13. Determinarea durităţii temporare a apei prin titrare
Unii dintre cei mai cunoscuţi indici chimici care se referă la natura şi cantitatea diferitelor substanţe chimice pe care le conţine apa naturală sunt duritatea, aciditatea şi alcalinitatea . Valorile lor trebuie cunoscute iar unele substanţe chimice trebuie îndepărtate înainte de folosirea apei ca apă potabilă sau în diferite domenii industriale ca apă industrială (diferite instalaţiide încălzire a apei). Duritatea totală, notată d T, reprezintă conţinutul total de ioni de calciu (Ca +2) şi magneziu (Mg+2) existen existenți în apă sau sau abur abur ca săruri solubile .
Conţinutul de ioni de calciu şi magneziu pot fi sub formă de: o
carbo carbonaţ naţii acizi acizi sau sau bicarb bicarbona onaţi, ţi, Ca(HCO Ca(HCO3)2 şi Mg(HCO Mg(HCO3)2, ce conf confer erăă duritate temporară (dtp) sau carbonatică. Se numeşte temporară deoarece dispare la încălzirea apei (t > 60 oC) şi reprezintă conţinutul în ioni de calciu şi magneziu corespunzător conţinutului de carbonaţi acizi de calciu şi magneziu din apă. Carbonaţii acizi se transformă în carbonaţi neutri sau hidroxizi greu solubili: Ca(HCO3)2 → CaCO3 ↓+ CO2 +H2O Mg(HCO3)2→ MgCO3 ↓+ CO2 +H2O MgCO3 +H2O → Mg(OH)2 + CO2
o
alte săruri solubile de calciu şi magneziu (sulfaţi, cloruri, azotaţi), stabile termic, ce conferă duritate permanentă (d p) sau necarbonică şi reprezintă conţinutul de ioni de calciu şi magneziu corespunzător altor săruri de calciu şi de magneziu în afară de carbonaţii acizi. Aceste săruri precipită numai când produsul lor de solubilitate este depăşit. dT = dtp + dtp
Ionii de calciu şi de magneziu există în apă datorită disocierii sărurilor menţionate. Mai există şi noţiunea de duritate reziduală , notată dr , care reprezintă duritatea totală după aplicarea unui procedeu de tratare. Duritatea apei se măsoară în grade de duritate (germane, engleze, americane...= şi în mE/L (miliechivalenţi/litru de apă). În România se foloseşte gradul de duritate german
(od).
1od reprezintă un conţinut de săruri solubile de calciu şi magneziu, echivalent cu 10 mg CaO/litru de apă. CaO este ales convenţional ca substanţă de referinţă, pentru calcul. El
nu există ca atare în apa dură. Pentru exprimarea durităţii apei în od, conţinutul sărurilor solubile menţionate se transformă prin calcul stoechiometric în CaO.
În funcţie de duritatea totală, apele se clasifică în ape cu duritate foarte mică (< 4 od), cu duritate mică (4 ÷ 8 od), cu duritate mijlocie (8 ÷ 16 od), ape dure (16 ÷ 30 od), şi foarte dure (> 30 od). Scopul şi principiul lucrării
În această lucrare se va determina duritatea temporară a apei prin titrare: Carbonaţii acizi sau bicarbonaţii au un caracter bazic (baze slabe). Prin reacţia cu un acid tare (HCl), ei se neutralizează formând o sare şi un acid slab, H 2CO3, care se descompune în CO2 şi apă. Ca(HCO3)2 + 2HCl → CaCl2 + 2CO2 + 2H2O Mg(HCO3)2 + 2HCl → MgCl2 + 2CO2 + 2H2O Determinarea punctului de neutralizare sau de echivalenţă, adică a cantităţii exacte de HCl necesară neutralizării bicarbonaţilor din probă prin titrare cu HCl 0,1 M, în prezenţa indicatorului metiloranj. La punctul de echivalenţă are loc modificarea culorii, sesizabilă cu ochiul liber. Indicato Indicatorii rii de culoare culoare sunt substanţe organice, introduse în proba de analizat în
cantităţi foarte mici, capabile să indice sfârşitul titrării printr-o printr- o modificare de culoare. Indicato Indicatorul rul metilora metilorajj este roşu în mediu mediu acid, acid, portocal portocaliu iu în mediu mediu neutru neutru şi galben în mediu bazic. MOD DE LUCRU 1. Se măsoară cu ajutorul unui cilindru gradat un volum de apă (Vapa) de la robinet
indicat de cadrul didactic şi se introduce într-un flacon conic Erlenmyer. Se adaugă 3-4 picături de indicator (metiloranj), cu ajutorul “sticluţei picurătoare” având grijă ca cele două
fante de pe gâtul sticluţei şi al dopului să se suprapună. Conţinutul flaconului va căpăta culoarea caracteristică indicatorului în mediul respectiv. Se citeşte volumul iniţial de HCl 0,1 M din biuretă. Se începe titrarea adăugând sub agitare permanentă picătură cu picătură soluţie de acid, pănă în momentul virării culorii indicatorul de la galben la portocaliu, ce indică sfârşitul reacţiei de neutralizare. !! OBS. Dacă titrarea este “depăşită”, adică s-a trecut peste culoarea portocalie, ajungând la culoarea roşie, proba se aruncă şi rezultatul nu se ia în considerare. Se citeşte pe biuretă volumul de HCl 0,1M folosit la titrare, a = Vf -Vi (mL HCl 0,1 M). Se repetă determinarea de către fiecare dintre studenţii echipei de lucru. În calculul final se consideră media aritmetică a volumelor obţinute. 2. Se măsoară cu ajutorul unui cilindru gradat un volum de apă distilată indicat de
cadru cadrull didact didactic ic şi se int introd roduce uce într-un într-un flacon flacon conic conic Erlen Erlenmye myer. r. Se repetă repetă acele aceleaa și opera opera ții efectuate la punctul 1 calculându-se duritatea temporară. CALCULE ŞI REZULTATE
Se calculează duritatea în grade germane a probei de apă de la robinet si apa distilata, de volume indicate de cadrul didactic, conform formulei: dtp = 2,8 ∙ a / V apa (od) Interpretare rezultate:
Comp Compar araați valo valoril rilee duri durită tății temp tempor orar aree obținut inutee pent pentru ru apa distil distilat atăă și apa apa dură dură.. Argumenta Argumentați răspunsul răspunsul.. Cum trebui trebuiee să fie rezultat rezultatele ele pentru pentru mai mulți studen studenți care care au lucrat lucrat cu volume volume diferite de apă. Argumenta Argumentați răspunsul.
