Oznaczanie twardości ogólnej
metodą warsenianową
Chemia wody cz. II
Poprawne oznaczenie twardości ogólnej tą metodą jest dość skomplikowane. Należy stosować metody, które zostały opisane w Polskich Normach dla oznaczania twardości ogólnej wody i ścieków (PN-71 /C-04554, arkusz 02, arkusz 03), w Branżowych Normach dla oznaczania twardości ogólnej i wapniowej w wodzie przemysłowej (BN-67/6211-02) i oznaczania twardości ogólnej w wodzie do picia, do celów gospodarczych i przemysłowych (BN-64/6212-05).
Polskie Normy można kupić w księgarniach Wydawnictw Normalizacyjnych – np. w Sosnowcu, przy ul. Ostrogórskiej. Aktualna cena obydwu wymienionych arkuszy wynosi 12 zł.
Stosowane często w kotłowniach metody uproszczone, służą jedynie dla orientacji co do wielkości zmian zachodzących przy uzdatnianiu wody, w celu eliminacji kamienia kotłowego, a nie do rzeczywistego oznaczania twardości – w pojęciu przyjętych jednostek, jak stopnie niemieckie lub milivale.
Sprzęt potrzebny do wykonania oznaczenia:
Kolby stożkowe o pojemności 200 lub 300 ml.,
Biureta o pojemności 50 ml.,
Statyw do biurety,
Butelki z polietylenu na roztwory
Słoiczek z ciemnego szkła do czerni
Łopatka szklana (lub inna) do pobierania czerni,
Menzurka na co najmniej 100 ml.,
Pipeta
Moździerz porcelanowy
Waga laboratoryjna.
ponadto: lejek do sączenia i sączki w wypadku wody mętnej i zabarwionej (brudna woda z akwarium zawiera glony, pierwotniaki, zawiesinę z resztek pokarmów i inne zanieczyszczenia uniemożliwiające dokonanie pomiaru!)
Odczynniki potrzebne do wykonania oznaczenia:
Chlorowodorek hydroksyloaminy (NH2OHxHCI) czysty do analiz,
Czerń eriochromowa T – wskaźnik,
Chlorek sodowy Czysty do analiz,
Kwas Solny czysty do analiz, 5 Kwas siarkowy czysty do analiz,
Siarczek sodowy (Na2Sx9H2O) czysty do analiz,
Chlorek amonowy czysty do analiz,
Woda amoniakalna czysta do analiz,
Wersenian dwusodowy (Na2H14C10O8N2x2H20) czyli sól dwusodowa kwasu etylenodwuamino-czterooctowego czysta do analiz,
Chlorek magnezowy (MgCl2x6H2O) czysty do analiz,
Węglan wapniowy czysty do analiz,
Oranż metylowy- wskaźnik,
Woda destylowana,
Papierki wskaźnikowe.
Wszystkie wymienione chemikalia można kupić w sklepach z odczynnikami chemicznymi.
Sposób przygotowania roztworów, wykreślania krzywej miareczkowania i inne czynności, są szczegółowo omówione w odpowiednio wymienionych w tym artykule normach. W zarysie wygląda to następująco: czerń rozcieramy we właściwych pn porcjach z chlorkiem sodowym: z siarczku sodowego sporządzamy 10% roztwór; z chlorowodorku hydroksyloaminy sporządzamy roztwór 1 %; z kwasu solnego sporządzamy roztwory 0,1 N oraz 1 +1, z kwasu siarkowego sporządzamy roztwór 1 +1, z wody amoniakalnej i chlorku amonowego sporządzamy roztwór buforowy, z wersenianu dwusodowego, chlorku magnezowego i wody destylowanej sporządzamy roztwór wersanianu,
Zasada oznaczania tą metodą polega na wykorzystaniu zjawiska łączenia się jonów metali wapnia i magnezu z wersenianem dwusodowym, na bardziej trwałe kompleksy metali z czernią eriochromową. Zabarwienie kompleksów wapnia i magnezu z czernią eriochromową jest winnoczerwone, powstające natomiast kompleksy metali z wersenianem są bezbarwne i w roztworze pozostaje niebieskie zabarwienie czerni. Zmiana zabarwienia z winnoczerwonego na niebieskie oznacza koniec miareczkowania. Przy oznaczaniu twardości węglanowej wody, nie oznacza się bezpośrednio kationów wapnia i magnezu, lecz aniony węglanów, wodorowęglanów i wodorotlenków – zakładając, że są one związane w ilościach równoważnikowych z wapniem i magnezem. Założenie to jest słuszne w przypadku, gdy twardość ogólna wody jest większa od twardości węglanowej lub co najmniej jej równa. Jeśli, natomiast, oznaczona zawartość wodorowęglanów, węglanów i wodorotlenków jest większa od oznaczonej twardości ogólnej, przyjmuje się, że na całą twardość wody składa się twardość węglanowa. Przy oznaczaniu twardości węglanowej wykorzystuje się zjawisko zdolności węglanów, wodorowęglanów i wodorotlenków do zobojętniania kwasów. Twardość niewęglanową oblicza się z różnicy twardości ogólnej i twardości węglanowej. Metoda ta nie nadaje się do oznaczenia twardości ogólnej wody akwariowej, przygotowanej przez akwarystę dla celów specjalnych (np. imitacji wody morskiej). Samo wykonanie oznaczenia jest nieco inne – według Polskich Norm i Branżowych Norm, z tym, że najdokładniejsze wyniki uzyskuje się, stosując przepisy zawarte w Polskich Normach. Przygotowanie we własnym zakresie wszystkich potrzebnych do wykonania oznaczenia odczynników jest dość trudne, jednak wyniki uzyskane tą metodą są bardzo dokładne (z dokładnością do 0,2°n). Większość akwarystów stosuje mniej dokładną metodę Boutron-Boudeta. Zainteresowanych metodą wersenianową zachęcam do kupienia i lektury Polskich Norm: PN-75/C-04618.03, PN-71/C-044554.01, PN-71/C-04554.02, PN-72/C-04554.03 oraz Branżową Normę BN-71/6191-95. Dla ciekawości podaję, że kilka lat temu nabyłem (nie mogłem wtedy kupić mydła Boutron-Boudeta) gotowy już roztwór wersenianu dwusodowego (0,0178 M), gotowy bufor amoniakalny i nieco czerni eriochromowej T. Sposób wykonania oznaczenia miał być nadzwyczaj prosty: wystarczyło nalać do biurety roztworu wersenianu, do kolby erlenmajerki 100 ml. badanej wody, dodać do, niej odrobinę czerni i parę mililitrów buforu, po czym miareczkować wersenianem do zmiany zabarwienia badanej wody. Ilość zużytych mililitrów wersenianu równała się ilościom stopni niemieckich. I wszystko było w porządku, do czasu kontrolnego oznaczania twardości w moich akwariach. Zamiast spodziewanych wyników otrzymałem zupełnie inne. Woda zaniesiona do laboratorium była jednakże taka, jakiej się spodziewałem. No i wtedy musiałem wysłuchać elaboratu o zasadowości, która przeszkadzała przy oznaczaniu, i o innych, mądrych rzeczach. A przecież mogłem przed nabyciem „tak prostych w użyciu odczynników” spojrzeć do solidnej literatury fachowej.