2. Общая щелочность воды

Общая щелочность воды обусловлена суммой содержащихся в воде ионов HCO₃^–, CO₃^2–, OH^– и других солей слабых кислот, вступающих в реакцию с сильным. Щелочность, обусловленная присутствием сильных оснований (гидратов), называется гидратной. Щелочность, обусловленная присутствием ионов HCO₃^–, CO₃^2–, называется бикарбонатной или карбонатной. Для природных вод характерна бикарбонатная щелочность. Щелочность выражается в мг-экв/л. Практически щелочность природных вод соответствует концентрации гидрокарбонатных ионов HCO₃^–, если в воде отсутствуют карбонаты CO₃^2–.

Определение общей щелочности основано на реакции образования нейтральных солей при титровании воды соляной кислотой. Ионы оттитровывают соляной кислотой в присутствии индикатора фенолфталеина, они обуславливают щелочность воды по фенолфталеину. При этом протекают следующие реакции:

. .

Ион HCO₃^– оттитровывают соляной кислотой в присутствии индикатора метилоранжа. При этом происходит реакция

.

Если щелочность по фенолфталеину равна нулю, то общая щелочность обусловлена только HCO₃^– и равна карбонатной жесткости, так как в природных водах ионы HCO₃^– связаны только с ионами Са²⁺ и Mg²⁺.

Ход определения. К 100 мл исследуемой воды, отмеренной цилиндром в коническую колбу, приливают 2–3 капли фенолфталеина. Если окраска не появилась, то в ту же колбу добавляют 2–3 капли метилоранжа и титруют 0,1 н – раствором соляной кислоты до перехода окраски из соломенно-желтой в оранжевую. Если же окраска по ф/ф появилась, то раствор надо оттитровать соляной кислотой 0,1 н до исчезновения окраски и затем уже ввести индикатор метилоранж. Суммарное количество кислоты, пошедшее на титрование и есть общая щелочность воды. Титрование нужно вести на белом фоне. Общую щелочность воды находят по формуле:

мг-экв/л, (1.1)

где V – количество кислоты, израсходованной на титрование 1000 мл воды, мл;

N – нормальность раствора кислоты.

3. Общая жесткость воды

Жесткостью воды называется суммарная концентрация в ней ионов кальция и магния, выраженная в мг-экв/л. Различают жесткость общую, карбонатную и некарбонатную. Карбонатной жесткостью называют часть общей жесткости, обусловленную содержанием в воде бикарбонатов кальция и магния. Некарбонатная жесткость обусловлена содержанием в воде, главным образом, сульфатов и хлоридов кальция и магния. Общая жесткость подразделяется на кальциевую и магниевую. Общая жесткость воды определяют комплексонометрическим методом. Метод основан на способности реактива (трилона Б) образовывать с ионами кальция и магния устойчивые комплексные соединения. Индикатор хромоген черный образует с ионами кальция и магния малодиссоциированный комплекс розово-малинового цвета, а в их отсутствие окрашен в голубой цвет с зеленоватым оттенком.

Соединения кальция и магния с индикаторами более диссоциированы, чем комплексы их с трилонами Б, поэтому при добавлении трилона Б магний и кальций из комплексов с хромогеном переходят в соединении с трилоном. Окраска раствора становится голубой. Индикатор меняет свою окраску и от рН среды, поэтому в титруемый раствор добавляют буферную смесь из NH₄Cl + NH₄OH, поддерживающую постоянное значение рН ~ 10.

Ход определения. В колбу на 250 мл наливают 100 мл воды, добавляют 5 мл аммиачного буферного раствора с рН 10 и 5–10 кристаллов сухого индикатора хромогена черного. Содержимое колбы тщательно перемешивают до появления розово-малинового цвета. Титрование проводят медленно 0,1 н раствором трилона Б при интенсивном перемешивании до появления сине-голубого окрашивания.

Общая жесткость воды рассчитывается по формуле:

мг-экв/л, (1.2)

где V – количество раствора трилона Б, израсходованного на титрование, мл;

N – нормальность раствора трилона Б.

а) определение кальциевой жесткости

В коническую колбу емкостью 250 мл вносят 100 мл исследуемой воды. Затем прибавляют 2 мл 2н раствора NaOH, на кончике ложечки вносят в колбу немного сухого индикатора мурексида и медленно титруют 0,1н раствором трилона Б при энергичном перемешивании до перехода окраски от красной до лиловой.

Расчет содержания иона Ca²⁺ в воде производится по формуле:

(1.3)

где V – количество раствора трилона Б в мл, израсходованное на титрование;

k – поправочный коэффициент к титру раствора трилона Б; N – нормальность раствора трилона Б; W – объем исследуемой воды в мл, взятой для анализа.

б) определение магниевой жесткости

Магний [Mg²⁺] определяется методом расчета с использование результатов титрования при определении общей жесткости и кальциевой комплексонометрическим методом с трилоном Б.

Содержание ионов магния Mg²⁺ в мг-л вычисляются по формуле:

, мг/л, (1.4)

где А – общая жесткость воды, мг-экв/л; В – кальциевая жесткость воды, мг-экв/л; е – эквивалент магния, мг/л.