Do przeczytania tego artykułu zachęcam wszystkich niezaawansowanych w chemii akwarystycznej.
Twardość ogólną wody można oznaczyć następującymi metodami: 1. Clarka – polega na miareczkowaniu próbki mianowanym roztworem mydła potasowego – do pojawienia się trwałej piany podczas wstrząsania. Metoda ta była bardzo popularna wśród akwarystów aż do końca lał pięć dziesiątych. 2. Bladiera – polega na miareczkowaniu próbki wody mianowanym roztworem palmitynianu potasowego. Oznaczenie jest skomplikowane i nie znalazło zastosowania wśród akwarystów. 3. Warthy-Pfeifera – polegająca na zobojętnieniu badanej próbki wody, a następnie dodaniu znanej objętości mieszaniny węglanu sodowego i wodorotlenku sodowego, odsączaniu osadu CaCa, i Mg(OH)2 i od- miareczkowaniu mieszaniny 0,1 N roztworem kwasu solnego. Oznaczenie jest skomplikowane i nie znalazło zastosowania w akwarystyce. 4. Boutron-Boudeta – podobna do metody Clarka, ale łatwiejsza i dokładniejsza. Stosowana na Zachodzie powszechnie do oznaczania twardości ogólnej dla celów technicznych, jak i laboratoryjnych. Metoda polega na miareczkowaniu badanej próbki roztworem mydła potasowego (C18H33O2K), aż do wystąpienia trwałej pianki podczas wstrząsania próbką. 5. Przeróżne metody wersenianowe, bardzo skomplikowane.
Obecnie są stosowane przez naszych akwarystów metody wymienione w punktach 4 i 5.
Oznaczenie twardości ogólnej metodą Boutron-Boudeta
Do oznaczenia potrzebne są: – biureta kroplowa do twardości według DIN 12812 – butelka miarowa do wstrząsania według DIN 12685 – roztwór mydła według Boutron-Boudeta oraz, ewentualnie, woda destylowana, wskaźnik (indykator) fenolofłaleino-wy, roztwór wodorotlenku sodu i roztwór kwasu solnego. Zamiast biurety kroplowej, możemy użyć zwykłej mikrobiurety lub pipety skalowanej co 0,2 ml (lub dokładniej). Stosowanie pipety nie jest wygodne. Biureta kroplowa jest to rurka u spodu zatopiona, a u góry zakończona szerokim wlewem i cienkim wylewem (jak dzbanek do kawy). Biureta kroplowa jest skalowana od góry w dół, przy czym pierwszy odcinek skali jest oznakowany zerem (!). Biureta kroplowa może mieć stopkę szklaną, drewnianą lub plastykową, umożliwiającą jej stawianie.
Butelka miarowa do wstrząsania, jest to wąska buteleczka ze szklanym korkiem, o pojemności 80 ml. Na jej ściance jest zaznaczona objętość; 10, 20, 30, i 40 ml. Zamiast butelki wymienionej wyżej, można użyć menzurki z korkiem, o pojemności 100 ml. Butelkę miarową napełniamy badaną wodą do górnej kreski (40 ml). Dodajemy jedną lub dwie krople roztworu wskaźnika fenoloftaleinowego. W zależności od zabarwienia dodajemy kroplami, lekko wstrząsając, przy zabarwieniu czerwonym 0,1 N kwas solny, przy braku zabarwienia – 0,1 N roztwór NaOH, aż do uzyskania bladoróżowego zabarwienia. Jeżeli twardość wody mieści się w granicach 5 do 10 stopni niemieckich, można pominąć dodanie fenoloftaleiny i roztworu kwasu lub zasady. Biuretę kroplową napełniamy, aż do górnej, nieoznakowanej kreski, roztworem mydła Boutron-Boudeta. Następnie wlewamy z biurety, do butelki miarowej z próbką wody, kroplami, roztwór mydła i każdorazowo, po dodaniu mydła, silnie wstrząsamy butelką. Dodawanie mydła kontynuujemy aż do wytworzenia się drobnoperlistej warstwy piany, nie wykazującej tendencji do. zanikania. Sprawdzamy to, chwilę obserwując pianę, albo – lepiej – przez przyłożenie butelki do ucha. Miareczkowanie jest zakończone, jeżeli nie widać, lub nie słychać szelestu pękających baniek piany.
Jeżeli badana woda bogata jest w związki magnezu, to po związaniu przez mydło wapnia, wytworzy się silna piana, która podczas dalszego dodawania mydła, miast utrzymywać się – znika. Następnie wytwarza się właściwa piana, która w miarę dodawania mydła, staje się coraz delikatniejsza, aż do uzyskania trwałości. W momencie uzyskania trwałej piany przerywamy dodawanie mydła i odczytujemy na biurecie jego poziom. Wartość odczytu jest równa ilości stopni niemieckich. Gdy woda wykazuje twardość powyżej 15° to badaną próbkę należy rozcieńczyć destylowaną wodą tak, by wynik mieścił się w granicach 15° niemieckiej twardości ogólnej. Przy pomiarze powyżej 15° może wystąpić mniejszy lub większy błąd.
Przykład rozcieńczania próbki wodą destylowaną
1. Pomiar wykazuje twardość pomiędzy 15 a 30 stopniami niemieckimi; bierzemy 20 ml badanej wody i dodajemy 20 ml wody destylowanej. Uzyskany wynik mnożymy przez 2. 2. Pomiar wykazuje twardość powyżej 30 stopni; bierzemy 10 ml ba danej wody i dodajemy 30 ml wody destylowanej – wynik mnożymy przez 4. Przy twardościach poniżej 2 stopni musimy roztwór mydła rozcieńczyć dziesięciokrotnie metanolem (trucizna!), propanolem, lub spirytusem etylowym. Jeżeli spirytus był niskoprocentowy, to sporządzony roztwór należy zneutralizować, używając fenoloftaleiny i roztworu kwasu, lub zasady – do uzyskania bladoróżowego zabarwienia (porównaj z neutralizowaniem próbki wody, opisanym na wstępie). Po dokonaniu pomiaru należy od wyniku odjąć 10%, a resztę podzielić przez 10. Używając pipety lub zwykłej biurety, należy obliczyć wynik w ten sposób, że ilość zużytego roztworu mydła w ml dzielimy przez 0,2 i od ilorazu odejmujemy 1.
Przykład: Zużyliśmy 6,5 ml roztworu mydła 6,5:0,2 = 65:2 = 32,5 32,5-1=31,5 Wynik: twardość wody wynosi 31,5 stopnia twardości ogólnej. Dla uzyskania dokładniejszego wyniku pomiar należy powtórzyć rozcieńczając próbkę wodą destylowaną. Zużyliśmy 1,8 ml roztworu mydła 1,8:0,2 = 9 Twardość wynosi 9 stopni. Potrzebny sprzęt można kupić w sklepach zoologicznych (zestawy firmy Tropical w cenie 990 zł) oraz w niektórych sklepach z artykułami gospodarczymi i chemicznymi (biureta kroplowa i butelka miarowa w cenie 560 zł). Zapasowe roztwory mydła Boutron-Boudeta, fenoloftaleiny i wodorotlenku sodu można kupić w sklepach zoologicznych (zaopatrywanych przez firmę Tropical) lub w sklepach z odczynnikami chemicznymi. W praktyce akwaryści dokonują pomiaru twardości ogólnej metodą Boutron-Boudeta w ten sposób, że po wlaniu do butelki próbki badanej wody, od razu miareczkują ją roztworem mydła. Jest to sposób bardzo prosty i wygodny, ale w wypadku wody o zwiększonej sztucznie twardości, lub w inny sposób specjalnie przygotowanej przez akwarystę, należy pomiaru dokonywać tak, jak to opisano na początku artykułu. Pomiar twardości ogólnej metodą wersenianową wymaga odrębnego artykułu. Poprawna metoda opisana jest w Polskiej Normie PN-71 C-04554, arkusz 02, arkusz 03. Normy można nabyć w księgarniach z wydawnictwami normalizacyjnymi.