DURITATEA APEI

Totalitatea sarurilor de calciu si magneziu dizolvate in apa confera duritate apei.Aple dure sunt neplacute la gust.La fieberea apei dureb, sarurile in exces se depun pe vaes, cazane, conducte si impiedica procesul de fierbere.Cu sapunul dau saruri insolubile fiind neeconomice.Apele moi sunt incriminate de producerea unor boli cardiovasculare.

Duritatea apei este de doua feluri: duritate temporara (D_t), conferita de bicarbonatii de calciu si magneziu si duritate permanenta (D_p), conferita de celelalte saruri solubile de calciu si magneziu (azotati, sulfati, cloruri, fosfati etc.).Suma celor doua duritaticonstituie duritatea totala a apei (D_T):

D_T = D_t + D_p

Duritatea apei se exprima in grade de duritate.Un grad de duritate corespunde continutului a 10 mg oxid de calciu (CaO) la litru de apa.In calculul duritatilor oxidul de calciu se exprima tot in echivalent de oxidde calciu.

Determinarea duritatii temporare se bazeaza pe urmatoarele reactii:

Ca(HCO₃)₂ + 2HCl → CaCl₂ + 2H₂O + 2CO₂

Mg (HCO₃)₂ + 2HCl → MgCl₂ + 2H₂O + 2CO₂

Prin neutralizare cu acid clorhidric, bicarbonatii de aclciu si magneziu (care determina duriatea temporala) sunt transformati in cloruri de calciu respectiv de magneziu si deci trec in solutie, adauganduse sarurilor care determina duriatea permanenta (cloruri, fosfati, sulfati, fosfati, azoati), solutia finala avand deci numai duritate totala.

Exista doua metode pentru determinarea duritatii totale a apei.Una este aceea cu amestec alcalin care se bazeaza pe precipitarea in bloc a tuturor sarurilor de aclciu si magneziu:

CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃ + 2NaCl

CaSO₄ + Na₂CO₃ → CaCO₃ + Na₂SO₄

CaCl₂ + NaOH → Mg(OH)₂ + 2NaCl

MgSO₄ + NaOH → Mg(OH)₂ + Na₂SO₄

A doua metoda de determinare a duritatii totale este cea complexonometrica. Aceasta consta in complexarea cationilor care formeaza duritatea apei cu sarea disodica a acidului etilendiaminotetraacetic (complexon III ), in prezenta indicatorului negru erio T, conform reactiei:

HOOCCH₂ CH₂COONa

N-CH₂-CH₂-N + Me⁺² →

NaOOCCH₂ CH₂COOH

HOOCCH₂ CH₂COONa

N-CH₂-CH₂-N Me⁺² + 2H⁺

NaOOCCH₂ CH₂COOH

Sfarsitul reactiei se constata prin virajul culorii de la rosu la albastru net.Mecanismul titrarii complexonometrice se bazeaza pe faptul ca indicatorul formeaza cu ioni metalici combinatii complexe colorate in rosu, instabile.Sfarsitul titrarii este marcat de reactia complexonului cu combinatiile   complexe metal-indicator, cu punerea in libertate a ionului de indicator colorat in albastru.

Calciul este un element prezent in toate apele.El se gaseste sub forma de carbonati, biacrbonati,sulfati, cloruri, azotati, etc.Excesul de calciu in apa ii confera un gust salciu si determina disfunctii renale, iar lipsa calciului din apa provoaca tulburari functionale ale cordului.Determinarea calciului in apa se face prin metoda complexonometrica deoarece ionii de calciu formeaza combinatii complexe stabile cu EDTA la pH = 12-13.Sfarsitul reactiei este marcat de virajul indicatorului murexid (sarea de sodiu a acidului purpuric) de la roz la violaceu.

Ionii de magneziu se gasesc in apa sub forma de cloruri, sulfati, carbonati, bicarbonati.Acestia confera un gust amar, mai ales in prezenta anionilor sulfat. Determinarea magneziului se poate realiza complexonometric, prin diferenta (se scade din duritatea totala continutul de calciu si astfel, se afla continutul de magneziu)

Mod de lucru:

Determinarea duritatii temporare:

Se introduc 100 cm³ de apa de analizat intr-un pahar Erlenmeyer de 300 cm³ si se titreaza cu solutie acid clorhidric 0.1N, in prezenta de metiloranj, pana la culoarea portocalie.Se adauga acid clorhidric in exces.

Duritatea temporara se calculeaza cu relatia:

Dt = V*f*2.8 (˚d)

Unde:

V - volumul solutiei de acid clorhidric 0.1N;

f - factorul solutiei de acid clorhidric 0.1N;

2.8 - mg CaO care corespund la 1cm³ solutie de acid clorhidric 0.1N

S-a titrat cu 1.6 cm3 solutie HCl 0.1N

D_t = 4.48 (˚d)

Determinarea duritatii totale cu amestec alcalin:

Proba de apa care a fost neutralizata anterior cu solutie de acid clorhidric 0.1N pentru determinarea duritatii temporale, se fierbe usor, cateva minute, pentru eliminarea dioxidului de carbon rezultat din descompunerea carbonatilor.In continuare proba se raceste usor si se adauga amestecul alcalin (10 ml Na₂CO₃ 0.1 N si 10 cm³ NaOH 0.1N).Se incalzeste apoi cateva minute, se raceste la temperatura camerei si se trece xcantitativ continutul paharului (solutie+precipitat) inntr-un balon cotat de 250 cm3, se aduce la semn cu apa distilata, se omogenizeaza si se filtreaza printr-un filtru uscat intr-un vas uscat.Se introduc 100 cm3 de filtrat intr-un pahar Erlenmeyer de 300 cm3 si se titreaza excesul de amestec alcalin cu solutie o solutie de HCl 0.1N, in prezenta de metiloranj.Duritatea se calculeaza cu relatia:

D_T = [(V₁*f₁+V₂*f₂)-(V*f*2.5)]*2.8 (˚d)    unde:

V₁ - volmul solutiei de carbonat de sodiu 0.1N (10 cm³);

f₁ - factorul solutiei de carbonat de sodiu 0.1N;

V₂ - volmul solutiei de hidroxidt de sodiu 0.1N (10 cm³);

f₂ - factorul solutiei de hidroxid de sodiu 0.1N;

V - volumul solutiei de acid clorhidric 0.1N folosit la titrare, cm³;

f - factorul solutiei de acid clorhidric 0.1N;

2.8 - mg CaO (mg) care corespund la 1cm³ solutie de acid clorhidric 0.1N

2.5 - raportul (volum balon cotat/volum solutie titrata)

Excesul de amestec alcalin s-a titrat cu 6.2 ml Hc 0.N

D_T = 12.6 (˚d)

Calculul duritatii permanente:

Duritatea permanenta se afla prin diferenta:

D_p = D_T - D_t (˚d)

D_p = 8.12 (˚d)

Determinarea duritatii prin metoda complexonometrica

Determinarea duritatii temporale se face ca prima data cu deosebirea ca in acest caz volumul de proba este de 50 cm³.

S-a titrat cu 0.8 ml HCl 0.1N

D_t = 4.48 (˚d)

Determinarea complexonometrica a duriatii totale:

Proba de apa care a fost neutralizata anterior cu solutie de acid clorhidric 0.1N pentru determinarea duritatii temporale, se fierbe usor, cateva minute, pentru eliminarea dioxidului de carbon rezultat din descompunerea carbonatilor.In cazul in care in urma fierberii solutia s-a decolorat se mai titreaza in continuare cu solutie de aci clorhidric 0.1N pana la punctul de echivalenta.Proba se raceste la temperatura camerei, se adauga 2 cm3 de solutie tampon, indicator negru eriocrom T si se titreaza imediat cu o solutie de complexon III 0.001M pana cand culoarea vireaza de la portocaliu la verde.

V1 - volumul solutiei de complexon 0.01Mfolosit la titrare, cm³;

f - factorul solutiei de complexon III 0.01M;

V - volumul de apa luat la titrare

0.561 - mg CaO (mg) care corespund la 1cm³ solutie de complexon III 0.01M

Calculul duritatii perrmanente:

D_p = D_T - D_t (˚d)

D_p = 3.37 (˚d)

Detrminarea calciului:

Pentru determinarea calciului se I-a o proba de apa de 50 cm3 si se introduce intr-un pahar Erlenmeyer de 250 cm3.Proba se alcalinizeaza cu 2 cm3 solutie de hidroxid de sodiu 8%, se adauga indicatorul murexid si se titreaza cu o solutie de complexon III 0.01M pana cand culoarea vireaza dela roz la violaceu.

Cantitatea de calciu se calculeaza cu relatia:

V1 - volumul solutiei de complexon 0.01Mfolosit la titrare, cm³;

f - factorul solutiei de complexon III 0.01M;

V - volumul de apa luat la titrare

0.40008 - mg Ca care corespund la 1cm³ solutie de complexon III 0.01M

Determinarea magneziului se poate face prin diferenta:

N - volumul solutiei de complexon 0.01Mfolosit la titrare, in prezenta de negru

eriocrom-T, cm³;

n - volumul solutiei de complexon 0.01Mfolosit la titrare, in prezenta de murexid,  cm³;

V - volumul de apa luat la titrare

0.2432 - mg Ca care corespund la 1cm³ solutie de complexon III 0.01M

Prezentarea rezultatelor