

wprowadzone do nich nieczyszczone

cieki zarówno

komunalne jak i przemysłowe (zapach gnilny spowodowany siarkowodorem, indolem i
skatolem) W przypadku wprowadzania

cieków rodzaj zapachu uzale

niony jest od produkcji

zakładu. Wody podziemne w wi

kszo

ci przypadków s

bezwonne.

Do naturalnych zapachów w wodzie powierzchniowej nale

żą

zapachy olejków

eterycznych wydzielanych przez ro

liny wodne, ple

nie, grzyby wodne i pierwotniaki. W

wodach podziemnych najcz

ęś

ciej jego

ródłem mo

e by

siarkowodór. Ogólnie zapachy dzieli

na pochodzenia naturalnego i nienaturalnego. Pierwszy rodzaj zapachów jest

spowodowany w wodzie obecno

naturalnych substancji organicznych. Do tego rodzaju

zapachów mo

na zaliczy

zapach wilgotnej ziemi, korzy drzewnej, torfu, siana, olejków

eterycznych wydzielanych przez plankton. Zapachy te pochodz

z gleby, osadów dennych

zbiornika wodnego. Okre

la si

je mianem zapachów ro

linnych (R). Zapachy te nie

dyskwalifikuj

wody przeznaczonej do picia. Zapachy naturalne spowodowane obecno

substancji organicznych znajduj

cych si

w stanie rozkładu i nadaj

ce wodzie przykry,

czasem odra

cy zapach zgniłych jaj, st

chły zapach gnij

cych ryb, zbutwiały, zapach

ple

ni, zapach fekalny nale

żą

do zapachów gnilnych (G). Zapach gnilny

wiadczy o

zanieczyszczeniu wody (z wyj

tkiem zapachu siarkowodoru dla wód podziemnych) i nawet

bardzo slaby zapach gnilny dyskwalifikuje przydatno

ść

wody do spo

ycia.

Do nienaturalnych zapachów nale

żą

wszystkie zapachy nie wyst

puj

ce w wodach

naturalnych (zapach fenolu, benzyny, smoły). Okre

la si

je jako zapachy specyficzne (S),

przy czym podaje si

bli

sze okre

lenie zapachu, np. S (nafta).

Tabela 13. Grupy i rodzaje zapachów.

Grupa zapachu

Oznaczenie

Rodzaj zapachu

roślinny

ziemisty, trawiasty, kwiatowy, rybny, aromatyczny itp.

gnilny

stęchły, pleśni, feralny, siarkowodoru

specyficzny

fenolu, benzyny, chloru, nafty, smoły, lakieru

Do zapachów pochodzenia naturalnego zalicza si

dwie grupy zapachów – ro

linny (R) i

gnilny(G). Do zapachów nienaturalnych zalicza si

grup

zapachów specyficznych (S).

W celu pełnego opisu zapachu badanej wody oprócz podania grupy zapachu, nale

wskaza

jego intensywno

ść

w skali 0 – 5 (Tabela 14). Poniewa

zapach okre

la si

metod

organoleptyczn

w celu unikni

cia subiektywnych pomyłek oznaczenia tego powinno

dokonywa

równolegle kilka osób. Zapach wody do picia powinien by

akceptowalny.

Tabela 14. Skala intensywno

ci zapachów.

Intensywność

zapachu

Wyczuwalność zapachu i jego znaczenie

brak zapachu

zapach bardzo słaby

zapach słaby

zapach wyraźny

zapach silny – dyskwalifikuje wodę do celów bytowo-gospodarczych

zapach bardzo silny – dyskwalifikuje wodę do celów bytowo-gospodarczych

Przewodnictwo wła

ciwe wody

Parametr ten pozwala na szybki pomiar zawarto

ci substancji rozpuszczonych w

wodzie. Przewodnictwo wła

ciwe wody

(inne okre

lenia: konduktywno

ść

, przewodno

ść

wła

ciwa)jest to zdolno

ść

roztworu wodnego do przewodzenia pr

du elektrycznego. Definiuje

jako odwrotno

ść

oporu wła

ciwego słupa cieczy zawartego pomi

dzy elektrodami o

powierzchni 1 cm

i odległo

ci 1 cm. Jednostk

tego parametru jest simens/cm (S/cm).

Poniewa

roztwory cechuje bardzo małe przewodnictwo wła

ciwe zazwyczaj wyra

a si

je w

S/cm.

wie

a destylowana woda wykazuje przewodnictwo wła

ciwe w zakresie 0,5 - 2,0

S/cm. Przewodnictwo wła

ciwe wód naturalnych waha si

w granicach 50 – 500

S/cm, a

dla wód mineralnych mo

e osi

warto

ść

1000

S/cm. Wody naturalne zanieczyszczone

przez

cieki przemysłowe wykazuj

przewodnictwo wła

ciwe nawet 10 000

S/cm.

Oznaczenie przewodnictwa wła

ciwego wody wykonuje si

w celu stwierdzenia czysto

wody destylowanej, zdemineralizowanej, kondensatów a tak

e wody wodoci

gowej. Nagły

wzrost przewodnictwa wła

ciwego wody mo

wiadczy

o jej zanieczyszczeniu zwi

zkami

mineralnymi, gdy

przewodnictwo wody wynikaj

ce z obecno

ci w niej zwi

zków

organicznych jest niewielkie.

Na podstawie pomiaru przewodnictwa wła

ciwego mo

na okre

przybli

zawarto

ść

kationów i anionów (w mval/dm

) mno

żą

c wynik przewodnictwa w

S/cm przez

0,01.

Biochemiczne zapotrzebowanie tlenu (BZT) jest terminem umownym. Oznacza si

go zarówno dla wody i

cieków. Okre

la ilo

ść

tlenu wyra

w mgO

/dm

wody lub

cieków,

potrzebn

do utlenienia zwi

zków organicznych zawartych w wodzie lub w

ciekach metod

biochemiczn

, przy udziale mikroorganizmów, w warunkach tlenowych w temperaturze 20

Zwi

zki organiczne w wodach naturalnych mog

pochodzenia autogenicznego

(zanieczyszczenia naturalne – wymywane z gleb, produkty autotrofii, produkty przemiany
materii organizmów zwierz

cych) oraz pochodzenia antropogenicznego (nieoczyszczone

cieki). W przypadku silnego zanieczyszczenia wody du

żą

ilo

zwi

zków organicznych i

brakiem tlenu rozwijaj

mikroorganizmy beztlenowe powoduj

ce anaerobowy rozkład

zwi

zków organicznych (gnicie). Produktami rozkładu s

siarkowodór, metan, amoniak i indol.

W warunkach tlenowych rozwijaj

natomiast organizmy aerobowe zdolne do rozkładu

zwi

zków organicznych do dwutlenku w

gla, wody, zwi

zków azotowych, siarczanów i innych

produktów bezwonnych. Na pocz

tku ulegaj

biodegradacji zwi

zki łatwo degradowane

(cukry proste, aminokwasy), pó

niej za

zwi

zki zło

one (cukry, lipidy, zwi

zki humusowe).

Całkowity aerobowy rozkład zwi

zków organicznych mo

e trwa

nawet 100 dni. Przebiega w

dwóch etapach. W pierwszym etapie rozkładowi ulegaj

glowodany (do 20 dni). Etap drugi

dotyczy rozkładu organicznych zwi

zków azotu. Procesy biochemicznego utleniania

zwi

zków organicznych najintensywniej w ci

gu pierwszych 5 dni. W wodach

powierzchniowych w tym okresie uzyskuje si

BZT na poziomie 68%. St

d te

przyj

to w

praktyce okres 5 dni za wystarczaj

cy do charakterystyki procesu biochemicznego rozkładu

zwi

zków organicznych. Jest on opisany symbolem BZT

. Je

eli BZT jest oznaczany w

okresie innym ni

5 dni, to uwidacznia si

to poprzez dodanie odpowiedniego indeksu

liczbowego, np. je

eli oznaczano BZT dla okresu 20 dni to zapis wygl

da nast

puj

co -

BZT

. Do prawidłowego przeprowadzenia procesu BZT oprócz tlenu mikroorganizmy

potrzebuj

wielu substancji po

ywkowych (głównie N i P), mikroelementów oraz

odpowiedniego pH (optymalne 7 – 8). Wiele z obecnych w wodzie lub

ciekach zwi

zków

e działa

toksycznie na mikroby, skutkuj

c opó

nieniem w rozkładzie zwi

zków

organicznych lub zahamowaniem procesu. Nale

żą

do nich metale ci

ęż

kie, pestycydy,

detergenty.

Krzywa przebiegu BZT

Rys. 5. Krzywa przebiegu BZT w

glowego.

Podczas utleniania azotu anionowego nast

puje zu

ywanie tlenu. Przy badaniu procesu

BZT w warunkach laboratoryjnych obserwuje si

na ogół dwie fazy :

- faz

I - tzw. BZT w

glowe

- faz

II - tzw. BZT azotowe

Rys. 6. Krzywa BZT w

glowego i azotowego.

W fazie I zachodzi zu

ycie tlenu na rozkład zwi

zków organicznych i powstanie amoniaku. W

fazie II zachodzi zu

ycie tlenu na utlenienie amoniaku do azotanów (nitryfikacja). Je

li woda

zawiera du

e ilo

ci amoniaku, procesy te mog

na siebie nakłada

. Zu

ycie tlenu na nitryfikacj

w wodach mo

na okre

, wykonuj

c pomiary BZT wody z inhibitorem i bez inhibitora nitryfikacji.

Do oznaczania BZT w wodzie i

ciekach wykorzystuje si

nast

puj

ce metody:

- metod

rozcie

cze

- metody manometryczne Sierpa i Warburga
- metody automatyczne (np. przy u

yciu systemu OxiTop Control).

OZNACZENIE BZT METOD

ROZCIE

CZE

W przypadku próbek wody lub

cieków bardziej zanieczyszczonych ilo

ść

tlenu w nich

zawarta jest niewystarczaj

ca, dlatego stosuje si

rozcie

czanie wod

, która jest specjalnie

przygotowana i stanowi

ródło tlenu. Skład wody do rozcie

cze

: woda destylowana z

dodatkiem: buforu fosforanowego, siarczanu magnezu, chlorku wapnia i chlorku

elaza. (pH

= 7,2). W celu maksymalnego wysycenia przygotowanej wody tlenem nale

y przepuszcza

przez ni

powietrze minimum kilkana

cie godzin. Odstawi

w 20

C na 5-7 dni w celu

stabilizacji. Zawarto

ść

tlenu w tak przygotowanej wodzie powinna waha

w przedziale 8-9

mg0

/dm

. Skal

rozcie

czenia przygotowa

zgodnie z tabel

1. W celu oznaczenia BZT

napełni

dwie butelki inkubacyjne badan

rozcie

czon

próbk

, zamkn

ąć

je korkami

szklanymi w taki sposób by nie pozostał p

cherzyk powietrza. W jednej butelce oznaczy

zawarto

ść

tlenu niezwłocznie po napełnieniu (metod

Winklera), drug

inkubowa

temperaturze 20

C przez okres 5 dni, po czym oznaczy

zawarto

ść

tlenu t

sam

metod

Równolegle oznaczy

zawarto

ść

tlenu w samej wodzie do rozcie

cze

(przed i po inkubacji).

Oznaczanie BZT w wodach zanieczyszczonych substancjami refrakcyjnymi oraz

zawieraj

cych substancje toksyczne dla organizmów

ywych (bior

cych udział w

biodegradacji zanieczyszcze

organicznych) jest mało przydatne w ocenie jako

ci takiej

wody. W wodzie u

ywanej do celów komunalnych warto

ść

BZT

nie powinna by

ksza

4,0 gO

SYSTEM OxiTop

Pomiary OxiTop

polegaj

na pomiarach ci

nienia w

zamkni

tym systemie: mikroorganizmy znajduj

ce si

próbie zu

ywaj

tlen i produkuj

przy tym CO

,absorbowany

przez NaOH. Powstaje podci

nienie, które jako warto

ść

pomiarowa mo

e by

bezpo

rednio odczytana w mg/l.

Obj

ść

próby mo

e by

regulowana w zale

ci od ilo

tlenu do dyspozycji, aby móc przeprowadzi

zupełny pomiar

BZT.
Dzi

ki zró

nicowanym obj

ciom mo

na dokonywa

pomiaru w zakresie pomiarowym do 4000 mg/l. Główki
OxiTop

(zielone i

ółte) posiadaj

funkcj

AutoTemp - kiedy

temperatura próby jest za zimna, automatycznie nast

puje

opó

nienie pomiaru, dopóki temperatura nie ustabilizuje si

, najcz

ęś

ciej trwa to 1 godzin

Obok automatycznej pami

ci 5 warto

ci pomiarowych (1 warto

ść

na dzie

) mo

odczytywa

warto

ci pomiarowe r

cznie zarówno w trakcie, jak równie

po upływie 5 dni, co

usprawnia kontrol

(www.wtw.pl).

Chemiczne zapotrzebowanie tlenu (ChZT)

Jest to ilo

ść

tlenu równowa

na ilo

ci utleniacza zu

ytego do utlenienia substancji

zawartych w jednostce obj

ci badanej wody. W zale

ci od u

ytego

rodka

utleniaj

cego rozró

nia si

zapotrzebowanie tlenu nadmanganianowe ChZT-Mn

(utlenialno

ść

, indeks nadmanganianowy) oraz dwuchromianowe ChZT-Cr

ChZT-Cr polega na utlenianiu zawartych w wodzie zwi

zków organicznych i niektórych

nieorganicznych za pomoc

mieszaniny utleniaj

cej składaj

cej si

z K

i st

ęż

onego

a nast

pnie odmiareczkowaniu K

, który nie przereagował, za pomoc

siarczanu

elaza(II)amonu wobec ferroiny jako wska

nika. Utlenianie prowadzi si

przy

yciu katalizatora Ag

w zestawie destylacyjnym z chłodnica zwrotn

utrzymuj

c próbk

w stanie wrzenia przez 10 minut.
W oznaczaniu ChZT utlenianie s

głownie substancje organiczne i w ilo

ci 95-100% warto

teoretycznej. Utlenieniu nie ulega jedynie benzen, toluen i pirydyna.

Utlenialno

ść

wody (U) – to umowny wska

nik okre

laj

cy zdolno

ść

wody do pobierania

tlenu z KMnO

, w roztworze kwa

nym lub alkalicznym wskutek utleniania si

obecnych w

wodzie zwi

zków organicznych a tak

e niektórych łatwo utleniaj

cych si

zwi

zków

nieorganicznych (np. sole

elaza(II), azotyny, siarczki, chlorki i inne). Utlenialno

ść

jest

jedynie

wska

nikiem

orientacyjnym,

gdy

daje

jedynie

ogóln

charakterystyk

zanieczyszczenia próbki zwi

zkami organicznymi. Oznaczona t

metod

ilo

ść

zwi

zków

organicznych, zwłaszcza azotowych, stanowi jedynie 60 – 70 % rzeczywistego st

ęż

enia tych

substancji. Pełniejsz

informacj

na temat zawarto

ci zwi

zków organicznych w badanej

próbce daje oznaczenie ChZT-Cr (chemiczne zapotrzebowanie tlenu), gdy

przy

zastosowaniu silniejszego utleniacza ulega utlenieniu wi

cej zwi

zków organicznych.

Pomimo, ze utlenialno

ść

jest jedynie wska

nikiem orientacyjnym ilo

ść

zwi

zków

organicznych zawartych w wodzie, jej warto

ść

ma du

e znaczenie przy ocenie stopnia

zanieczyszczenia wód naturalnych zwi

zkami organicznymi.

Przy wysokiej utlenialno

ci wywołanej obecno

zwi

zków organicznych

pochodzenia zwierz

cego woda dodatkowo wykazuje podwy

szone st

ęż

enie chlorków i

zwi

zków azotowych, oraz opalizacj

przy niekoniecznie zwi

kszonej barwie. Gdy

utlenialno

ść

wywołana jest przez organiczne zwi

zki pochodzenia ro

linnego, obok

podwy

szonej utlenialno

ci woda wykazuj

podwy

szon

barw

Z higienicznego punktu widzenia utlenialno

ść

wody ma istotne znaczenie wówczas,

gdy wywołana jest zwi

zkami organicznymi pochodzenia zwierz

cego, co sugeruje

zanieczyszczenie fekaliami i potencjalne zagro

enie mikrobiologiczne.

Wody naturalne niezanieczyszczone maj

utlenialno

ść

od ułamka do 2-3 mgO

/dm

(dotyczy to wód gł

binowych i niezanieczyszczonych wód powierzchniowych). W przypadku

zawarto

ci du

ej ilo

ci substancji humusowych – utlenialno

ść

e osi

ąć

warto

ść

nawet

do kilkuset mgO

/dm

. Utlenialno

ść

wody do picia nie powinna przekracza

3 mgO

/dm

(wg

rozporz

dzenia 5 mgO

/dm

). W przypadku wód zabarwionych utlenialno

ść

e by

sza, pod warunkiem

e inne cechy wody nie wskazuj

na jej zanieczyszczenie.

Do oznaczania utlenialno

ci stosuje si

dwie metody w zale

ci od st

ęż

enia

chlorków w próbce analizowanej wody. Gdy st

ęż

enie chlorków nie przekracza 300 mg/dm

utlenialno

ść

oznacza si

rodowisku kwa

nym, a gdy chlorki wyst

puj

w koncentracji

powy

ej 300 mg/dm

to stosuje si

metod

opart

na utlenianiu w

rodowisku alkalicznym.

Odczyn wody (pH)

Odczyn wody jest wa

nym wska

nikiem składu chemicznego wody i ma du

znaczenie w procesach uzdatniania wody, kontroli korozyjno

ci wody w wodoci

gach, a

przede wszystkim dla organizmu człowieka. Zwykle wody naturalne powierzchniowe
posiadaj

pH w zakresie 6,5 – 8,5 co odpowiada wymaganiom stawianym wodzie do picia.

Obni

enie odczynu dla tych wód jest spowodowane wprowadzeniem kwa

nych

cieków.

Wysokie warto

ci pH s

typowe po wprowadzeniu do wód powierzchniowych

cieków

alkalicznych a tak

e jest charakterystyczne dla zbiorników zeutrofizowanych. Na warto

ść

wód podziemnych wpływa rodzaj podło

a – przy kontakcie z warstwami kwarcowymi wody

maj

odczyn kwa

ny a gdy jest to podło

e wapienne – odczyn zasadowy.

Do oznaczania pH wody wykorzystuje si

metod

elektrometryczn

, której zasada

polega na pomiarze siły elektromotorycznej SEM ogniwa zło

onego z elektrody pomiarowej i

elektrody odniesienia zanurzonych w badanym roztworze. Zmierzony potencjał jest
proporcjonalny do warto

ci pH.

Istnieje

wiele

ró

nych

konstrukcji

elektrod

pH-metrów.

Najbardziej

rozpowszechnione s

jednak pH-metry ze zintegrowanymi elektrodami (wzorcow

i pomiarow

) w jednej, szklanej sondzie, o kształcie rurki. Układ ten jest zwykle

oparty na wzorcowym roztworze chlorku srebra i układzie elektrod wykonanych ze
srebra:

1. kulka z porowatego szkła, przez który mog

swobodnie przenika

jony

hydroniowe odpowiadaj

ce za pH analizowanego roztworu

2. czasami na dnie kulki zbiera si

nieco stałego chlorku srebra, co jest

zjawiskiem normalnym, nie wpływaj

cym na czuło

ść

pomiaru

3. wewn

trzny roztwór wzorcowy - zwykle 0,1 M HCl

4. elektroda pomiarowa - wykonana ze srebra
5. szklana obudowa całego układu elektrod
6. elektroda wzorcowa - wykonana ze srebra i zanurzona we wzorcowym roztworze

chlorku srebra

7. membrana ł

ca roztwór wzorcowy z roztworem, którego pH si

mierzy -

membrana ta jest zwykle wykonana z g

stego spieku ceramicznego, który zapobiega

mieszaniu si

obu roztworów ale zapewnia ich elektryczne poł

czenie.

Literatura

1. Buczkowski R., Wybrane zagadnienia proekologiczne w chemii, Wydawnictwo

Uniwersytetu M. Kopernika w Toruniu, Toru

2002.

Cyga

ski A., Chemiczne metody analizy ilo

ciowej, WNT Warszawa 1999.

Hermanowicz W., Dojlido J., Do

ska W., Kosiorowski B., Zerze J., Fizyczno-

chemiczne badanie wody i

cieków, Arkady, Warszawa 1999.

4. Kiedry

ska L., Papciak D., Granops M., Chemia sanitarna, Wydawnictwo SGGW,

Warszawa 2006.

5. Krzechowska M., Podstawy chemii ogólnej i

rodowiska przyrodniczego.

wiczenia

laboratoryjne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2007.

6. Pokojska U., Przewodnik metodyczny do analizy wód, Wydawnictwo Uniwersytetu
M. Kopernika w Toruniu, Toru

1999.

7. Szłyk E., Kurzawa M., Szydłowska-Czerniak A., Jastrz

bska A., Ilo

ciowa analiza

chemiczna. Metody wagowe i miareczkowe, Wydawnictwo Uniwersytetu

M. Kopernika w Toruniu, Toru

2005.

8. Szmal S., Lipiec T., Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej
PZWL, 1997.

Celem

wiczenia jest zapoznanie ze wska

nikami charakteryzuj

cymi fizyczne wła

ciwo

wody (barwa, zapach, m

tno

ść

, przewodnictwo wła

ciwe) oraz ze wska

nikami

charakteryzuj

cymi zawarto

ść

zwi

zków organicznych w wodzie (utlenialno

ść

. BZT, ChZT).

Zakres

wiczenia obejmuje wykonanie oznaczenia utlenialno

ci, barwy, zapachu,

przewodnictwa i pH badanej wody.

Uwaga: roztworów mianowanych pobranych z butelki do biurety lub zlewki a nie
wykorzystanych do analizy, NIE WOLNO wlewa

z powrotem do butelki, w której s

przechowywane.

A. Oznaczanie utlenialno

ci (chemicznego zapotrzebowania na tlen metod

nadmanganianiow

rodowisku kwa

nym).

Zasada metody
Metoda oznaczania utlenialno

ci polega na okre

leniu ilo

ci KMnO

(w przeliczeniu na tlen)

potrzebnej do utlenienia zwi

zków organicznych i niektórych łatwo utleniaj

cych si

zwi

zków nieorganicznych obecnych w zakwaszonej kwasem siarkowym próbce wody.

Manganian(VII) potasu utlenia zwi

zki organiczne do prostych zwi

zków wg reakcji:

+ 24MnO

+ 72H

→

24Mn

+ 10CO

+ 66H

Nadmiar manganianu(VII) potasu redukuje si

dodanym w ilo

ci równowa

nej kwasem

szczawianem sodu, którego nadmiar odmiareczkowuje si

KMnO

według reakcji:

2MnO

+ 5C

+ 16H

→

2Mn

+ 10CO

+ 8H

Odczynniki: 0,0125N KMnO

, kwas siarkowy 1+3, 0,0125 M Na

Szkło: kolby sto

kowe poj. 200-300 ml, pipeta jednomiarowa 100 ml, pipety wielomiarowe,

biureta.

Sprz

t: ła

nia wodna

Wykonanie oznaczenia:

- do 3 kolb sto

kowych o pojemno

ci 200 – 300 ml pobra

pipet

jednomiarow

100 ml otrzymanej do analizy próbki,

- do ka

dej kolby doda

pipet

wielomiarow

10 ml roztworu kwasu siarkowego(VI) (1+3)

i 10 ml roztworu 0,0125N manganianu(VII) potasu KMnO

- wymiesza

zawarto

ść

kolby i ogrzewa

we wrz

cej ła

ni wodnej przez 30 minut,

- po wyj

ciu z ła

ni natychmiast doda

10 ml roztworu 0,0125N szczawianu sodu Na

i wymiesza

- po odbarwieniu miareczkowa

na gor

co roztworem 0,0125N manganianu(VII) potasu

KMnO

do wyst

pienia lekko ró

owego zabarwienia utrzymuj

cego si

przez kilka minut,

wiczenie nr 7

WSKA

NIKI ZANIECZYSZCZENIA WODY. CHEMIA SANITARNA.

OZNACZANIE UTLENIALNO

CI, BARWY, ZAPACHU, PRZEWODNICTWA i pH - instrukcja.

po miareczkowaniu KMnO

- odczyta

obj

ść

ytego roztworu KMnO

na zmiareczkowanie próbki i obliczy

utlenialno

ść

wg poni

szego wzoru:

U =

200*

[mg O

/dm

]

gdzie: V

– obj

ść

ytego roztworu KMnO

na miareczkowanie próbki, ml

– obj

ść

próbki u

ytej do analizy, 100 ml

UWAGA: jako wynik poda

redni

arytmetyczn

z 3 oznacze

B. Oznaczanie barwy.

Zasada metody polega na wizualnym porównaniu barwy badanej próbki wody ze skal

wzorców.

Odczynniki: skala wzorców (platynowo-kobaltowa) o warto

ciach barwy: 0, 5, 10, 20, 30,

40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 mg Pt/dm

Szkło: cylindry Nesslera o poj. 100 ml

Sprz

t: statyw (komparator)

Materiał: badana woda

Wykonanie oznaczenia:
- otrzyman

do analizy próbk

napełni

cylinder Nesslera o pojemno

ci 100 ml,

- cylinder z badan

próbk

umie

w statywie,

- po obu stronach badanej próbki ustawi

wzorce o barwie najbardziej zbli

onej do barwy

próbki,

- barw

okre

patrz

c z góry na słup cieczy,

- wynik oznaczenia poda

w mg Pt/dm

Uwaga: je

eli intensywno

ść

barwy badanej próbki wody przewy

sza 100 mg Pt/dm

nale

próbk

rozcie

czy

– do cylindra Nesslera pobra

50 ml badanej wody i uzupełni

wod

destylowan

do obj

ci 100 ml. Próbk

nale

y rozcie

cza

do momentu uzyskania

intensywno

ci barwy mieszcz

cej si

w skali wzorców. Przy obliczaniu barwy uwzgl

dni

krotno

ść

rozcie

cze

B =

100

∗

[mg Pt/dm

]

gdzie: a – odczytana ze skali wzorców barwa badanej wody, mgPt/dm

– obj

ść

badanej wody u

yta do analizy, ml

np. je

eli próbka analizowanej wody była rozcie

czana 2-krotnie to V

= 25 ml

lub

B = 2

[mg Pt/dm

]

gdzie: a – odczytana ze skali wzorców barwa badanej wody, mg Pt/dm

n – ilo

ść

rozcie

cze

C. Oznaczanie zapachu metod

organoleptyczn

bezpo

redni

Zasada metody polega na okre

leniu za pomoc

powonienia grupy zapachu (ro

linny – R,

gnilny – G, specyficzny – S) i jego intensywno

ci według sze

ciostopniowej skali (0 – 5).

Intensywno

ść

zapachu oznacza si

na zimno w temperaturze 18 -20

C i na gor

co w

temperaturze 60

Szkło: kolby sto

kowe z doszlifowanym korkiem o poj. 500 ml, butelka inkubacyjna, cylinder

miarowy 100 ml, szkiełko zegarkowe

Sprz

t: ła

nia wodna

Materiał: badana woda

Wykonanie oznaczenia intensywno

ci zapachu na zimno:

- do butelki inkubacyjnej o poj. 200 - 300 ml odmierzy

cylindrem miarowym 100 ml

otrzymanej do analizy próbki wody

- otworzy

butelk

i natychmiast w

cha

zawarto

ść

przy wylocie szyjki,

- wynik oznaczenia poda

w postaci symbolu zawieraj

cego informacj

o rodzaju

i intensywno

ci zapachu oraz o warunkach przeprowadzania próby (na zimno, gor

co,

temperatura wykonania oznaczenia).

Wykonanie oznaczenia intensywno

ci zapachu na gor

co:

- do kolby sto

kowej z doszlifowanym korkiem o poj. 500 ml odmierzy

cylindrem miarowym

100 ml otrzymanej do analizy próbki wody,

- kolb

przykry

szkiełkiem zegarkowym i umie

w ła

ni wodnej,

- ogrzewa

do temperatury 60

- po wyj

ciu z ła

ni kolb

zamkn

ąć

korkiem i kilkakrotnie wstrz

ąć

- otworzy

kolb

i natychmiast w

cha

zawarto

ść

przy wylocie szyjki,

- wynik oznaczenia poda

w postaci symbolu zawieraj

cego informacj

o rodzaju

i intensywno

ci zapachu oraz o warunkach przeprowadzania próby -na zimno, gor

co,

np. z 4R oznacza, ze zapach okre

lano na zimno, jest to zapach silny i nale

y do grupy

zapachów ro

linnych. Dla grupy zapachów specyficznych nale

y dodatkowo poda

rodzaj

zapachu, np. z 1S (benzyna).

Tabela 13. Grupy i rodzaje zapachów.

Grupa zapachu

Oznaczenie

Rodzaj zapachu

roślinny

ziemisty, trawiasty, kwiatowy, rybny, aromatyczny itp.

gnilny

stęchły, pleśni, feralny, siarkowodoru

specyficzny

fenolu, benzyny, chloru, nafty, smoły, lakieru

Tabela 14. Skala intensywno

ci zapachów.

Intensywność

zapachu

Wyczuwalność zapachu i jego znaczenie

brak zapachu

zapach bardzo słaby

zapach słaby

zapach wyraźny

zapach silny – dyskwalifikuje wodę do celów bytowo-gospodarczych

zapach bardzo silny – dyskwalifikuje wodę do celów bytowo-
gospodarczych

D. Oznaczanie przewodno

ci elektrolitycznej metod

konduktometryczn

Zasada metody
Przewodno

ść

elektrolityczna roztworu okre

la jego zdolno

ść

do przewodzenia pr

elektrycznego. Przeno

nikiem pr

du w roztworze s

jony. Wielko

ść

przewodno

ci jest

proporcjonalna do st

ęż

enia substancji mineralnych wyst

puj

cych w postaci jonowej.

Poniewa

wielko

ść

przewodno

ci elektrolitycznej zale

y od sposobu pomiaru, przyj

posługiwa

le zdefiniowan

przewodno

elektrolityczn

wła

ciw

, która odnosi si

do słupa roztworu o przekroju 1 cm

i wysoko

ci 1 cm. Jednostk

przewodno

ci jest simens

(odwrotno

ść

oma), symbol S. Przewodno

ść

elektrolityczn

wła

ciw

wody podaje si

zwykle

w mS/cm lub przy niskiej mineralizacji

S/cm.

Szkło: zlewki poj. 25 ml

Sprz

t: konduktometr, czujnik konduktometryczny, tryskawka

Materiał: badana woda

Wykonanie oznaczenia:

Badan

próbk

wody wla

do zlewki. Elektrod

konduktometru wyj

ąć

z kolby, opłuka

wod

destylowan

z tryskawki, osuszy

bibuł

. Nast

pnie według instrukcji obsługi konduktometru

zmierzy

przewodno

ść

elektrolityczn

wła

ciw

i odczyta

warto

ść

temperatury. Po

wykonanym pomiarze dokładnie opłuka

elektrod

konduktometru wod

destylowan

tryskawki i osuszy

kawałkiem bibuły. Nast

pnie elektrod

odstawi

do kolby. Badanie

wykona

w trzech powtórzeniach.

Uwaga: wynik pomiaru zale

y od temperatury, w zwi

zku z czym nale

y zaznaczy

, jakiej

temperatury dotyczy (np. zapis EC

oznacza przewodno

ść

w temperaturze 20

C). Jako

standardow

temperatur

przyjmuje si

Co pewien czas nale

y przeprowadzi

kalibracj

czujnika konduktometrycznego stosuj

c w

tym celu roztwór o znanej przewodno

ci elektrolitycznej (najcz

ęś

ciej jest to 0,01 M KCl i EC

= 1,412 mS/cm. Po dłu

szej serii pomiarów zaleca si

przepłuka

elektrody konduktometru

2% HCl.

E. Oznaczanie odczynu (pH) roztworu metod

potencjometryczn

Zasada metody

Oznaczanie pH roztworu metod

potencjometryczn

polega na pomiarze siły

elektromotorycznej ogniwa zło

onego z elektrody pomiarowej i elektrody odniesienia, które

zanurzone s

w badanej próbce. Pomiar pH powinien by

wykonany bezpo

rednio po

pobraniu próbki wody.

Szkło: zlewki o poj. 25 ml

Sprz

t: pehametr laboratoryjny, elektroda zespolona do pomiaru pH, tryskawka z wod

destylowan

, bibuła do osuszania elektrody.

Materiał: badana woda

Wykonanie oznaczenia:

Elektrod

pehametru wyj

ąć

z kolby, dokładnie opłuka

wod

destylowan

z tryskawki,

osuszy

bibuł

. Do zlewki przela

odpowiedni

ilo

ść

badanej wody, tak aby elektroda

zespolona był

w nim zanurzona powy

ej punktu kontaktu. Uruchomi

pehametr zgodnie z

instrukcj

obsługi. Odczyta

wskazania pehametru - warto

ść

pH i temperatur

. Po

wykonanym pomiarze dokładnie opłuka

elektrod

pehametru wod

destylowan

z tryskawki

i osuszy

kawałkiem bibuły. Nast

pnie elektrod

odstawi

do kolby. Pomiar pH wykona

trzech powtórzeniach.

Wyniki otrzymane z oznacze

zawarto

ci utlenialno

ci, barwy, zapachu, przewodnictwa i pH

wpisa

do tabeli.

Sprawozdanie z

wiczenia powinno zawiera

- stron

tytułow

- cel i zakres

wiczenia

- opis wykonania

wiczenia (zasada oznaczenia, odczynniki, szkło, sprz

t, materiały,

wykonanie

wiczenia)

- otrzymane wyniki (tabela podpisana przez prowadz

cego

wiczenia)

- wnioski – odnie

ść

do aktualnych przepisów prawnych dotycz

cych jako

ci wody

przeznaczonej do spo

ycia przez ludzi.

POLITECHNIKA LUBELSKA

Wydział In

ynierii

rodowiska

ynieria

rodowiska

SPRAWOZDANIE

WICZE

LABORATORYJNYCH Z CHEMII

wiczenia

Temat

wiczenia

Wska

niki zanieczyszczenia wody.

Chemia sanitarna.

Oznaczanie barwy, zapachu, pH, przewodnictwa

wła

ciwego i utlenialno

ci wody.

Imi

i nazwisko studenta

……………………………………………

Rok studiów

Semestr

Data

Imi

i nazwisko prowadz

cego

wiczenia

Uwagi prowadz

cego:

Wskaźniki zanieczyszczenia wody

...................................................

………………………………..
………………………………..

Imię i Nazwisko

Grupa BDi .............

Data.......................

Oznaczanie barwy

Barwa = ....................[mgPt/dm

]

Ilość rozcieńczeń

Oznaczanie zapachu

Na zimno/ gorąco

Grupa zapachu

Rodzaj zapachu

Intensywność

.......................

.............................

...........................

………………………

Oznaczanie pH

Nr pomiaru

Wartość pH

Temperatura pomiaru [

pH =

Oznaczanie przewodnictwa

Nr pomiaru

Wartość

przewodnictwa

[S/cm]

Temperatura pomiaru [

κκκκ

= ................. S/cm

Zawartość kationów i anionów

Z = ................. [mval/dm

]

Oznaczanie utlenialności

Nr próbki

[ml]

U [mg O

/dm

]

U =

......................

[mg O

/dm

]

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
W19 kompleksonometria, wska«niki i krzywe miareczkowania kompleks i
Analizowanie procesow technolog Nieznany (2)
ANALIZA MIARECZKOWA
analizy 2 id 62051 Nieznany
analiza 6 1 id 584986 Nieznany (2)
1d analiza interasariuszy, pro Nieznany
Lab 03 Analiza obwodu elektrycz Nieznany
Cw 5 10 Analiza tolerancji i od Nieznany
Analiza algorytmow ukrywania w Nieznany
analiza 3 id 59700 Nieznany (2)
,analiza matematyczna 2, elemen Nieznany (2)
1 Analiza kinematyczna manipula Nieznany (2)
Analiza cyklu koniunkturalnego Nieznany
Analizowanie dzialania ukladow Nieznany
06 Analizowanie ukladow elektry Nieznany (2)

więcej podobnych podstron