22.11.2012 Wykład VII.docx

22.11.2012 Wykład VII

22 listopada 2012

16:19

Stosowanie EDTA do oznaczania jonów metali wielowartościowych uzasadnione jest tym, że:

·               Kompleksy EDTA z jonami metali wykazują dużą trwałość,

·               Niezależnie nod wartościowości oznaczanego metalu, EDTA tworzy kompleksy z tymi jonami w stosunku molowym 1:1

·               Tworzenie kompleksów cechuje duża szybkość reakcji

·               dobór odpowiednich warunków miareczkowania umożliwia zastosowanie kompleksometrii do oznaczania bardzo wielu metali

Roztwory wodne EDTA oraz większość kompleksów z oznaczanymi jonami metali są bezbarwne, dlatego w kompleksometrii bardzo ważne jest dobranie właściwego wskaźnika (indykatora) punktu końcowego miareczkowania. Najczęściej stosuje się tzw. metalowskaźniki np.. Czerń eriochromową T czy kalces. Na przykład przy oznaczaniu twardości wody.

Definicja twardości

·               Pierwotnie twardość rozumiano jako właściwość zuzywania mydła przez wodę bez wytwarzania piany.

Mydło jest wyrącane głównie przez jony wapniowe i magnezowe,. Wytrącanie to można określić również jako zużywanie mydła bez wytwarzania piany, może być również wywołane przez jony innych metali,  Al, Fe, Mn

Rodzaje twardości

·               Twardość ogólna - jest to całkowita zawartość jonów Ca2+ oraz Mg2+, a także innych jonów dwuwartościowych np. Fe2+ i Mn2+

·               Twardość węglanową - odpowiada zawartości węglanów i wodorowęglanów wapnia i magnezu. Twardość węglanową nazywa się również przemijającą - ponieważ zanika podczas gotowania wody, wytrącają się wtedy węglany wapnia, magnezu i żelaza, które tworzą niepożądany kamień kotłowy.

·               Twardość niewęglanowa - różnica pomiędzy twardością ogólną a węglanową.

Jednostki i skala twardości

Do niedawna twardość wody wyrażano w stopniach , przy czym w różnych krajach stosowano różne rodzaje stopni, np. stopnie niemieckie, angielskie, francuskie. W Polsce najczęściej stosowano stopnie niemieckie. Twardość wyrażano również w miligramorównoważnikach CaCO3 na litr (mval/l lub mmol/l)

Obecnie twardość wody wyraża się w mgCaCO3/l

Podział wód ze względu na twardość

KWASOWOŚĆ I ZASADOWOŚĆ

Kwasowość - zdolnośc wody do zobojętniania zasad. Wywoływana jest obecnością wolnego CO2, kwasów mineralnych oraz produktami hydrolizy silnych kwasów i słabych zasad. W wodzie wyróżnia się kwasowość powodowaną przez sumę mocnych i słabych kwasów tzw. kwasowość ogólną i kwasowość mineralną.

Wyróżnia się:

·               Kwasowość ogólna - wobec fenoloftaleiny (ilość zasady zużytej przy miareczkowaniu do pH=8,3, wskaźnik zabarwia się na różowo)

·               Kwasowość mineralna - wobec oranżu metylowego (ilość zasady zużytej przy miareczkowaniu dp pH=4,5 - zmiana barwy wskaźnika z czerwonej na pomarańczową)

Zasadowość - definiuje się jako zdolność wody do zobojętniania silnego kwasu. Właściwość tę nadają zasady takie jak HCO3-, CO32-, OH- oraz krzemiany, amoniak i fosforany.

Wyróżnia się:

·               Zasadowość ogólną tzw. zasadowość wobec

Odczyn wody (pH)

·               Odczynem wody określa się aktywność jonów wodorowych, wyrażoną w gramorównoważnikach na dm3

·               Dla uproszczenia tego zapisu w 1909r S.P.L. Sorenson zaproponował używanie ujemnego logarytmu ze stężeń jonów wodorowych w celu określenia kwasowości roztworu. Ujemny logarytm w chemii oznacza się literą p, stąd:

pH= -log[H+]

(jon wodorowy może przyjmować w wodzie postać jonu hydroniowego H3O+ dlatego poprawny jest zapis pH= -log

Sposoby pomiaru pH:

Do pomiaru pH stosuje się zasadnicze metody:

1.             Wizualna - z zastosowaniem wskaźników, którymi są słabe kwasy (lub słabe zasady) gdzie zabarwienie postaci kwasowej jest inne niż postaci zasadowej, np..

Oranż metylowy:

Postać kwasowa

kolor czerwony (pH<3)

1.             Potencjometryczna - z zastosowaniem ogniw elektrochemicznych. Stosuje się w tym celu pehametry zaopatrzone w elektrody szklaną i odniesienia (elektroda kalomelowa) oraz wysokooporowy i woltomierz

Badanie odczynu pH gruntu

·               Wartość odczynu (pH) gleby określa stężenie jonów wodorowych  w glebie. Głównymi źródłami jonów wodorowych w glebie jest mineralizacja substancji organicznej gleby, tworzenie się kwasów organicznych w próchnicy glebowej, bezpośredni opad kwaśnych deszczy.

·               Oznaczanie pH gruntu wykonuje się metodą potencjometryczną (pehametryczną) lub metodą kolorymetryczną z zastosowaniem kwasomierza Heliga2

1Metoda polega na pomiarze instrumentalnym siły elektromotorycznej (lub wartości pH) ogniwa złożonego z elektrody odniesienia i elektrody pomiarowej oraz wodnej badanego gruntu

2Metoda oparta jest na porównaniu barwy wskaźnika glebowego, dodanego do próbki gruntu, ze skalą barw umieszczoną na płytce kwasomierza.

WARTOŚCI Ph dla róznych rodzajów gleb

Obliczanie pH

Barwa

Barwa jest cechą fizyczną wody.

Rozróżnia się barwę rzeczywistą i pozorną.

Rzeczywista jest powodowana przez substancje rozpuszczone w wodzie lub występujące w postaci koloidów. Jest to barwa wody, którą oznacza się po usunięciu zawiesin.

Pozorna to barwa wody powodowana przez zabarwienie zawiesiny . Oznacza się ją bez uprzedniego sączenia lub odwirowania wody.

Za jednostkę barwy przyjmuje się zabarwienie, jakie powstaje po dodaniu do 1dm3 wody destylowanej 1mg platyny w postaci chloroplatynianu potasu i 0,5mg kobaltu w postaci chlorku kobaltu(II)

Jednostki barwy podaje się w postaci mg Pt/dm3

Czynniki powodujące barwę wody:

·               Substancje humusowe

·               Obecność planktonu

·               Jony metali (Fe i Mn)

·               Ścieki przemysłowe

·               Odpady organiczne i produkty ich rozkładu

Występowanie i działanie

Silne zabarwienie wody powoduje, że staje się ona nieapetyczna, a intensywność barwy świadczy często o zanieczyszczeniu wody. Ponadto stwierdzono zależność między barwą wody a dolnością tworzenia haloformów w procesie chlorowania wody.

Wody naturalne mają na ogół barwę od 5 do 25mg Pt/dm3

Woda wodociągowa zgodnie przeznaczona do picia (2007, 2010), nie powinna przekraczać zabarwienia 15mg Pt/dm3.

Zasada oznaczania (skrypt IV)

Mętność

Jest cechą optyczną wody, którą wywołują obecne w niej nierozpuszczalne cząstki zawieszone rozpraszające i absorbujące promieniowanie świetlne.

Za jednostkę mętności przyjmuje się mętność, która powstaje po dodaniu do 1l wody destylowanej 1mg zawiesiny krzemionki (SiO2). Mętność wyraża się w mg/l

Czynniki powodujące mętność

Cząstki skał i gleb będących wynikiem ich erozji

Osady denne porywane przez nurt rzeki

Zawiesiny doprowadzane do rzeki wraz ze ściekami bytowymi i przemysłowymi

Zawiesiny dopływające w wodach burzowych

Nadmierny rozwój planktonu

Związki Al., Fe

Rozdrobnione substancje organiczne, humusowe

Występowanie i działanie

W jeziorach, gdzie ruch jest mały, mętnośc wody jest głównie wynikiem obecności koloidów i drobnych zawiesin.

W wodach rzecznych, szczególnie szybko płynących i turbulentnych

Zapach

Należy do bardzo ważnych wskaźników jakości wody do picia potrzeb gospodarczych i przemusłu spożywczego

Zapach wodyu powodowany jest obecnością substancji chemicznych działającychj na orhan powonienia człowieka (woda destylowana jest pozbawiona zapachu)

Zapach może być wywołany:

·               Obecnością w niej związków organicznych

...