ΑΣΚΗΣΗ 4η. Προσδιορίζεται ως η ικανότητα εξουδετέρωσης βάσεων

Transcript

1 ΑΣΚΗΣΗ 4η Οξύτητα (Acidity) Θεωρητικό υπόβαθρο Προσδιορίζεται ως η ικανότητα εξουδετέρωσης βάσεων Εκφράζει την ποσοτική ικανότητα του νερού στην εξουδετέρωση ισχυρής βάσεως µέχρι επιθυµητής τιµής ph Οφείλεται 1. στην παρουσία Η + που προέρχονται από τη διάσταση ασθενών και ισχυρών οξέων, κυρίως όµως του ανθρακικού οξέος Tο Η 2 CO 3 έχει το ρόλο του ρυθµιστικού για το νερό κατά τις αντιδράσεις Η 2 CO 3 H HCO 3 HCO 3 - H + + CO στην υδρόλυση αλάτων µε κατιόν ασθενών βάσεων και ανιόν ισχυρών οξέων (HCl, H 2 SO 4, CH 3 COOH, χουµικά οξέα, Fe 3+, Al 3+ τα οποία υδρολυόµενα ελευθερώνουν ιόντα υδρογόνου) 3. CO 2 της ατµόσφαιρας

2 H οξύτητα του νερού µετράται σε mg/l CaCO 3 Ο προσδιορισµός της οξύτητας του νερού: 1. διατήρηση της ζωής σε αυτό (όξινη βροχή) 2. αποφυγή διάβρωσεων στις εγκαταστάσεις 3. επιλογή µεθόδου επεξεργασίας

3 Μέθοδος µέτρησης Κατασκευή καµπύλης ογκοµέτρησης µε τη χρήση ph µέτρου κατά την προσθήκη διαλύµατος NaOH Υπολογισµός οξύτητας (V ml διαλύµατος NaOH) x (Ν διαλύµατος NaOH) Οξύτητα = x V ml δείγµατος Παρατηρήσεις 1. Το σηµείο τερµατισµού της αντίδρασης ph=8,3 οξύτητα φαινοφθαλεΐνης (ολική οξύτητα) 2. Αν το αρχικό ph < 4 τότε στην καµπύλη εµφανίζεται και άλλο σηµείο αλλαγής κλίσης στην τιµή ph ~ 4 οξύτητα πορτοκαλόχρου του µεθυλίου (ελεύθερη οξύτητα)

4 Αλκαλικότητα (Alkalinity) Θεωρητικό υπόβαθρο Προσδιορίζεται ως το µέτρο της ικανότητας των διαλυµένων ουσιών στο νερό να εξουδετερώνουν τα οξέα. Εκφράζει την ποσοτική ικανότητα του νερού στην εξουδετέρωση ισχυρού οξέος µέχρι επιθυµητής τιµής ph Οφείλεται: 1. στην παρουσία αλάτων ασθενών οξέων κυρίως όξινων ανθρακικών και ανθρακικών και κατά δεύτερο λόγο σε άλατα ασθενών οξέων (φωσφορικών, πυριτικών, βορικών) 2. στη ρίζα OH - για υψηλές τιµές του ph

5 H αλκαλικότητα του νερού µετράται σε mg/l CaCO 3 Ο προσδιορισµός της αλκαλικότητα του νερού χρησιµεύει: 1. επιλογή µεθόδου επεξεργασίας 2. καταλληλότητα νερού για άρδευση 3. αποφυγή διάβρωσεων στις εγκαταστάσεις 4. παρακολούθηση της αναερόβιας επεξεργασίας των αποβλήτων

6 Μέθοδος µέτρησης Κατασκευή καµπύλης ογκοµέτρησης µε τη χρήση ph µέτρου κατά την προσθήκη διαλύµατος H 2 SO 4 Υπολογισµός αλκαλικότητας (V ml διαλύµατος H 2 SO 4 ) x (Ν διαλύµατος H 2 SO 4 ) Αλκαλικότητα = x V ml δείγµατος Παρατηρήσεις 1. Το σηµείο τερµατισµού της αντίδρασης ph=4,5 αλκαλικότητα πορτοκαλόχρου του µεθυλίου (Τ) (ολική) 2. Αν το αρχικό ph < 8,3 τότε στην καµπύλη εµφανίζεται και άλλο σηµείο αλλαγής κλίσης στην τιµή ph ~ 8,2 αλκαλικότητα φαινοφθαλεΐνης (Ρ)

7 3. Σχέση τιµών αλκαλικότητας Σχέση τιµών αλκαλικότητας OH - CO 3 2- HCO 3 - P = T P < 0,5 T 0 2P T-2P P = 0,5 T 0 2P P > 0,5 T 2P-T 2(T-P) 0 P = T T Αισθητή παρουσία OH - έχουµε για ph>10 και αισθητή παρουσία CO 3 2- έχουµε για ph>8,3 5. Τα φυσικά νερά έχουν συνήθως πολύ µικρή ή µηδενική αλκαλικότητα φαινοφθαλεϊνης. Αυξηµένες τιµές της αποτελούν ένδειξη ρύπανσης των νερών 6. Μεγάλες τιµές ολικής αλκαλικότητας προσδίδουν στο νερό αυξηµένη τάση απόθεσης αλάτων

8 Σκληρότητα (Hardness) Θεωρητικό υπόβαθρο Σκληρό νερό δεν κάνει εύκολα αφρό µε το σαπούνι, αφήνει ένα στρώµα αλάτων στα τοιχώµατα των δοχείων, µέσα στα οποία θερµαίνονται. Οφείλεται στην παρουσία αλάτων Ca και Mg (ανθρακικά, όξινα ανθρακικά, θεϊκά, χλωριούχα, νιτρικά)

9 Η σκληρότητα διακρίνεται σε: 1. Ανθρακική ή Παροδική (Carbonate Hardness) οφείλεται στα όξινα ανθρακικά άλατα του ασβεστίου και του µαγνησίου τα οποία µε θέρµανση µετατρέπονται σε δυσδιάλυτα ανθρακικά άλατα µε ταυτόχρονη ιζηµατοποίηση των ιόντων ασβεστίου και µαγνησίου Ca(HCO 3 ) 2 Mg(HCO 3 ) 2 CaCO 3 + CO 2 +H 2 O MgCO 3 + CO 2 +H 2 O 2. Μόνιµη ή µη Ανθρακική οφείλεται στα θειικά, χλωριούχα, νιτρικά και άλλης µορφής άλατα του ασβεστίου και του µαγνησίου τα οποία παραµένουν ευδιάλυτα στο νερό ακόµα και µετά από θέρµανση 3. Ολική το σύνολο των δύο προηγούµενων

10 Μονάδες µέτρησης H σκληρότητα του νερού µετράται σε mg/l CaCO 3 Αλλες µονάδες: Γαλλικός βαθµός σκληρότητας 1 Γαλλικός βαθµός σκληρότητας=1 mg CaCO 3 /100 ml νερού Γερµανικός βαθµός σκληρότητας 1 Γερµανικός βαθµός σκληρότητας=1 mg CaO/100 ml νερού 1 Γαλλικός βαθµός σκληρότητας=0,56 Γερµανικοί βαθµοί Κατάταξη των νερών σε σχέση µε τη σκληρότητά τους Σκληρότητα (mg/lt CaCO 3 ) Χαρακτηρισµός νερού 0-75 Μαλακό Μέτρια σκληρό Σκληρό >300 Πολύ σκληρό

11 Μέθοδος µέτρησης Μέθοδος ογκοµέτρησης µε EDTA Υπολογισµός σκληρότητας Σκληρότητα = (V ml EDTA) x 1000 V ml δείγµατος Παρατηρήσεις 1. Το EDTA δινάτριο άλας του αιθυλοδιάµινοτετραοξικού οξέος ΗΟΟC-CH 2 CH 2 -COONa N-CH-CH-N HOOC-CH 2 CH 2 -COONa 2. Το δισκίο MERCK περιέχει το δείκτη Εriochrome Black T καθώς και κατάλληλο ρυθµιστικό µείγµα.

12 3. Εξεύρεση παροδικής και µόνιµης σκληρότητας Αν Αλκαλικότητα < Ολικής σκληρότητας Παροδική σκληρότητα = Αλκαλικότητα Μόνιµη σκληρότητα = Ολική - Παροδική σκληρότητα Αν Αλκαλικότητα >= Ολικής σκληρότητας Παροδική σκληρότητα = Ολικής σκληρότητας Μόνιµη σκληρότητα = 0