Реферат: Методи аналізу хімічного складу мінеральних вод

Для визначення рН існує два головних методи: колориметричний та електрометричний.

Колориметричний метод ґрунтується на використанні спеціальних одно- або двокольорових індикаторів, при додаванні яких до розчину останній набуває забарвлення. Ці індикатори (найчастіше – мета-нітрофеноли) являють собою слабкі кислоти, які забарвлені в дисоційованому стані, а в недисоційованому безбарвні. При цьому інтенсивність забарвлення пропорційна ступеню дисоціації індикатора, який залежить від рН розчину.

Точність колориметричних методів обмежена і ними користуються в разі відсутності можливості використання приладів (в польових умовах).

При визначенні користуються набором ампул-еталонів з відомими значеннями рН розчинів, в які введений відповідний індикатор. Визначення виконують підбором ампули-еталона з відомим рН, колір якого збігається з кольором досліджуваної проби води. Визначення кольорів проводять у компараторі.

Електрометричний метод визначення рН ґрунтується на вимірюванні електрорушійної сили (ЕРС) електрохімічного ланцюжка, складеного з проби води, скляного електрода і електрода порівняння. Цим методом досягається стандартне відхилення при визначенні рН = 0,05 чи менше (ISO 10523).

Під час електрометричного визначення рН використовують лабораторний рН-метр зі скляним електродом вимірювання та хлорсрібним електродом порівняння. При зануренні скляного електрода у розчин між поверхнями кульки скляного електрода і розчину виникає обмін іонами, внаслідок якого іони літію в зовнішніх шарах скла заміщуються іонами водню, скляний електрод стає водневим. Між поверхнею скла і аналізованим розчином виникає різниця потенціалів (ЕРС), пропорційна рН розчину.

Методика визначення рН розчину електрометричним методом

Вимірювання рН води необхідно проводити якнайскоріше після відбору проби, оскільки рН швидко змінюється через протікання різних хімічних, фізичних і біохімічних процесів у пробі.

Для вимірів застосовують лабораторний рН-метр.

Перед визначенням електроди ретельно промивають дистильованою водою та просушують паперовим фільтром.

Визначають температуру за показаннями термометра рН-метра і ручкою “Температура розчину” виставляють її значення. Опускають електроди в склянку з досліджуваною водою, натискають кнопку діапазону вимірювання “1 – 14” та за нижньою шкалою приладу визначають рН в першому наближенні (грубо). Натискають кнопку відповідного діапазону рН та знаходять його значення за однією з верхніх шкал з точністю до 0,05. Після закінчення визначення рН електроди занурюють в склянку з дистильованою водою.

3. Аналіз мінеральної води на вміст НСО₃ ^- та СО₃ ^2- титриметричним методом

Карбонатна лужність визначається вмістом у воді тільки аніонів вугільної кислоти, тобто іонів НСО₃ ^- і СО₃ ^2- , Вона відповідає кількості кислоти, витраченої на титрування проби води до рН-4,5. Карбонатну лужність виражають у ммоль-eкв НСО_з ^- /дм³ або в мг НСО₃ ^- /дм³ .

рН-Потенціометричне визначення

Принцип методу. Іони C0₃ ^2- та НСО₃ ^- переводять у молекули вугільної кислоти титруванням розчином сильної кислоти:

Відповідно до значення першої константи дисоціації вугільної кислоти, практично повністю (на 99 %) утворюється H₂ CO₃ при досягненні рН 4,4, що відповідає точці еквівалентності. Якщо досліджувана вода має рН > 8,3 (в разі добавляння фенолфталеїну з'являється рожеве забарвлення), то титрується сума іонів. Якщо ж вода має рН < 8,3, то цим методом визначається концентрація тільки іонів НСО₃ ^- .

Метод потенціометричного титрування придатний для аналізу безбарвних, забарвлених і каламутних вод лужністю від 0,5 мг НСО₃ ^- /дм³ і більше.

Методика визначення. Готують рН-метр до роботи, як описано в інструкції до приладу. Перед вимірюванням склянку для титрування, електроди, термометр та магнітні мішалки споліскують досліджуваною водою. Для аналізу беруть 100 см^ води. Якщо лужність досліджуваної води більша за 200 мг НСО₃ ^- /дм³ . то для аналізу беруть 10, 25 або 50 см^ води і доводять її об'єм до 1О0 см³ прокип'яченою бідистильованою водою, вільною від СО_{2 .}

Пробу води титрують розчином соляної кислоти концентрацією 0,05 або 0,02 моль-екв./дм³ із мікробюретки за перемішування її магнітною мішалкою. Титрування закінчують, коли досягається значення рН 4.0 ± 0,05.

Лужність води обчислюють за рівняннями:

ммоль-екв НСО₃ ^- /дм³

мг НСО₃ ^- /дм³

де V₁ — об'єм розчину соляної кислоти, витрачений на титрування, см³ ; С — концентрація розчину соляної кислоти, витраченої на титрування, моль-екв/дм³ ; V— об'єм проби води, см³ ; 61.02 — молярна маса еквівалента гідрокарбонат-іонів.

Визначення зворотним титруванням

Принцип методу. Під дією надлишку сильної кислоти аніони СО₃ ^2- та

НСО₃ ^- повністю переходять у молекули СО₂ (Н₂ СО₃ ). Останні видаляють із розчину продуванням повітря, вільним від СО₂ . Залишок сильної кислоти відтитровують стандартним розчином бури за наявності змішаного індикатору;

2НС1 + Na₂ B₄ O₇ + 5Н₂ O = 4Н₃ BO₃ + 2NаСІ.