Методика определения жесткости воды в условиях школьной лаборатории

В настоящее время учителю химии приходиться рассматривать самые различные экологические проблемы, одна из которых – проблема чистой воды. Оценивая воду на содержание минеральных солей, отдельно выделяют концентрацию в ней солей кальция и магния, говоря о степени жесткости воды.

Мыло в жесткой воде не мылится, овощи плохо развариваются, а при использовании такой воды в паровых котлах образуется накипь, которая снижает эффективность их работы и может привести к взрыву. Жесткую воду перед употреблением целесообразно умягчить, удалив катионы кальция и магния.

Однако для жизнедеятельности организма кальций и магний необходимы, так как играют важную роль в процессах формирования костей, свертываемости крови, сокращении сердечной мышцы, передачи нервных импульсов. Установлено, что в местностях с пониженным содержанием кальция в питьевой воде сердечные заболевания более распространенны. В тоже время, употребление жесткой воды увеличивает опасность заболевания мочекаменной болезнью, неблагоприятно влияет на формирование сосудов. Избыток ионов кальция в организме приводит к отложению солей в шейном, грудном, поясничном отделах позвоночника, суставах конечностей. Отсюда следует, что важно вести контроль за содержанием солей кальция и магния в питьевой воде. А познакомиться с некоторыми простыми методами определения жесткости воды учащиеся могут на уроках химии [13].

Определение общей жесткости воды в лабораторных условиях проводят методом комплексонометрического титрования с помощью кальциево-магниевых ионоселективных электродов. Но эти методы требуют дорогостоящих и практически недоступных для школы реактивов и приборов, поэтому предлагаем более приемлемый для школьной лаборатории способ с применением соляной кислоты и ортофосфата натрия.

Метод основан на осаждение ионов Са2+ Mg2+ избытком раствора ортофосфата натрия Na3PO4 с последующим определением остатка осадителя:

3 MeCl2 + 2 Na3PO4 → Me3 (PO4)2↓ + 6NaCl

3 Me(HCO3)2 + 2 Na3PO4 → Me3 (PO4)2↓ + 6 NaHCO3.

Как видно из приведенных выше уравнений, из Me(HCO3)2 образуется эквивалентное количество NaHCO3. При титровании остатка фосфата натрия соляной кислотой одновременно оттитровывается и гидрокарбонат натрия, на определение которого расходуется такое же количество соляной кислоты, как и на определение временной жесткости воды, что необходимо учитывать в расчетах.

Методика проведения анализа

В мерную колбу, вместимостью 250 мл переносят 100 мл анализируемой воды, добавляют точно измеренный объем (например, 25 мл) 0,2 н. раствора Na3PO4 и отстаивают 30 минут. Затем доводят до метки дистиллированной водой, тщательно перемешивают и фильтруют через плотный бумажный фильтр в сухую емкость.

В коническую колбу объемом 250 мл отбирают 100 мл фильтрата и добавляют 2–3 капли индикатора метилоранжа, затем титруют соляной кислотой до появления бледно-розовой окраски раствора.

Параллельно определяют объем соляной кислоты, пошедшей на определение временной жесткости в идентичных условиях. Для этого берут мерную колбу вместимостью 250 мл, добавляют 100 мл анализируемой воды, доводят до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. После этого в коническую колбу для титрования отбирают 100 мл раствора, добавляют 2–3 капли метилоранжа и титруют соляной кислотой до появления бледно-розового окрашивания.

Расчеты:

1. Рассчитываем временную жесткость воды (моль/л) по формуле:

Ж в. = (Сэ (

HCl

) ∙

Структура и содержание школьного курса ОБЖ
Федеральный компонент государственного стандарта общего образования по предмету ОБЖ является нормативно-правовой основой для осуществления непрерывного обучения школьников в области безопасности жизнедеятельности на базе общеобразовательного учреждения. Предмет ОБЖ является базовым, системообразующ ...

Выражение объема в криволинейных координатах
Возвращаясь к предположениям и обозначениям п° 1.1, поставим себе задачей выразить объем (ограниченного) тела в пространстве . Иным интегралом, распространенным на соответствующее тело в пространстве . Искомый объем выражается, прежде всего поверхностным интегралом второго типа:,распространенным на ...

Общая характеристика Тверской области
Тверская область – самый крупный субъект Российской Федерации в Центральном федеральном округе по занимаемой площади (84 тыс. кв. км), представляет собой территорию с населением 1,4 млн. человек и большой продолжительностью дорог (22 тыс. км, из них 6 тыс. км – поселковых). В Тверской области: Горо ...