3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ ЦЕЛЬ РАБОТЫ Ознакомиться с методами определения карбонатной и общей жесткости воды, а также с методикой умягчения водопроводной воды. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ Одним из технологических показателей, принятым для характеристики состава и качества природных вод, является жесткость воды. Жесткостью воды принято называть свойство воды, которое характеризуется содержанием в ней солей кальция и магния. Суммарное содержание растворимых солей кальция и магния определяет общую жесткость воды :Ж ОБЩ 1 / 26 3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ = [Ca 2+ ] + [Mg 2+ ], складывающейся из кальциевой и магниевой жесткости, обусловленной соответственно катионами кальция Ca 2+ и магния Mg 2+ . В зависимости от природы анионов принято различать карбонатную Ж К и некарбонатну ю Ж НК жестко сть , сумма которых определяет общую жесткость воды: Ж ОБЩ = Ж К + Ж НК . (1) Карбонатная жесткость характеризуется присутствием в воде растворимых гидрокарбонатов кальция Ca(HCO 3 ) 2 и магния Mg(HCO 3 ) 2 . Она обусловлена растворением в природной воде диоксида углерода CO 2 и образованием раствора угольной кислоты: СО 2 + Н 2 О ↔ Н 2 СО 3 , (2) которая, диссоциируя, ¯ образует гидрокарбонат-ионы НСО 3 : Н 2 СО 3 ↔ Н + + НСО 3 ¯ , (3) связываемые затем ионами кальция и магния с образованием соответствующих гидрокарбонатов: Са 2+ + НСО 3 ¯ ↔ Ca(HCO 3 ) 2 , (4) 2 / 26 3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ Mg 2+ + НСО 3 ¯ ↔ Mg(HCO 3 ) 2 . (4а) При длительном кипячении воды с карбонатной жесткостью появляется осадок (CaCO 3 и MgCO 3 ) вследствие разложения солей: Ca(HCO 3 ) 2 = CaCO 3 ↓+ Н 2 О + СО 2 ↑, (5) Mg(HCO 3 ) 2 = MgCO 3 ↓ + Н 2 О + СО 2 ↑. (5а) Поэтому карбонатную жесткость называют также временной или устранимой жесткостью . Некарбонатная жесткость обусловлена присутствием в воде солей сильных кислот – сульфатов или хлоридов кальция и магния (MgSO 4 , MgCl 2 , CaCl 2 и др.), которые при кипячении не удаляются. Поэтому некарбонатную жесткость принято называть также постоянной жесткостью. Жесткость воды выражается суммой миллимолей эквивалентов ионов кальция и магния, содержащихся в одном литре воды. Один миллимоль эквивалентов жесткости отвечает содержанию 20,04 мг/л катионов Ca 2+ или 12,16 мг/л катионов Mg 2+ . Жесткость природных вод изменяется в широких пределах. В разных водоемах она различна, а в одной и той же реке меняется в течение года (минимальна во время паводка). Жесткость вод морей изначально выше, чем рек и озер. Так, вода Черного моря имеет общую жесткость 65,5 ммоль экв/л. Среднее значение жесткости воды мирового океана 130,5 ммоль экв/л (в том числе на Ca 2+ приходится 25,5 ммоль экв/л, на 2+ – 108 ммоль экв/л). Mg 3 / 26 3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ В зависимости от величины жесткости воду делят на 5 классов: очень мягкую - 0 – 1 ммоль экв/л; мягкую - 1 – 3 ммоль экв/л; умеренно жесткую - 3 – 6 ммоль эвк/л; жесткую 6 – 10 ммоль эвк/л и очень жесткую - > 10 ммоль экв/л. Использование жесткой воды для удовлетворения хозяйственно-бытовых и производственных целей нежелательно. Так, при нагревании и особенно, при испарении воды эти соли образуют слой накипи, снижающий коэффициенты теплопередачи в охлаждающих и нагревающих системах, что является крайне нежелательным. Необходимость удаления солей, определяющих жесткость, можно проиллюстрировать следующим примером. Прямоточный паровой котел производит 500 тонн водяного пара в час и использует воду с карбонатной жесткостью 1 ммоль экв/л. В 500 м 3 воды содержится 500 эквивалентов Сa(НCO 3 ) 2 или 500·56 = 28000 г или 28 кг гидрокарбоната кальция. При полном его разложении на стенках котла за один час работы осядет карбонат кальция в виде накипи в количестве кг. Таким образом, прямоточный котел, состоящий из системы испарительных трубок, в течение суток выйдет из строя. АНАЛИЗ КАЧЕСТВА ВОДЫ 1. Общая жесткость воды Ж ОБЩ определяется методом комплексонометрии. Метод основан на титровании воды раствором комплексона III в присутствии аммиачного буферного раствора (pH=10,0) и индикатора до перехода исходной розовой окраски в голубую. В качестве индикатора могут служить кислотный хром синий К или эриохром черный Т. Эти индикаторы окрашиваются в розовый цвет при наличии в воде ионов 2+ и Mg 2+ , а в их отсутствии – в голубой. жесткости Ca 4 / 26 3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ Комплексон III (другие названия: EDTA, трилон Б) представляет собой двузамещенную натриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты: NaOOCH 2 С CH 2 COONa Н 2 N – CH 2 – CH 2 – NН 2 HOOCH 2 С CH 2 COOH При титровании жесткой воды раствором комплексона III образуется внутрикомплексное соединение, в котором ион кальция Ca 2+ (или Mg 2+ ) выступает в роли комплексообразователя: 2– OOCH 2 С CH 2 COO 5 / 26 3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ Н 2 N – CH 2 – CH 2 – NН 2 OOCH 2 С CH 2 COO Ca 2+ Связывание ионов кальция и магния комплексоном приводит к изменению окраски индикатора в оттитрованном растворе до голубого цвета. 2. Карбонатная жесткость воды Ж К определяется методом нейтрализации. Он основан на титровании воды, в которую добавляется метиловый оранжевый, раствором соляной кислоты до перехода желтой окраски индикатора в оранжевую. Метиловый оранжевый является кислотно-основным индикатором, который при pH < 3,1 имеет красную окраску, а при pH > 4,4 окрашивается в желтый цвет. В интервале значений pH 3,1 ¸ 4,4 окраска индикатора становится оранжевой. Титрование воды раствором HCl сопровождается протеканием реакции нейтрализации OH ¯ + H + → H 2 O, (6) в которой ионы H + диссоциирующей кислоты нейтрализуют гидроксид-ионы OH ‾, образующиеся в результате гидролиза анионов HCO 6 / 26 3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ 3 ‾ в воде HCO 3 ¯ + H 2 O ↔ H 2 CO 3 + OH ¯ . (7) Из уравнения (7) следует, что количество нейтрализующихся ионов OH¯ эквивалентно концентрации иона HCO 3 ¯. МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ Природная вода обычно не используется без предварительной очистки. Качество воды, предназначенной для промышленных целей, улучшается в результате водоподготовки. На начальной стадии водоподготовки вода, прежде всего, освобождается от грубодисперсных и коллоидных примесей. Взвешенные и коллоидные примеси удаляются коагуляцией с последующим отстаиванием и фильтрацией. В систему водоподготовки входят умягчение (частичное или полное устранение карбонатной жесткости) и обессоливание (полное удаление из воды всех солей). Для умягчения и обессоливания воды применяются: физические ( кипячение, дистилляция, вымораживание, электродиализ, магнитно-ионизационный метод, магнитная обработка, ультразвуковая обработка ), физико-химические ( ионный обмен ) и химические ( осаждение нерастворимых соединений 7 / 26 3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ ) методы очистки. 1. Карбонатная жесткость устраняется кипячением воды, определяющим существо терми ческого метода . При этом гидрокарбонаты переходят в нерастворимые карбонаты по реакциям (5), (5а) и Mg2+ + 2HCO3¯ + 2OH¯ = (MgOH)2СО3↓ + Н2О + CO2↑. (8) Образующиеся осадки удаляются фильтрованием. Для уменьшения карбонатной жесткости также применяется метод осаждения, при котором в обработанную воду вводят известь ( известкование – известковый способ ): Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3↓ + 2H2O, (9) Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 = Mg(OH)2↓ + 2CaCO3↓ + 2H2O. (10) 2. Устранение карбонатной ЖК и некарбонатной ЖНК жесткости осуществляется также методом осаждения, т.е. действием на воду едким натром ( натронный способ ): Ca(HCO3)2 + 4NaOH = CaCO3↓ + Na2CO3 + 2H2O, (11) 8 / 26 3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ Mg(HCO3)2 + 2NaOH = Mg(OH)2↓ +2Na2CO3 + 2H2O, (12) действием кальцинированной содой (содовый способ): CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaCl, (13) MgSO4 + Na2CO3 = CaCO3↓ + Na2SO4, (14) а также действием фосфатом натрия Na3PO4 (фосфатный способ): 3Ca(HCO3)2 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2↓ + 6NaНCО3, (15) 3MgSO4 + 2Na3РO4 = Mg3(PO4)2↓ + 3Na2SO4, (16) 3CaCl2 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2↓ + 6NaCl. (17) С помощью применения известкового и содового способов умягчения (обычно они используются вместе) жесткость воды понижается до 0,3 ммоль экв/л, а фосфатного – до 0,03 ммоль экв/л. 3. Очень эффективным является метод устранения жесткости воды путём ионного обмена, который получил широкое распространение в технике. Он основан на способности некоторых природных и искусственных высокомолекулярных соединений – ионитов – обменивать входящие в их состав радикалы на ионы, которые находятся в растворе. Такой способностью обладают некоторые природные и синтетические соединения 9 / 26 3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ (алюмосиликаты), например натриевый алюмосиликат (Na 2 OּAl 2 O 3 ּ2SiO 2 ּnН 2 О), а также синтетические органические ионообменники (ионообменные смолы) в виде выпускаемых химической промышленностью гранул, зернистых порошков, поропластов, волокон, тканей, мембран. Они содержат подвижные функциональные группы, например сульфо- (-SO 2 OH), карбоксо- (-COOH), гидроксо- (-ОН) группы. Иониты, сорбирующие катионы, называются катионитами, а сорбирующие анионы – анио нитами . В качестве катионитов в основном применяются Na + -катиониты (алюмосиликаты: цеолит, глауконит, пермутит) и Н + -катиониты (синтетические смолы и сульфированный уголь). К используемым анионитам относятся ОН¯-аниониты на основе карбамидных смол. При пропускании воды через слой катионита катионы Ca2+ и Mg2+ обмениваются на + в катионы Na соответствии с уравнением, определяющим равновесие катионного обмена: R2-Na2+ТВ + Са2+ВОДН « R2-Са2+ТВ + 2Na+ВОДН, (18а) где R2- является отрицательно заряженной частицей катионита, например в случае 2- = [Al Si O ּnН О]2-. натриевого алюмосиликата R 2 2 8 2 Для удаления из воды не только катионов Ca2+ и Mg2+, но и других катионов и анионов 10 / 26 3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ ее пропускают через катионит, содержащий в обменной форме водородные ионы (H + -катионит) и анионит, содержащий гидроксид-ионы (OH¯-анионит). Равновесия катионного и анионного обмена для этих случаев можно записать в виде: R¯H+ТВ + Kt+ВОДН « RKt+ТВ + H+ВОДН, (18б) R+OH¯ТВ + An¯ВОДН « R+An¯ТВ + OH¯ВОДН, (18в) где Kt+ и An¯ соответственно катионы и анионы, подлежащие удалению из воды. В +-катионита и в раствор данном случае катионит находится в форме H переходит ион водорода, а анионит – в OH ¯ -форме и в результате ионного обмена в воду поступают гидроксид-ионы. В итоге, если очищаемую воду пропустить последовательно через катионит и анионит, то она освободится как от катионов, так и анионов солей. Такая обработка воды называется обессоливанием. Когда процесс ионного обмена доходит до равновесия, ионит перестаёт работать – утрачивает способность умягчать воду. Для возобновления работоспособности ионита его подвергают регенерации. Для этого через катионит пропускают раствор NaCl или Na2SO4 (для Na+-катионита), а в случае H+-катионита – раствор HCl или H2SO4. При этом 2+ ионы Ca и Mg 2+ переходят в раствор, а катионит вновь насыщается ионами Na + иH + . Для регенерации анионита его обрабатывают раствором щёлочи. В результате поглощенные анионы вытесняются в раствор, а анионы вновь насыщаются ионами OH ¯ . Катионитный метод умягчения воды снижает ее карбонатную жесткость до 0,01 - 0,05 ммоль экв/л. 11 / 26 3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ 4. Метод электродиализа основан на явлении направленного движения ионов электролита к электродам, подключенным к источнику постоянного тока, через пористые мембраны, которые расположены перед электродами на пути движения ионов. Мембраны, расположенные возле катода, содержат катионит, а возле анода - анионит. Ионы электролита обмениваются с ионами ионообменников, разряжаемых на поверхности соответствующих электродов. Таким образом, ионы металлов, обусловливающие жесткость воды, задерживаются у электродов и отделяются от воды, выходящей из аппарата водоочистки. 5. Магнитно-ионизационный метод так же, как и метод электродиализа, использует явление направленного движения ионов, но уже под действием магнитного поля. 6. Магнитная обработка воды заключается в пропускании воды через систему магнитных полей противоположной направленности. В результате этого происходит уменьшение степени гидратации растворённых веществ и их объединение в более крупные частицы, которые выпадают в осадок. 7. Ультразвуковая обработка воды так же, как и магнитная, приводит к образованию более крупных частиц растворенных веществ с образованием осадка. Для определения жесткости воды необходимо сделать её анализ и затем рассчитать жесткость в единицах ГОСТ, используя закон эквивалентов. Пример 1. Вычислить жесткость воды, зная, что в 500 л её содержится 202,5 г Ca(HCO3) 2 . Решение. В 1 л воды содержится 202,5:500 = 0,405 г Ca(HCO3)2. Эквивалентная масса Ca(HCO 3)2 равна 162:2 = 81 г/моль. Следовательно, 0,405 г составляют 0,405:81 = 0,005 эквивалентных масс или 5 ммоль экв/л. 12 / 26 3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ Пример 2. Сколько граммов CaSO4 содержится в одном кубометре воды, если жесткость, обусловленная присутствием этой соли, равна 4 ммоль экв/л? Решение. Молярная масса CaSO4 – 136,14 г/моль, эквивалентная масса – 136,14 : 2 = 3 воды с жесткостью 4 ммоль экв/л 68,04 г/моль. В 1 м содержится 4∙1000 = 4000 ммоль экв или 4000∙68,07 = = 272280 мг = 272,28 г CaSO 4 . Пример 3. Сколько граммов соды надо добавить к 500 л воды, чтобы устранить её жесткость, равную 5 ммоль экв/л? Решение. В 500 л воды содержится 500 · 5 = 2500 ммоль экв солей, обусловливающих жесткость воды. Для устранения жесткости следует прибавить 2500∙53 = 132500 мг = 132,5 г соды (53 г/моль – эквивалентная масса Na 2CO3). Пример 4. Какое количество (в мл) раствора ЭДТА 0,1н необходимо для титрования воды с ЖОБЩ = 6 ммоль экв /л? Решение. Из закона эквивалентов следует, что для титрования требуется V2 = (ЖОБЩ ∙V1 )/(N 2 ∙1000) = 6500/(0,1∙1000) = 30 мл ЭДТА. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 13 / 26 3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ Опыт 1. Определение общей жесткости водопроводной воды Отмерить мерным цилиндром 50 мл водопроводной воды (из-под крана) и перелить её в колбу емкостью 250 мл, добавить 5 мл аммиачно-буферного раствора и индикатор – эриохром черный Т – до появления розовой окраски (несколько капель или несколько кристаллов). Заполнить бюретку раствором ЭДТА 0,04 н (синонимы – трилон Б, комплексон III) до нулевой отметки. Приготовленную пробу медленно при постоянном перемешивании оттитровать раствором комплексона III до перехода розовой окраски в голубую. Результат титрования записать. Повторить титрование ещё один раз. Если разница результатов титрований превышает 0,1 мл, то оттитровать пробу воды третий раз. Определить средний объем комплексона III (VК, СР) , (19) израсходованного на титрование воды, и по нему рассчитать общую жесткость воды. Общую жесткость воды ЖОБЩ рассчитать по закону эквивалентов в единицах ммоль экв/л: ЖОБЩ = , (20) где V1 – объём анализируемой воды, мл; V К,СР – средний объём раствора комплексона III, мл; N К 14 / 26 3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ – нормальная концентрация раствора комплексона III, моль/л; 1000 – коэффициент перевода моль/л в ммоль/л. Результаты опыта записать в таблицу: V К,СР N К V 1 Ж ОБЩ 15 / 26 3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ Определить класс жесткости водопроводной воды. Опыт 2. Умягчение воды методом катионирования и определение общей жесткости умягченной воды Очистить водопроводную воду от примесей, пропустив её через колонку, заполненную катионитом. Умягченную воду собрать в стакан (можно пользоваться заранее приготовленной умягченной водой, собранной в колбу). Определить общую жесткость 100 мл умягченной воды ЖКОБЩ по методике опыта 1 и класс жесткости умягченной воды. Результаты опыта записать в таблицу: V К,СР N К 16 / 26 3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ V Ж 1 К ОБЩ Рассчитать величину ммоль экв/л ионов жесткости, поглощенных катионитом при умягчении водопроводной воды: ЖОБЩ - ЖКОБЩ. Записать уравнения процессов, протекающих при катионировании, для случаев: а) H+ -катионита; б) Na+ -катионита. 17 / 26 3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ Опыт 3. Определение карбонатной и некарбонатной жесткости воды Отобрать мерным цилиндром 50 мл водопроводной воды и перелить её в коническую колбу. Добавить к исследуемой воде несколько капель метилового оранжевого до появления желтой окраски, которая должна соответствовать или быть очень близкой к окраске контрольного раствора с этикеткой «до титрования». Заполнить бюретку раствором соляной кислоты 0,1 н до нулевой отметки. Оттитровать приготовленную пробу раствором соляной кислоты. Оттитрованная проба должна иметь оранжевую, но не розовую окраску индикатора, и соответствовать или быть очень близкой к окраске контрольного раствора с этикеткой «после титрования». Результат титрования записать. Повторить титрование ещё один раз. Если результаты двух титрований совпадут (различие не должно превышать 0,1 мл), рассчитать карбонатную жесткость воды. В противном случае оттитровать ещё одну пробу воды. Определить среднее значение объема раствора соляной кислоты, израсходованной на титрование воды. Рассчитать карбонатную жесткость ЖК воды в единицах ммоль экв/л, используя закон эквивалентов: ЖК = , (21) где V1 – объём пробы анализируемой воды, мл; VК,СР – средний объём раствора HCl, израсходованного на титрование, мл; 1000 – коэффициент перевода моль экв/л в ммоль экв/л; N К– нормальность раствора HCl. Определить некарбонатную жесткость: 18 / 26 3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ ЖНК = ЖОБЩ – ЖК. (22) Результаты опыта записать в таблицу: V К,СР N К V 1 Ж ОБЩ Ж К Ж НК 19 / 26 3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ Определить класс жесткости воды по карбонатной и некарбонатной жесткости. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Какие катионы называются ионами жесткости? 2. Какой технологический показатель качества воды называют жесткостью? 3. Почему жесткую воду нельзя применять для регенерации пара на тепловых и атомных электростанциях? 4. Какой метод умягчения называют термическим? Какие химические реакции протекают при умягчении воды этим методом? 5. Как осуществляют умягчения воды методом осаждения? Какие реагенты используют? 20 / 26 3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ Какие реакции протекают? 6. Можно ли умягчать воду с помощью ионного обмена? 7. Какой процесс следует проводить для умягчения воды: катионирования или анионирования? Почему? Составить уравнения реакций, протекающих при умягчении воды с помощью ионного обмена. 8. Как определяют общую жёсткость воды? 9. Как находят некарбонатную жесткость воды? 10. Путём анализа было установлено, что в одном литре исследуемой воды содержится 42 мг ионов магния и 112 мг ионов кальция. Вычислить общую жесткость воды. 11. Сколько граммов соды надо прибавить к 10 л воды, чтобы устранить её общую жесткость, равную 4,64 ммоль экв/л? 12. Вычислить карбонатную жесткость, если на титрование 200 мл воды израсходовано 8 мл 0,05 н раствора соляной кислоты. 13. Жесткость воды обусловливается только гидрокарбонатом кальция. При кипячении 200 мл воды в осадок выпало 3 мг карбоната кальция. Чему равна жесткость воды? 14. Сколько граммов гашеной извести Са(ОН)2 надо добавить к 1 м3 воды, чтобы устранить ее временную жесткость, равную 2,5 ммоль экв/л? 21 / 26 3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ 15. Какое количество негашеной извести СаО требуется добавить к 100 л воды, содержащей 36,45 мг экв/л ионов Mg2+ для снижения уровня их содержания в четыре раза? 16. Какое количество гидроксида кальция необходимо для снижения уровня содержания ионов Ca2+ c 20,04 мг экв/л до 5,01 мг экв/л в воде, объем которой равен 10 3? м 17. Сколько граммов фосфата натрия необходимо для снижения уровня карбонатной жесткости до 0,05 мг экв/л в 1м3 воды, если концентрация первоначально содержащихся ¯ бикарбонат-ионов НСО 3 в воде составляла 2,5 мг экв/л? Библиографический список 1. Коровин Н.В. Общая химия. М.: Высшая школа, 2002. 2. Глинка Н.Л. Общая химия. М.: Интеграл-пресс, 2002. 3. Суворов А.В., Никольский А.Б. Общая химия. СПб.: Химия, 2002. 4. Угай А.Я. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа, 2000. 22 / 26 3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ 5. Соколов Р.С. Химическая технология: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений: В 2 т. М.: Гуманит. центр ВЛАДОС, 2003. Т. 1: Химическое производство в антропогенной деятельности. Основные вопросы химической технологии. Производство неорганических веществ. 6. Коровин Н.В., Мингулина Э.И., Рыжова Н.Г. Лабораторные работы по химии: Учеб. пособие для техн. направ. и спец. вузов. М.: Высшая школа, 2001. 7. Хомченко Г.П. Практикум по общей и неорганической химии с применением полумикрометода. М.: Высшая школа, 1980. Приложение Основы метода титрования и техника эксперимента Титрованием называется количественное определение вещества титриметрическим методом путем медленного приливания к раствору исследуемого продукта раствора реагента с точно измеренной концентрацией в количестве, которое соответствует содержанию определяемого вещества в строго эквивалентных количествах. Раствор реагента с точно измеренной концентрацией называется стандартным или титрованным , а также титрантом . Титрование проводят до тех пор, пока 23 / 26 3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ не будет достигнута точка эквивалентности, в которой количество титранта становится теоретически строго эквивалентным количеству определяемого вещества в соответствии с уравнением химической реакции. Точка эквивалентности может быть установлена различными способами, например визуально по изменению окраски индикатора, который добавляют к титруемому раствору. Для точного определения объемов растворов при проведении титрования используют мерную химическую посуду (рис. 1). Пипетки служат для отмеривания и переноса небольших объемов жидкостей. Они представляют собой длинные стеклянные трубки, расширенные в средней части (рис.1, а). Нижний конец пипетки оттянут, а в верхней ее части нанесена метка, до которой следует набирать жидкость. На расширенной части пипетки указана ее емкость, выраженная в миллилитрах. Используются также измерительные пипетки небольшой емкости, не имеющие расширения (рис. 1, б), градуированные на 0,1-1 мл. 24 / 26 3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ а б в г д 25 / 26 3778 ХИМИЯ. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ Рис. 1. Мерная посуда для титрования: а, б – пипетки; в, г, д – бюретки Для заполнения пипетки ее берут за верхнюю часть большим и средним пальцами правой руки и погружают нижний конец в раствор до дна сосуда. Придерживая левой рукой сосуд с раствором, всасывают жидкость в пипетку ртом (кроме легколетучих и ядовитых жидкостей ) или с помощью резиновой груши так, чтобы уровень в ней стал на 2-3 см выше метки. Затем быстро закрывают верхнее отверстие пипетки указательным пальцем. Избыток жидкости медленно сливают до метки, ослабив нажим указательного пальца. После этого палец снова прижимают к отверстию и переносят пипетку в другой сосуд, отнимают палец от отверстия, давая жидкости стечь по стенкам сосуда. Бюретки, представляющие собой узкие градуированные цилиндрические стеклянные трубки (рис 1, в-д), предназначены для точного измерения объема жидкостей. Нижний конец бюретки сужен и снабжен притертым краном (рис. 1, в), или соединен с резиновой трубкой, которая зажимается снаружи металлическим зажимом. Применяются также бюретки с резиновыми трубками, которые закрываются изнутри стеклянным шариком (рис. 1, д). Отсчет объемов раствора проводится с помощью нанесенных на бюретки делений и цифр. В верхней части бюреток находится нулевое деление. В исходном состоянии уровень жидкости в бюретке, закрепленной в штативе строго вертикально, должен быть установлен на нулевом делении. Для этого в бюретку через воронку наливают жидкость на 2-3 см выше нулевого деления. Затем снимают воронку и сливают избыток жидкости. Уровень прозрачных растворов устанавливают по нижнему краю мениска. 26 / 26