Твердість води зумовлена наявністю солей кальцію і магнію. Розрізняють карбонатну і некарбонатну твердість, перша зумовлена гідрокарбонатами, друга - переважно хлоридами і сульфатами кальцію і магнію. Карбонатну твердість ще називають тимчасовою, або усувною, оскільки під час кип'ятіння гідрокарбонати руйнуються і випадають в осад карбонати і гідроксокарбонати:
Са(НСО3)2 
СаСО3↓ + Н2O + СО2↑;
Mg(HCO3) MgCO3↓ + H2O + СО2↑;
2Mg(HCO3)2 (MgOH)2CO3↓ + Н2O + 3СО2↑,
хоча цілком позбутися карбонатної твердості неможливо через значну розчинність гідроксокарбонату магнію (MgOH)2CO3. Саме утворення малорозчинних карбонатів (значно меншою мірою сульфатів та інших солей кальцію і магнію) призводить до утворення накипу в чайниках, бойлерах, трубах і котлах парового опалення, теплообмінному обладнанні, що завдає значних економічних збитків внаслідок забивання труб і необхідності їх заміни або промивання розчинами кислот, зниження їх ефективності.
В умовах сільського господарства твердість природних вод визначають з метою придатності їх для рослиництва, твариництваі з технічною метою (охолодження двигунів тракторів, автомашин і т. п.).
Кількісно твердість води виражають у ммоль·екв. йонів Са2+ і Mg2+ в 1 л води. 1 ммоль·екв. твердості відповідає 20,04 мг Са2+, 12,16 мг Mg2+.
В залежності від величини твердості розрізняють такі типи води:
| дуже м'яка м'яка помірно-тверда тверда дуже тверда | до 1,5ммоль екв/л 1,5-3,0 ммоль екв/л 3,0-6,0 ммоль екв/л 6,0- 11,0 ммоль екв/л >11,0 ммоль екв/л |
В основі визначення карбонатної твердості води лежить хімічна реакція:
НСО3- + H2 SO4 → SO42- + 2СО2↑ + 2Н2О
Експериментальна частина
Хід роботи
1. В конічну колбу місткістю 250 мл відмірте 100 мл аналізуємої води.
2. Добавте 2-3 краплини метилоранжу.
3. Заповніть бюретку розчином H2 SO4.
4. Відтитруйте воду кислотою до слабко розового забарвлення.
5. Титрувння повторіть тричі.
6. Обчисліть тимчасову твердість води і заповніть таблицю.
| № титрування | Робочий розчин H2 SO4. | Аналізуємий розчин | ||
| V, мл | C(1/zX), моль/л | V, мл | C(1/zX), моль/л | |
| середнє |
Формули для обчислення:
Контрольні питання
1. Які сполуки зумовлюють твердість природної води?
2. Які солі зумовлюють карбонатну твердість води?
3. Джерела надходження в природні води гідрокарбонат-йонів.
4. Які індикатори використовують для визначення карбонатної твердості води?
Лабораторна робота № 9
Тема: Метод пермангонатометрії. Стандартизація розчину КМnO4
Мета: Ознайомитись з методом окисно-відновного титрування; провести стандартизацію робочого розчину КМnO4
Знати: сутність та використання методу пермангонатометрії
Вміти: грамотно виконувати титрування, проводити розрахунки за результатами титрування
Техніка безпеки: Бути уважним в хімічній лабораторії, проявляти обережність під час роботи з хімічними реактивами і хімічним посудом.
