Определение величины постоянной жесткости

Постоянная жесткость составляет часть общей жесткости, которая не устраняется при кипячении воды. При кипячении же устраняется та часть ионов кальция и магния, которая в результате взаимодействия с содержащимися в воде бикарбонат-ионами (НСО₃^-) образует малорастворимые карбонаты, выпадающие в осадок

Са²⁺ + 2 НСО₃^–→ СаСО₃ + 4 Н₂О + СО₂

При кипячении воды вследствие улетучивания углекислого газа ионное равновесие в приведенном уравнении смещается вправо.

Проведение анализа. В плоскодонную колбу вместимостью 750 см³ отмеривают 500 см³ воды. Колбу с водой взвешивают, присоединяют к обратному холодильнику, ставят на нагревательный прибор и кипятят в течение 1 ч. По окончании кипячения колбу с водой охлаждают, доводят до исходной массы дистиллированной водой и фильтруют через бумажный фильтр. В фильтрате определяют постоянную жесткость Ж_п титрованием трилоном Б так же, как и при определении общей жесткости. Расчет ведется по ранее приведенной формуле.

Пример. Для титрования 100 см³ прокипяченной воды израсходовано 3,9 см³ 0,05 моль/дм³ раствора трилона Б:

Ж_п = моль/ дм³

Определение величины временной (устранимой) жесткости

Удаляемая при кипячении часть общей жесткости называется временной или устранимой. Временная жесткость вычисляется по разности между общей и постоянной жесткостью:

Ж_в = Ж_о – Ж_п.

В значительной части природных вод величина временной жесткости близка к карбонатной жесткости, т. е. количеству кальция и магния, эквивалентному количеству карбонатов и гидрокарбонатов. Однако она не идентична карбонатной, так как ионы магния удаляются при кипячении в виде нерастворимых осадков Mg(OH)₂CO₃ только при рН > 9. Кроме того, при кипячении возможно также частичное удаление в осадок сульфата кальция.

Пример. При общей жесткости воды 8 моль/ дм³ и постоянной 1,95 моль/ дм³ временная жесткость составит

Ж_в = 8 – 1,95 = 6,05 моль/ дм³.

Определение содержания ионов кальция (величины кальциевой жесткости)

Определение содержания ионов кальция основано на свойстве ионов кальция в щелочной среде (при рН 12) образовывать с индикатором мурексидом (пурпуреатом аммония) соединения, окрашивающие водный раствор в розовый цвет. Однако это соединение менее прочное, чем комплекс, образующийся с трилоном Б. Поэтому при добавлении к воде, содержащей ионы кальция, мурексида и титровании ее трилоном Б в момент полного связывания ионов кальция в комплексе с трилоном Б розовая окраска раствора изменится в лиловую.

Реактивы. Мурексид, твердая смесь; 1 моль/дм³ раствор гидроксида натрия.

Проведение анализа. Для анализа берут такой объем воды, чтобы содержание в нем ионов кальция не превышало 0,5 моль/дм³. Поэтому в зависимости от ожидаемой концентрации ионов кальция в коническую колбу вместимостью 250 см³ отмеривают 100, 50 или 25 см³ воды. Если взятый объем воды меньше 100 см³, к ней добавляют до 100 см³ дистиллированную воду. В эту же колбу добавляют 2 см³ 1 моль/дм³ гидроксида натрия и 0,1 – 0,2 г индикатора мурексида. Содержимое колбы после размешивания титруют 0,1 моль/дм³ раствором трилона Б до перехода розовой окраски раствора в лиловую. Точку эквивалентности можно сделать более отчетливой, если анализируемую воду предварительно подкислить соляной кислотой и прокипятить для удаления углекислого газа. В этом случае в анализируемую пробу прибавляют несколько см³ 0,1 моль/дм³ соляной кислоты до кислой реакции по лакмусовой бумажке, кипятят 5 мин и после этого в нее добавляют гидроксид натрия и индикатор.

Кальциевая жесткость (в моль/дм³)

Ж_Са = ,

где V – количество трилона Б, пошедшего на титрование, см³; К – коэффициент молярной концентрации трилона Б; а – количество воды, взятой для анализа, см³.

Пример. На титрование 100 см³ воды израсходовано 9,7 см³ 0,05 моль/дм³ раствора трилона Б:

Ж _Са = моль/ дм³