Определение жесткости, кальция и магния

Трилонометрическое определение жесткости, кальция и магния тесно связаны между собой. Дело в том, что жесткость определяется, как сумма кальция и магния (pH=10). После определения жесткости, проводится определение кальция (pH=12-13). Концентрацию магния в пробе можно аналитически не определять, так как содержание магния нетрудно вычислить, как разность между величинами жесткости и концентрации кальция.

ЖЕСТКОСТЬ

Жесткость измеряется в мг-экв/л. Природную воду принято классифицировать по признаку жесткости. Всего существуют 4 группы жесткости: мягкая (<4 мг-экв/л), средней жесткости (4-8 мг-экв/л), жесткая (8-12 мг-экв/л), очень жесткая (>12 мг-экв/л). Жесткость определяют титрованием трилоном Б в аммонийном буфере (pH=10) с индикатором эриохром черный Т. Предел обнаружения методики составляет 0,05 мг-экв/л при объеме пробы 100 мл.
Определению не мешают Fe (<10 мг/л), Co (<0,1 мг/л), Ni (<0,1 мг/л), Cu (<0,1 мг/л). Большие концентрации мешающих металлов устраняют введением специальных маскирующих агентов. Цианид калия маскирует Co, Ni, Al до 200 мг/л, Cu, Fe до 300 мг/л. Гидроксиламин устраняет влияние Cu до 0,3 мг/л, Mn до 1 мг/л и Al до 20 мг/л. Сульфид натрия маскирует Zn до 200 мг/л, Al, Cd, Pb до 20 мг/л, Fe до 5 мг/л, Mn до 1 мг/л, Co и Ni до 1 мг/л.
Сильнокислые и сильнощелочные пробы нейтрализуют перед анализом. Сильнощелочные пробы после нейтрализации кипятят или продувают воздухом для удаления CO₂.
Признаком наличия в пробе недопустимого количества Cu и Zn является нечеткий переход окраски в точке эквивалентности. Если после прибавления к пробе индикатора происходит обесцвечивание раствора, то это указывает на наличие Mn. Если окраска в точке эквивалентности неустойчива, то это может быть вызвано большой щелочностью анализируемой воды.

Приготовление реактивов

1. Приготовление титранта.
В дистиллированной воде растворить 18,6 г дигидрата или 16,8 г безводного трилона Б. Раствор разбавить в мерной колбе до 1 литра. Если раствор мутный, то его следует профильтровать. После фильтрации раствор содержит приблизительно 0,1 н трилона Б. Точное значение титра можно установить по хлориду цинка. (Стандартный раствор ZnCl₂ следует готовить растворением металлического цинка в соляной кислоте (1:1). Содержание цинка в стандарте устанавливают тоже трилонометрически, используя ту же методику, что и для жесткости.)

2. Приготовление аммонийного буфера.
10 г хлорида аммония растворить в дистиллированной воде, добавить 50 мл концентрированного раствора аммиака. Раствор довести до 500 мл водой. Хранить раствор следует хранить в плотно закрытой посуде.

3. Приготовление индикатора.
Растереть в ступке 0,25 г эриохрома черного Т с 50 г хлорида натрия.

Ход определения.
К пробе, объем которой равен 50-100 мл, добавить 5 мл буфера, индикатор на шпателе. Сразу же титровать при перемешивании до перехода окраски от красной к синей. Переход окраски достаточно резкий, но лучше проводить титрование, сравнивая цвет раствора с рядом стоящей пробой, которая была перетитрована. Титрант следует добавлять до тех пор, пока цвет раствора потеряет красный оттенок.

КАЛЬЦИЙ

Определение кальция проводится в сильнощелочной среде, как было сказано ранее, для маскирования влияния магния. Предел обнаружения кальция 0,4-0,6 мг/л.
Определению мешают ионы Fe, Mn, Al, Cu, которые могут быть замаскированы триэтаноламином. Большие количества магния мешают из-за того, что образующийся Mg(OH)₂ соосаждается с кальцием. Кроме того, на осадке адсорбируется индикатор, из-за чего переход окраски становится нечетким. Разбавление пробы предотвращает выпадение осадка Mg(OH)₂.
После того, как в пробу добавляется щелочь, следует сразу приступать к титрованию. Если медлить с титрованием, то, в присутствии карбонатов в пробе, начинает вываливаться осадок CaCO₃. Большое количество карбонатов можно устранить предварительной нейтрализацией раствора соляной кислотой.

Приготовление индикатора.
0,5 г мурексида растереть с 100 г хлорида натрия. Водный раствор мурексида лучше не готовить, так как мурексид нестоек в растворе.

Ход определения.
К пробе объемом 100 мл добавить 2 мл NaOH (2 н) и индикатора на шпателе. Титровать до перехода окраски от красной в фиолетовую. Окраску раствора следует сравнивать с цветом перетитрованного раствора.