Исследование воды в селе Уральский

    Для определения общей жесткости  воды применяют метод  комплексонометрии – титрования воды раствором комплексона III (трилона Б) в присутствии аммиачного буфера, создающего рН 10, и индикатора хрома темно-синего.

           Трилон  Б     –     это  двузамещенная натриевая   соль  этилендиаминтетрауксусной кислоты. [7] При титровании жесткой воды раствором трилона Б образуется внутрикомплексное соединение,  при этом ионы Ca²⁺ связываются во внутренней сфере комплекса. В конце титрования изменяется окраска раствора, из розового он становится  темно-синим.

   При определении кальциевой жесткости титрование воды проводят трилоном Б в щелочной среде в присутствии индикатора мурексида до изменения окраски от розовой до фиолетово-синей. [6]

Опыт 1. Определение общей жесткости воды

    Для  определения общей жёсткости к  100 мл воды добавляют  5,0 мл  аммиачного  буферного раствора. Добавляем индикатор хром темно-синий на кончике шпателя. Нагреваем на плитке или спиртовке до 40 ºС.  Титруем 0,05 н раствором трилона Б из бюретки до перехода окраски из розовой в синюю. При титровании раствор в колбе интенсивно перемешиваем. Объем трилона Б, пошедший на титрование, записываем. Повторяем титрование еще раз. Если результаты двух титрований совпадают (ΔV ≤ 0,2 мл), рассчитываем общую жесткость воды. В противном случае титруют ещё раз и находят средний объем раствора трилона Б, израсходованный на титрование.

Общую жесткость воды рассчитываем по формуле:                              

                           Ж (0бщ.) =  V₁ × N × 1000 ммоль×экв/л

                                                      V₂ 

    где V₂ – объем анализируемой воды, мл;

    V₁ – объем раствора трилона Б, мл;

    N – молярная концентрация эквивалента раствора трилона Б, моль⋅экв/л;

    1000 – коэффициент перевода моль⋅экв/л в ммоль⋅экв/л

В ходе проведения опыта  у нас израсходовалось  на титрование воды - 2мл трилона  Б, нормальность раствора трилона Б  равна 0,05 ,  таким образом проводим вычисление:

Ж (0бщ.) =  2мл × 0.05 × 1000 = 1 моль⋅экв/л

                                                                     100

Нами  проведено 2 опыта:

 

Вывод: Эти значения  жёсткости  говорят о том, что воду в нашем селе можно считать мягкой (приложение 1)

Опыт 2. Определение кальциевой жесткости

    Подготовьте бюретку к работе так, как в опыте 1. Отберите мерным цилиндром 100 мл воды и перенесите ее в коническую колбу. Добавьте 5 мл 2 н раствора NaOH, 30 мл дистиллированной воды и индикатор мурексид на кончике шпателя. Титруем 0,05 н раствором трилона Б из бюретки до перехода окраски от розовой до фиолетово-синей.    Рассчитываем кальциевую жесткость по формуле:

                                                   Ж Ca =  V₁ × N × 1000 моль⋅экв/л

                                                                            V₂

    где V₂ – объем анализируемой воды, мл;     V₁ – объем раствора трилона Б, мл;

    N – молярная концентрация эквивалента раствора трилона Б, моль⋅экв/л;

    1000 – коэффициент перевода моль⋅экв/л в ммоль⋅экв/л

В ходе проведения опыта  у нас израсходовалось  на титрование воды – 1 мл трилона  Б, нормальность раствора трилона Б равна 0,05 ,  таким образом проводим вычисление:

Ж (Ca) =  1мл × 0,05 × 1000 = 1 ммоль×экв/л 

                                                                     100 мл

Вывод: в ходе опыта получилось, что значение общей жёсткости, равно кальциевой жёсткости.  
 

Опыт  3. Определение карбонатной жесткости

    Отмерить  в коническую колбу 100 мл воды, добавить 2–3 капли метилоранжа. Титровать воду 0,1 н раствором серной кислоты из бюретки при непрерывном перемешивании содержимого колбы до перехода окраски индикатора от желтой до розовой. Опыт повторяют 2-3 раза , вычисляя средне значение объёма H₂SO₄

Рассчитываем карбонатную жесткость по формуле Жк (ммоль⋅экв/л) = Vcр H₂SO₄ (мл).

В нашем  опыте получилось, что средний  объём H₂SO₄ равен 1,33 мл.

Вывод:   карбонатная жёсткость Жк равна 1,33 ммоль⋅экв/л

Опыт 4. Обнаружение катионов железа. ] [2]

К 10 мл пробы воды прибавляем 1 каплю азотной кислоты, затем 2 капли пероксида водорода и вводим 0,5 мл роданида аммония. При концентрации ионов железа более 2,0 мг/л появляется розовое окрашивание, при концентрации 10 мг/л окрашивание становится красным. В нашем случае цвет раствора  розовый .

Вывод: Содержание катионов железа - более 2,0 мг/л, менее 10 мг/л

Опыт  5.Обнаружение катионов свинца. [2]

В пробирку помещают 10 мл пробы воды, прибавляют 1 мл раствора хромата калия (K₂CrO₄). Если выпадает желтый осадок, то содержание катионов свинца более 100 мг/л, помутнение раствора – 20 мг/л, опалесценции – 0,1 мг/л. В ходе проведения эксперимента мы не обнаружили осадка или помутнения, раствор чуть окрасился (опалесценция) (приложение 2).

Вывод: в образце воды содержится 0,1 мг/л катионов свинца.

Опыт  6. Обнаружение хлорид-ионов. [1]

К 10 мл пробы воды прибавляем 3 капли азотной  кислоты и приливаем 0,5 мл раствора нитрата серебра. Белый осадок выпадает при концентрации хлорид – ионов  более 100 мг/л, помутнение – более 10 мг/л, опалесценции – более 1 мг/л. В нашем опыте наблюдалось помутнение воды ( приложение 2).

 Вывод: в образце воды содержится хлорид – ионов более 10мг/л, менее 100 мг/л

Опыт  7. Обнаружение сульфат – ионов. [1]

      К 10 мл пробы воды прибавляем 2 капли соляной кислоты и приливаем 0,5 мл раствора хлорида бария. Белый осадок выпадает при концентрации сульфат – ионов более 10 мг/л, опалесценции – более 1 мг/л. Проделав этот  опыт  мы не увидели выпадения осадка, наблюдали лишь опалесценцию.

Вывод: в образце воды содержится сульфат  – ионов более 1мг/л, но менее 10мг/л  

Все данные,  полученные  при проведении опытов, сведём в таблицу 4: 

 

     Анализируя выше приведённые  данные, мы видим, что образцы воды, взятые нами из водопроводной системы нашего села  соответствуют основным  нормируемым показателям, приведённым выше в таблице 1. Некоторые отклонения  от нормы можно объяснить несовершенством нашей лабораторной посуды и погрешностями приведённых методик.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение

            В ходе проведения исследовательской работы мы достигли всех поставленных задач. Исследовав литературу, нашли несколько способов определения жёсткости  воды (приложения 3,4) и выбрали  для практического исследования  один из этих способов. Этот выбор  объясняется тем, что у нас есть найти все необходимые реактивы и оборудование  для постановки  предлагаемых методикой  опытов. Кроме того, в своей работе мы привели основные понятия и термины, связанные с темой «жёсткость воды».

    Проведённые опыты с образцами  воды  позволили подтвердить и  количественно  выявить наличие   различных ионов. Содержание  основных ионов  соответствует   нормируемым показателям. Однако в воде повышенное содержание ионов железа и свинца, что можно  объяснит несовершенством нашей методики.  Данный анализ  приблизителен, более точные данные требуют  другой  методики. В результате исследования воды на общую жёсткость мы пришли к выводу, что по уровню жесткости  наша вода мягкая.

Таки  образом, цель исследовательской работы достигнута, выдвинутая  гипотеза  нашла подтверждение. В ходе практической части данной работы выявлено, что  в нашем селе вода  вполне соответствует  основным  нормируемым  показателям.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Литература

1. Верховский В. Н., «Техника и методика химического эксперимента в школе.

       Том Ι», «Учпедгиз», Ленинград, 1947 г.

2. Верховский В. Н., «Техника и методика химического эксперимента в школе.

      Том ΙΙ», «Учпедгиз», Москва, 1960 г.

3. Володин В. А.,«Энциклопедия для детей. Том 17. Химия», «Аванта», Москва, 2000 г.

      4. Лебедев Ю. А., «Толковый словарь по химии и химической технологии», «Русский язык»,  Москва, 1987 г.

     5. Рэмсден Э. Н., «Начала современной химии», «Химия», Ленинград, 1989г .

    6. Шемякин Ф. М., Карпов А. Н., Брусенцов А. Н., «Аналитическая химия», «Высшая школа», Москва,1973 г.

      7. Энциклопедия

Интернет  – ресурсы: