ALKALITET VODE (p i m-vrijednost) Ukupnu tvrdoću sačinjavaju sve kalcijeve i magnezijeve soli sadržane u vodi u obliku karbonata, hidrogenkarbonata, k

Транскрипт

1 ALKALITET VODE (p i m-vrijednost) Ukupnu tvrdoću sačinjavaju sve kalcijeve i magnezijeve soli sadržane u vodi u obliku karbonata, hidrogenkarbonata, klorida, sulfata, nitrata, silikata, fosfata i dr. Iz toga slijedi da je ukupna tvrdoća jednaka sumi kalcijeve i magnezijeve tvrdoće: UT = CaT + MgT Prema SI sustavu, osnovna jedinica za tvrdoću vode je mmol/l. Međutim u inženjerskoj praksi zadržala se jedinica stupnjevi njemački (⁰nj). 1 ⁰nj = 10 mg CaO/1 dm 3 vode tvrdoća vode [⁰nj] = γ(cao)[mg/dm3 ] 10 mg/dm 3 ALKALITET VODE Mjera kapaciteta vode da neutralizira jaku kiselinu (ion H + ) do određenog ph, naziva se alkalitet vode. U prirodnim vodama odnosi se na baze HCO 3, CO 3 i OH te na vrste koje mogu biti prisutne u nižim koncentracijama poput silikata, amonijaka i fosfata. Što je alkalitet veći, to je veći kapacitet vode za neutralizaciju kiseline. Alkalitet vode mjerimo utroškom standardne otopine kiseline do završne točke titracije. Razlikujemo završne točke titracije s obzirom na phenolphtalein (p-vrijednost) i metiloranž (m-vrijednost). Phenolphtalein ljubičast pri ph >9,6; crven od 9,6 8,3; bezbojan pri ph<8,3. Metiloranž područje promjene boje pri ph vrijednostima od 3,1 do 4,4. Kada se uzorku vode određuju oba alkaliteta, uvijek se prvo određuje p-alkalitet, a zatim se nastavlja do završne točke indikatora metiloranž. Page1

2 Pri titraciji uz phenolphtalein s HCl u vodi reagiraju hidroksidi, a polovina karbonata prelazi u hidrogenkarbonate prema reakciji: OH - + HCl H2O + Cl - CO 3 + HCl HCO 3 + Cl - Pri titraciji uz metiloranž s HCl reagiraju hidroksidi, karbonati i hidrogenkarbonati prema reakciji: OH - + HCl H2O + Cl - CO 3 + HCl HCO 3 + Cl - HCO 3 + HCl CO2 + H2O + Cl - Page2

3 Određivanje p-vrijednosti: - otpipetiraj 100 ml uzorka vode u Erlenmeyerovu tikvicu od 300 ml - dodaj 3 4 kapi phenolphtaleina - ako voda pocrveni titriraj otopinom HCl (c = 0,1 mol/l) do nestanka crvene boje - ako nakon dodatka phenolphtaleina uzorak ne pocrveni, to znači da imamo vodu čiji ph ne prelazi 8,2, odnosno nema p-alkaliteta. Dakle, u vodi nemamo karbonate nego hidrogenkarbonate. p-vrijednost = V(mL otop. HCl) Određivanje m-vrijednosti: - istom uzorku vode nakon određivanja p-vrijednosti dodaj 3-4 kapi metiloranža - nastavi titraciju s HCl (c = 0,1 mol/l) do prijelaza boje iz žute u narančastu (svi ioni koji doprinose alkalitetu izreagirali su sa HCl) - ukupan utrošak kiseline predstavlja m-vrijednost m-vrijednost = V(mL otop. HCl uz phenolphtalein + metiloranž) Odnos utroška HCl za titraciju OH -, CO 3 i HCO 3 u ovisnosti o p i m-vrijednosti: Rezultat titracije ml HCl za reakciju sa Hidroksidi Karbonati Hidrogenkarbonati p = m p < 1 m 2 0 2p m 2p p = 1 2 m 0 2p 0 p > 1 2 m 2p - m 2(m - p) 0 p = m m 0 0 Page3

4 Zadatak: Za titraciju 100 ml vode uz fenolftalein utrošeno je 7 ml, a u prisustvu metiloranža 10 ml otopine HCl koncentracije 0,1 mol/l. a) Izračunaj sadržaj hidroksida, karbonata i hidrogenkarbonata izražen u mg/l vode. b) Izračunaj parcijalni (p-alkalitet) i ukupni alkalitet (m-alkalitet). p = 7, m = 10 p > 1 2 m Voda sadrži OH- i CO 3 ione! a) γ(oh ), γ(co 3 ) =? b) Ap, Am =? a) NaOH + HCl NaCl + H2O n(naoh) = n(hcl) n(oh - ) = n(hcl) m(oh ) M(OH = c(hcl) V(HCl) ) m100(oh - ) = c(hcl) V(HCl) M(OH ) m1000(oh - ) = c(hcl) V(HCl) M(OH ) R iz tablice: V(HCl) = 2p m R = 1000 ml 100 ml = 10 m1000(oh - ) = c(hcl) (2p m) M(OH ) R m1000(oh - ) = 0,1 mmol ml m1000(oh - ) = 68 mg (2 7 10) ml 17 mg mmol 10 γ(oh ) = 68 mg/l Page4

5 Na2CO3 + 2HCl n(na 2 CO 3 ) n(hcl) = 1 2 2NaCl + H2CO3 n(na 2 CO 3 ) = 1 2 n(hcl) m100(co 3 ) = 1 2 c(hcl) V(HCl) M(CO 3 ) iz tablice: V(HCl) = 2(m p) m1000(co 3 ) = 1 2 c(hcl) 2(m p) M(CO 3 ) R m1000(co 3 ) = 1 2 0,1 mmol ml m1000(co 3 ) = 180 mg 2(10 7)mL 60 mg mmol 10 γ(co 3 ) = 180 mg/l b) p-alkalitet (Ap) V FF (HCl) volumen HCl utrošen uz fenolftalein A p = V FF (HCl) c(hcl) V(uzorka) 1000 [ mmol L ] A p = 7 ml 0,1 mol L1 100 ml A p = 7 mmol/l 1000 m-alkalitet (A m ) V MŽ (HCl) volumen HCl utrošen uz metiloranž A m = V MŽ (HCl) c(hcl) V(uzorka) 1000 [ mmol L ] A m = 10 ml 0,1 mol L1 100 ml A m = 10 mmol/l 1000 Page5

6 LITERATURA: 1. J. Zelić, Praktikum iz procesa anorganske industrije, KTF Split, D. Ljoljo, Završni rad, FSB Zagreb, M. Habuda-Stanić, M. Stjepanović, Tehnologija vode i obrada otpadnih voda, PTF Osijek, Page6