Краткие теоретические сведения

3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ
ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Ознакомиться с методами определения карбонатной и общей жесткости воды, а также с
методикой умягчения водопроводной воды.
КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Одним из технологических показателей, принятым для характеристики состава и
качества природных вод, является жесткость воды. Жесткостью воды принято называть
свойство воды, которое характеризуется содержанием в ней солей кальция и магния.
Суммарное содержание растворимых солей кальция и магния определяет
общую жесткость воды
:Ж
ОБЩ
1 / 26
3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ
= [Ca
2+
] + [Mg
2+
], складывающейся из кальциевой и магниевой жесткости, обусловленной
соответственно катионами кальция Ca
2+
и магния Mg
2+
.
В зависимости от природы анионов принято различать карбонатную Ж К и некарбонатну
ю
Ж НК жестко
сть
,
сумма которых определяет общую жесткость воды:
Ж ОБЩ = Ж К + Ж НК . (1)
Карбонатная жесткость характеризуется присутствием в воде растворимых
гидрокарбонатов кальция Ca(HCO 3 ) 2 и магния Mg(HCO 3 ) 2 . Она обусловлена
растворением в природной воде диоксида углерода CO
2
и образованием раствора угольной кислоты:
СО 2 + Н 2 О ↔ Н 2 СО 3 , (2) которая, диссоциируя,
¯
образует гидрокарбонат-ионы НСО
3 :
Н 2 СО 3 ↔ Н + + НСО 3 ¯ , (3) связываемые затем
ионами кальция и магния с образованием соответствующих гидрокарбонатов:
Са 2+ + НСО 3 ¯ ↔ Ca(HCO 3 ) 2 , (4)
2 / 26
3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ
Mg 2+ + НСО 3 ¯ ↔ Mg(HCO 3 ) 2 . (4а)
При длительном кипячении воды с карбонатной жесткостью появляется осадок (CaCO 3
и MgCO
3
) вследствие разложения солей:
Ca(HCO 3 ) 2 = CaCO 3 ↓+ Н 2 О + СО 2 ↑, (5)
Mg(HCO 3 ) 2 = MgCO 3 ↓ + Н 2 О + СО 2 ↑. (5а)
Поэтому карбонатную жесткость называют также временной или устранимой
жесткостью
.
Некарбонатная жесткость обусловлена присутствием в воде солей сильных кислот –
сульфатов или хлоридов кальция и магния (MgSO 4 , MgCl 2 , CaCl 2 и др.), которые при
кипячении не удаляются. Поэтому некарбонатную жесткость принято называть также
постоянной жесткостью.
Жесткость воды выражается суммой миллимолей эквивалентов ионов кальция и магния,
содержащихся в одном литре воды. Один миллимоль эквивалентов жесткости отвечает
содержанию 20,04 мг/л катионов Ca 2+ или 12,16 мг/л катионов Mg 2+ .
Жесткость природных вод изменяется в широких пределах. В разных водоемах она
различна, а в одной и той же реке меняется в течение года (минимальна во время
паводка). Жесткость вод морей изначально выше, чем рек и озер. Так, вода Черного
моря имеет общую жесткость 65,5 ммоль экв/л. Среднее значение жесткости воды
мирового океана 130,5 ммоль экв/л (в том числе на Ca 2+ приходится 25,5 ммоль экв/л, на
2+ – 108 ммоль экв/л).
Mg
3 / 26
3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ
В зависимости от величины жесткости воду делят на 5 классов: очень мягкую - 0 – 1
ммоль экв/л; мягкую - 1 – 3 ммоль экв/л; умеренно жесткую - 3 – 6 ммоль эвк/л; жесткую 6 – 10 ммоль эвк/л и очень жесткую - > 10 ммоль экв/л.
Использование жесткой воды для удовлетворения хозяйственно-бытовых и
производственных целей нежелательно. Так, при нагревании и особенно, при испарении
воды эти соли образуют слой накипи, снижающий коэффициенты теплопередачи в
охлаждающих и нагревающих системах, что является крайне нежелательным.
Необходимость удаления солей, определяющих жесткость, можно проиллюстрировать
следующим примером. Прямоточный паровой котел производит 500 тонн водяного пара в
час и использует воду с карбонатной жесткостью 1 ммоль экв/л. В 500 м 3 воды
содержится 500 эквивалентов Сa(НCO
3
)
2
или 500·56 = 28000 г или 28 кг гидрокарбоната кальция. При полном его разложении на
стенках котла за один час работы осядет карбонат кальция в виде накипи в количестве
кг. Таким образом, прямоточный котел, состоящий из системы испарительных трубок, в
течение суток выйдет из строя.
АНАЛИЗ КАЧЕСТВА ВОДЫ
1. Общая жесткость воды Ж ОБЩ определяется методом комплексонометрии. Метод
основан на титровании воды раствором комплексона III в присутствии аммиачного
буферного раствора (pH=10,0) и индикатора до перехода исходной розовой окраски в
голубую. В качестве индикатора могут служить кислотный хром синий К или эриохром
черный Т. Эти индикаторы окрашиваются в розовый цвет при наличии в воде ионов
2+ и Mg 2+ , а в их отсутствии – в голубой.
жесткости Ca
4 / 26
3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ
Комплексон III (другие названия: EDTA, трилон Б) представляет собой двузамещенную
натриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты:
NaOOCH 2 С CH 2 COONa
Н 2 N – CH 2 – CH 2 – NН 2
HOOCH 2 С CH 2 COOH
При титровании жесткой воды раствором комплексона III образуется внутрикомплексное
соединение, в котором ион кальция Ca 2+ (или Mg 2+ ) выступает в роли
комплексообразователя:
2–
OOCH 2 С CH 2 COO
5 / 26
3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ
Н 2 N – CH 2 – CH 2 – NН 2
OOCH 2 С CH 2 COO
Ca 2+
Связывание ионов кальция и магния комплексоном приводит к изменению окраски
индикатора в оттитрованном растворе до голубого цвета.
2. Карбонатная жесткость воды Ж К определяется методом нейтрализации. Он основан
на титровании воды, в которую добавляется метиловый оранжевый, раствором соляной
кислоты до перехода желтой окраски индикатора в оранжевую. Метиловый оранжевый
является кислотно-основным индикатором, который при pH < 3,1 имеет красную окраску,
а при pH > 4,4 окрашивается в желтый цвет. В интервале значений pH 3,1 ¸ 4,4 окраска
индикатора становится оранжевой.
Титрование воды раствором HCl сопровождается протеканием реакции нейтрализации
OH ¯ + H + → H 2 O, (6)
в которой ионы H + диссоциирующей кислоты нейтрализуют гидроксид-ионы OH ‾,
образующиеся в результате гидролиза анионов HCO
6 / 26
3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ
3
‾
в воде
HCO 3 ¯ + H 2 O ↔ H 2 CO 3 + OH ¯ . (7)
Из уравнения (7) следует, что количество нейтрализующихся ионов OH¯ эквивалентно
концентрации иона HCO 3 ¯.
МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ
Природная вода обычно не используется без предварительной очистки. Качество воды,
предназначенной для промышленных целей, улучшается в результате водоподготовки.
На начальной стадии водоподготовки вода, прежде всего, освобождается от
грубодисперсных и коллоидных примесей. Взвешенные и коллоидные примеси
удаляются коагуляцией с последующим отстаиванием и фильтрацией. В систему
водоподготовки входят
умягчение
(частичное или полное устранение карбонатной жесткости) и
обессоливание
(полное удаление из воды всех солей). Для умягчения и обессоливания воды
применяются: физические (
кипячение, дистилляция, вымораживание, электродиализ, магнитно-ионизационный
метод, магнитная обработка, ультразвуковая обработка
), физико-химические (
ионный обмен
) и химические (
осаждение нерастворимых соединений
7 / 26
3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ
) методы очистки.
1. Карбонатная жесткость устраняется кипячением воды, определяющим существо терми
ческого метода
. При этом гидрокарбонаты переходят в нерастворимые карбонаты по реакциям (5), (5а)
и
Mg2+ + 2HCO3¯ + 2OH¯ = (MgOH)2СО3↓ + Н2О + CO2↑. (8)
Образующиеся осадки удаляются фильтрованием.
Для уменьшения карбонатной жесткости также применяется метод осаждения, при
котором в обработанную воду вводят известь (
известкование – известковый способ
):
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3↓ + 2H2O, (9)
Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 = Mg(OH)2↓ + 2CaCO3↓ + 2H2O. (10)
2. Устранение карбонатной ЖК и некарбонатной ЖНК жесткости осуществляется также
методом осаждения, т.е. действием на воду едким натром (
натронный способ
):
Ca(HCO3)2 + 4NaOH = CaCO3↓ + Na2CO3 + 2H2O, (11)
8 / 26
3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ
Mg(HCO3)2 + 2NaOH = Mg(OH)2↓ +2Na2CO3 + 2H2O, (12)
действием кальцинированной содой (содовый способ):
CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaCl, (13)
MgSO4 + Na2CO3 = CaCO3↓ + Na2SO4, (14)
а также действием фосфатом натрия Na3PO4 (фосфатный способ):
3Ca(HCO3)2 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2↓ + 6NaНCО3, (15)
3MgSO4 + 2Na3РO4 = Mg3(PO4)2↓ + 3Na2SO4, (16)
3CaCl2 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2↓ + 6NaCl. (17)
С помощью применения известкового и содового способов умягчения (обычно они
используются вместе) жесткость воды понижается до 0,3 ммоль экв/л, а фосфатного –
до 0,03 ммоль экв/л.
3. Очень эффективным является метод устранения жесткости воды путём ионного
обмена, который получил широкое распространение в технике. Он основан на
способности некоторых природных и искусственных высокомолекулярных соединений –
ионитов
– обменивать входящие в их состав радикалы на ионы, которые находятся в растворе.
Такой способностью обладают некоторые природные и синтетические соединения
9 / 26
3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ
(алюмосиликаты), например натриевый алюмосиликат (Na
2
OּAl
2
O
3
ּ2SiO
2
ּnН
2
О), а также синтетические органические ионообменники (ионообменные смолы) в виде
выпускаемых химической промышленностью гранул, зернистых порошков, поропластов,
волокон, тканей, мембран. Они содержат подвижные функциональные группы,
например сульфо- (-SO
2
OH), карбоксо- (-COOH), гидроксо- (-ОН) группы.
Иониты, сорбирующие катионы, называются катионитами, а сорбирующие анионы – анио
нитами
. В качестве катионитов в основном применяются Na
+
-катиониты (алюмосиликаты: цеолит, глауконит, пермутит) и Н
+
-катиониты (синтетические смолы и сульфированный уголь). К используемым анионитам
относятся ОН¯-аниониты на основе карбамидных смол.
При пропускании воды через слой катионита катионы Ca2+ и Mg2+ обмениваются на
+ в
катионы Na
соответствии с уравнением, определяющим равновесие катионного обмена:
R2-Na2+ТВ + Са2+ВОДН « R2-Са2+ТВ + 2Na+ВОДН, (18а)
где R2- является отрицательно заряженной частицей катионита, например в случае
2- = [Al Si O ּnН О]2-.
натриевого алюмосиликата R
2 2 8
2
Для удаления из воды не только катионов Ca2+ и Mg2+, но и других катионов и анионов
10 / 26
3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ
ее пропускают через катионит, содержащий в обменной форме водородные ионы (H
+
-катионит) и анионит, содержащий гидроксид-ионы (OH¯-анионит). Равновесия
катионного и анионного обмена для этих случаев можно записать в виде:
R¯H+ТВ + Kt+ВОДН « RKt+ТВ + H+ВОДН, (18б)
R+OH¯ТВ + An¯ВОДН « R+An¯ТВ + OH¯ВОДН, (18в)
где Kt+ и An¯ соответственно катионы и анионы, подлежащие удалению из воды. В
+-катионита и в раствор
данном случае катионит находится в форме H
переходит ион водорода, а анионит – в OH
¯
-форме и в результате ионного обмена в воду поступают гидроксид-ионы. В итоге, если
очищаемую воду пропустить последовательно через катионит и анионит, то она
освободится как от катионов, так и анионов солей. Такая обработка воды называется
обессоливанием.
Когда процесс ионного обмена доходит до равновесия, ионит перестаёт работать –
утрачивает способность умягчать воду. Для возобновления работоспособности ионита
его подвергают регенерации. Для этого через катионит пропускают раствор NaCl или
Na2SO4 (для Na+-катионита), а в случае H+-катионита – раствор HCl или H2SO4. При этом
2+
ионы Ca
и Mg
2+
переходят в раствор, а катионит вновь насыщается ионами Na
+
иH
+
. Для регенерации анионита его обрабатывают раствором щёлочи. В результате
поглощенные анионы вытесняются в раствор, а анионы вновь насыщаются ионами OH
¯
.
Катионитный метод умягчения воды снижает ее карбонатную жесткость до 0,01 - 0,05
ммоль экв/л.
11 / 26
3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ
4. Метод электродиализа основан на явлении направленного движения ионов
электролита к электродам, подключенным к источнику постоянного тока, через
пористые мембраны, которые расположены перед электродами на пути движения ионов.
Мембраны, расположенные возле катода, содержат катионит, а возле анода - анионит.
Ионы электролита обмениваются с ионами ионообменников, разряжаемых на
поверхности соответствующих электродов. Таким образом, ионы металлов,
обусловливающие жесткость воды, задерживаются у электродов и отделяются от воды,
выходящей из аппарата водоочистки.
5. Магнитно-ионизационный метод так же, как и метод электродиализа, использует
явление направленного движения ионов, но уже под действием магнитного поля.
6. Магнитная обработка воды заключается в пропускании воды через систему магнитных
полей противоположной направленности. В результате этого происходит уменьшение
степени гидратации растворённых веществ и их объединение в более крупные частицы,
которые выпадают в осадок.
7. Ультразвуковая обработка воды так же, как и магнитная, приводит к образованию
более крупных частиц растворенных веществ с образованием осадка.
Для определения жесткости воды необходимо сделать её анализ и затем рассчитать
жесткость в единицах ГОСТ, используя закон эквивалентов.
Пример 1. Вычислить жесткость воды, зная, что в 500 л её содержится 202,5 г Ca(HCO3)
2
.
Решение. В 1 л воды содержится 202,5:500 = 0,405 г Ca(HCO3)2. Эквивалентная масса
Ca(HCO
3)2 равна 162:2 =
81 г/моль. Следовательно, 0,405 г составляют 0,405:81 = 0,005 эквивалентных масс или 5 ммоль экв/л.
12 / 26
3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ
Пример 2. Сколько граммов CaSO4 содержится в одном кубометре воды, если
жесткость, обусловленная присутствием этой соли, равна 4 ммоль экв/л?
Решение. Молярная масса CaSO4 – 136,14 г/моль, эквивалентная масса – 136,14 : 2 =
3 воды с жесткостью 4 ммоль экв/л
68,04 г/моль. В 1 м
содержится 4∙1000 = 4000 ммоль экв или 4000∙68,07 = = 272280 мг = 272,28 г CaSO
4
.
Пример 3. Сколько граммов соды надо добавить к 500 л воды, чтобы устранить её
жесткость, равную 5 ммоль экв/л?
Решение. В 500 л воды содержится 500 · 5 = 2500 ммоль экв солей, обусловливающих
жесткость воды. Для устранения жесткости следует прибавить 2500∙53 = 132500 мг =
132,5 г соды (53 г/моль – эквивалентная масса Na
2CO3).
Пример 4. Какое количество (в мл) раствора ЭДТА 0,1н необходимо для титрования
воды с ЖОБЩ = 6 ммоль экв /л?
Решение. Из закона эквивалентов следует, что для титрования требуется V2 = (ЖОБЩ ∙V1
)/(N
2
∙1000) = 6500/(0,1∙1000) = 30 мл ЭДТА.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
13 / 26
3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ
Опыт 1. Определение общей жесткости водопроводной воды
Отмерить мерным цилиндром 50 мл водопроводной воды (из-под крана) и перелить её в
колбу емкостью 250 мл, добавить 5 мл аммиачно-буферного раствора и индикатор –
эриохром черный Т – до появления розовой окраски (несколько капель или несколько
кристаллов). Заполнить бюретку раствором ЭДТА 0,04 н (синонимы – трилон Б,
комплексон III) до нулевой отметки.
Приготовленную пробу медленно при постоянном перемешивании оттитровать
раствором комплексона III до перехода розовой окраски в голубую. Результат
титрования записать. Повторить титрование ещё один раз.
Если разница результатов титрований превышает 0,1 мл, то оттитровать пробу воды
третий раз. Определить средний объем комплексона III (VК, СР)
, (19)
израсходованного на титрование воды, и по нему рассчитать общую жесткость воды.
Общую жесткость воды ЖОБЩ рассчитать по закону эквивалентов в единицах ммоль
экв/л:
ЖОБЩ = , (20) где V1 – объём анализируемой воды,
мл; V
К,СР – средний объём
раствора комплексона III, мл; N
К
14 / 26
3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ
– нормальная концентрация раствора комплексона III, моль/л; 1000 – коэффициент
перевода моль/л в ммоль/л.
Результаты опыта записать в таблицу:
V
К,СР
N
К
V
1
Ж
ОБЩ
15 / 26
3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ
Определить класс жесткости водопроводной воды.
Опыт 2. Умягчение воды методом катионирования и определение общей жесткости
умягченной воды
Очистить водопроводную воду от примесей, пропустив её через колонку, заполненную
катионитом. Умягченную воду собрать в стакан (можно пользоваться заранее
приготовленной умягченной водой, собранной в колбу).
Определить общую жесткость 100 мл умягченной воды ЖКОБЩ по методике опыта 1 и
класс жесткости умягченной воды.
Результаты опыта записать в таблицу:
V
К,СР
N
К
16 / 26
3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ
V
Ж
1
К
ОБЩ
Рассчитать величину ммоль экв/л ионов жесткости, поглощенных катионитом при
умягчении водопроводной воды: ЖОБЩ - ЖКОБЩ.
Записать уравнения процессов, протекающих при катионировании, для случаев:
а) H+ -катионита;
б) Na+ -катионита.
17 / 26
3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ
Опыт 3. Определение карбонатной и некарбонатной жесткости воды
Отобрать мерным цилиндром 50 мл водопроводной воды и перелить её в коническую
колбу. Добавить к исследуемой воде несколько капель метилового оранжевого до
появления желтой окраски, которая должна соответствовать или быть очень близкой к
окраске контрольного раствора с этикеткой «до титрования». Заполнить бюретку
раствором соляной кислоты 0,1 н до нулевой отметки.
Оттитровать приготовленную пробу раствором соляной кислоты. Оттитрованная проба
должна иметь оранжевую, но не розовую окраску индикатора, и соответствовать или
быть очень близкой к окраске контрольного раствора с этикеткой «после титрования».
Результат титрования записать. Повторить титрование ещё один раз. Если результаты
двух титрований совпадут (различие не должно превышать 0,1 мл), рассчитать
карбонатную жесткость воды. В противном случае оттитровать ещё одну пробу воды.
Определить среднее значение объема раствора соляной кислоты, израсходованной на
титрование воды. Рассчитать карбонатную жесткость ЖК воды в единицах ммоль экв/л,
используя закон эквивалентов:
ЖК = , (21)
где V1 – объём пробы анализируемой воды, мл; VК,СР – средний объём раствора HCl,
израсходованного на титрование, мл; 1000 – коэффициент перевода моль экв/л в ммоль
экв/л; N
К– нормальность раствора
HCl.
Определить некарбонатную жесткость:
18 / 26
3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ
ЖНК = ЖОБЩ – ЖК. (22)
Результаты опыта записать в таблицу:
V
К,СР
N
К
V
1
Ж
ОБЩ
Ж
К
Ж
НК
19 / 26
3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ
Определить класс жесткости воды по карбонатной и некарбонатной жесткости.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие катионы называются ионами жесткости?
2. Какой технологический показатель качества воды называют жесткостью?
3. Почему жесткую воду нельзя применять для регенерации пара на тепловых и атомных
электростанциях?
4. Какой метод умягчения называют термическим? Какие химические реакции протекают
при умягчении воды этим методом?
5. Как осуществляют умягчения воды методом осаждения? Какие реагенты используют?
20 / 26
3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ
Какие реакции протекают?
6. Можно ли умягчать воду с помощью ионного обмена?
7. Какой процесс следует проводить для умягчения воды: катионирования или
анионирования? Почему? Составить уравнения реакций, протекающих при умягчении
воды с помощью ионного обмена.
8. Как определяют общую жёсткость воды?
9. Как находят некарбонатную жесткость воды?
10. Путём анализа было установлено, что в одном литре исследуемой воды содержится
42 мг ионов магния и 112 мг ионов кальция. Вычислить общую жесткость воды.
11. Сколько граммов соды надо прибавить к 10 л воды, чтобы устранить её общую
жесткость, равную 4,64 ммоль экв/л?
12. Вычислить карбонатную жесткость, если на титрование 200 мл воды израсходовано
8 мл 0,05 н раствора соляной кислоты.
13. Жесткость воды обусловливается только гидрокарбонатом кальция. При кипячении
200 мл воды в осадок выпало 3 мг карбоната кальция. Чему равна жесткость воды?
14. Сколько граммов гашеной извести Са(ОН)2 надо добавить к 1 м3 воды, чтобы устранить ее временную жесткость, равную 2,5 ммоль экв/л?
21 / 26
3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ
15. Какое количество негашеной извести СаО требуется добавить к 100 л воды,
содержащей 36,45 мг экв/л ионов Mg2+ для снижения уровня их содержания в четыре
раза?
16. Какое количество гидроксида кальция необходимо для снижения уровня
содержания ионов Ca2+ c 20,04 мг экв/л до 5,01 мг экв/л в воде, объем которой равен 10
3?
м
17. Сколько граммов фосфата натрия необходимо для снижения уровня карбонатной
жесткости до 0,05 мг экв/л в 1м3 воды, если концентрация первоначально содержащихся
¯
бикарбонат-ионов НСО
3 в воде составляла 2,5 мг экв/л?
Библиографический список
1. Коровин Н.В. Общая химия. М.: Высшая школа, 2002.
2. Глинка Н.Л. Общая химия. М.: Интеграл-пресс, 2002.
3. Суворов А.В., Никольский А.Б. Общая химия. СПб.: Химия, 2002.
4. Угай А.Я. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа, 2000.
22 / 26
3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ
5. Соколов Р.С. Химическая технология: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений:
В 2 т. М.: Гуманит. центр ВЛАДОС, 2003. Т. 1: Химическое производство в
антропогенной деятельности. Основные вопросы химической технологии. Производство
неорганических веществ.
6. Коровин Н.В., Мингулина Э.И., Рыжова Н.Г. Лабораторные работы по химии: Учеб.
пособие для техн. направ. и спец. вузов. М.: Высшая школа, 2001.
7. Хомченко Г.П. Практикум по общей и неорганической химии с применением
полумикрометода. М.: Высшая школа, 1980.
Приложение
Основы метода титрования и техника эксперимента
Титрованием называется количественное определение вещества титриметрическим
методом путем медленного приливания к раствору исследуемого продукта раствора
реагента с точно измеренной концентрацией в количестве, которое соответствует
содержанию определяемого вещества в строго эквивалентных количествах. Раствор
реагента с точно измеренной концентрацией называется
стандартным
или
титрованным
, а также
титрантом
. Титрование проводят до тех пор, пока
23 / 26
3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ
не будет достигнута точка эквивалентности, в которой количество титранта становится
теоретически строго эквивалентным количеству определяемого вещества в соответствии
с уравнением химической реакции. Точка эквивалентности может быть установлена
различными способами, например визуально по изменению окраски индикатора, который
добавляют к титруемому раствору.
Для точного определения объемов растворов при проведении титрования используют
мерную химическую посуду (рис. 1). Пипетки служат для отмеривания и переноса
небольших объемов жидкостей. Они представляют собой длинные стеклянные трубки,
расширенные в средней части (рис.1, а). Нижний конец пипетки оттянут, а в верхней ее
части нанесена метка, до которой следует набирать жидкость. На расширенной части
пипетки указана ее емкость, выраженная в миллилитрах. Используются также
измерительные пипетки небольшой емкости, не имеющие расширения (рис. 1, б),
градуированные на 0,1-1 мл.
24 / 26
3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ
а б в г д
25 / 26
3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ
Рис. 1. Мерная посуда для титрования:
а, б – пипетки; в, г, д – бюретки
Для заполнения пипетки ее берут за верхнюю часть большим и средним пальцами
правой руки и погружают нижний конец в раствор до дна сосуда. Придерживая левой
рукой сосуд с раствором, всасывают жидкость в пипетку ртом (кроме легколетучих и
ядовитых жидкостей
) или
с помощью резиновой груши так, чтобы уровень в ней стал на 2-3 см выше метки. Затем
быстро закрывают верхнее отверстие пипетки указательным пальцем. Избыток
жидкости медленно сливают до метки, ослабив нажим указательного пальца. После
этого палец снова прижимают к отверстию и переносят пипетку в другой сосуд,
отнимают палец от отверстия, давая жидкости стечь по стенкам сосуда.
Бюретки, представляющие собой узкие градуированные цилиндрические стеклянные
трубки (рис 1, в-д), предназначены для точного измерения объема жидкостей. Нижний
конец бюретки сужен и снабжен притертым краном (рис. 1, в), или соединен с резиновой
трубкой, которая зажимается снаружи металлическим зажимом. Применяются также
бюретки с резиновыми трубками, которые закрываются изнутри стеклянным шариком
(рис. 1, д). Отсчет объемов раствора проводится с помощью нанесенных на бюретки
делений и цифр. В верхней части бюреток находится нулевое деление.
В исходном состоянии уровень жидкости в бюретке, закрепленной в штативе строго
вертикально, должен быть установлен на нулевом делении. Для этого в бюретку через
воронку наливают жидкость на 2-3 см выше нулевого деления. Затем снимают воронку и
сливают избыток жидкости. Уровень прозрачных растворов устанавливают по нижнему
краю мениска.
26 / 26