Работа 17.6.5. Определение гидрокарбонатной щелочности воды

Одним из важнейших показателей качества воды является щелочность (символ — Щ, единица — ммоль/л). Общая щелочность определяется суммой анионов слабых кислот, способных реагировать с хлороводородной или серной кислотой. Общая щелочность включает в основном гидрокарбонатную и карбонатную. Если величина pH не превышает 8,4, то щелочность определяется концентрацией гидрокарбонат-ионов. При более высоких значениях pH (от 8,4 до 12) гидрокарбонатная щелочность постепенно уменьшается при одновременном увеличении карбонатной щелочности. При pH > 12 гидрокарбонатная щелочность равна нулю.

При значениях pH < 4,5 в воде присутствует только свободная углекислота (С0₂). В различных водах pH обычно находится в пределах 6,5— 8,5; в атмосферных осадках — 4,6—6,1; в морских водах — 7,9—8,3. Норматив водородного показателя питьевой воды — 6,0—9,0. Следовательно, наиболее часто щелочность воды определяется присутствием гидрокарбонат-ионов. Кроме того, гидрокарбонаты кальция и магния обусловливают карбонатную жесткость воды Ж_к. Она почти полностью устраняется кипячением, при котором гидрокарбонаты разлагаются:

Предельно допустимая концентрация (ПДК) гидрокарбонат-ионов в питьевой воде составляет 60 мг/дм³.

Содержание гидрокарбонат-ионов определяют титрованием воды раствором НС1 с метиловым оранжевым. Химизм процесса выражается уравнениями.

Ионно-молекулярное уравнение:

Реактивы и оборудование: титрант — раствор НС1; индикатор — метиловый оранжевый и универсальный индикатор; анализируемая вода (0,5 л); мерная пипетка на 100 мл для взятия объема анализируемой воды; штатив с бюреткой (для НС1); коническая колба для титрования; стакан для слива.

Ход определения. 1. Определение pH анализируемой воды. Пользуясь универсальным индикатором, определяют pH воды. Если pH находится в пределах 5,0—8,0, то щелочность воды практически равна концентрации гидрокарбонат-ионов.

• 2. Подготовка бюретки к работе (см. работу 17.6.1).
• 3. Подготовка анализируемой воды к титрованию. Чистой мерной пипеткой вместимостью 100 мл переносят 100 мл анализируемой воды в коническую колбу. Прибавляют 2—3 капли метилового оранжевого, раствор окрасится в желтый цвет.
• 4. Приготовление раствора-«свидетеля» (см. работу 17.6.1).
• 5. Титрование. Приступая к титрованию, проверяют уровень раствора кислоты в бюретке. Он должен быть на нулевой отметке по нижнему мениску. Кроме того, в носике бюретки не должно быть воздуха.

Титруют воду раствором НС1 до перехода желтой окраски индикатора в бледно-розовую. Повторяют титрование 2—3 раза и заносят результаты титрования в таблицу.

Пример

Данные титрования воды хлороводородной кислотой.

Чтобы вычислить гидрокарбонатную щелочность (по ГОСТу), находят молярную концентрацию эквивалентов гидрокарбонат-ионов и умножают ее на 1000:

Пример.

На титрование 100,0 мл воды пошло в среднем 12,25 мл 0,1016 н. раствора кислоты. Тогда

Зная концентрацию гидрокарбонат-ионов в воде, можно вычислить массу их в 1 л воды:

где с_эк = Щ • IQ-³ = 12,45 • 0,001 = 0,1 245 моль/л; М_эк(НСОз) = 61 г/моль.

В агрохимическом анализе часто используют ацидиметрическое титрование для определения содержания гидрокарбонатионов в воде и почвенных вытяжках.