tvrdoca vode

I. AUDITORNA VJEŽBA-200506

Kolegij VODA ,GORIVO I MAZIVO 1

TVRDOĆA VODE

Tvrdoća vode može se izraziti na više načina, a s ciljem mjerenja i uspoređivanja voda različitih tvrdoća često se koriste stupnjevi tvrdoće (njemački, francuski i engleski). Kod nas je najzastupljeniji njemački stupanj (°nj) koji se definira kao ona tvrdoća vode koja u jednoj litri ima otopljeno 10 mg CaO. Od 1.1.1978. god. tvrdoća vode se iskazuje jedinicom mmol/l. Ekvivalentna težina (Et) nekog kemijskog elementa ili spoja je molarna masa podijeljena s brojem aktivnih valencija, tj.:

, gdje je M – molarna masa izražena u mg/mmol, a v – valencija atoma.

Odnosi među jedinicama:

1 mmol/l ................................................................56 mg CaO/l 1 mval/l..................................................................28 mg CaO/l 1onj........................................................................10 mg CaO/l 1of ................................................10 mg CaCO3/l=5,6 mg CaO/l 1 ppm CaCO3................................1 mg CaCO3/l =0,56 mg CaO/l

1 mmol/l ≡ 2mval/l - za dvovalentne katione 1 mmol/l ≡ 1mval/l - za jednovalentne katione

1 mmol/l = M mg/l 1 mval/l = Et mg/l

1 mval/l ≡≡≡≡ 2,8 onj ≡≡≡≡ 5 of ≡≡≡≡ 50 ppm CaCO3 1°°°°nj = 1/2,8 mval/l = Et/2,8 mg/l

ZADACI:

1) Koja koncentracija MgO odgovara tvrdoći od 1°nj?

Et(MgO) = 40,304/2 = 20,152 mg/mval 1°nj = Et /2,8 = 20,152 mg MgO/mval.1/2,8 mval/l = 7,2 mg MgO/l

Vrste tvrdoće vode KARBONATNA Ko OSTATNA Oo KALCIJEVA Cao MAGNEZIJEVA Mgo

Ca(HCO3)2 CaSO4 Ca(HCO3)2 Mg(HCO3)2 Mg(HCO3)2 Mg SO4 CaCO3 MgCO3

CaCO3 CaCl2 CaCl2 MgCl2 MgCO3 MgCl2 CaSiO3 MgSiO3 NaHCO3 CaSiO3 CaSO4 MgSO4

MgSiO3

vM

Et =

Ukupnu tvrdoću (U°°°°) sačinjavaju sve kalcijeve i magnezijeve soli sadržane u vodi, tj. ne samo one koje su vezane na ugljičnu kiselinu u obliku bikarbonata već i one koje su vezane na sumpornu, solnu, dušičnu i kremičnu kiselinu. Suma svih tih kalcijevih i magnezijevih soli daje nam ukupnu tvrdoću vode izraženu u mg CaO/L.

Karbonatnu tvrdoću (K°°°°) sačinjavaju kalcijevi i magnezijevi bikarbonati i karbonati kao dio ukupne tvrdoće, a izražava se također u mg CaO/l, tj. u °nj, mval/L itd. Bikarbonati (HCO3

-) su vrlo nepostojani i u topivoj su formi tako dugo dok se u vodi nalazi odgovarajuća količina ugljične kiseline, tzv. pripadajući CO2. Uklonimo li, na primjer iskuhavanjem vode, izvjestan dio pripadajućeg CO2 dolazi do raspadanja bikarbonata i nastali karbonati se istalože prema sljedećim jednadžbama:

Ca(HCO3)2 CaCO3↓↓↓↓ + CO2↑↑↑↑ + H2O

Mg(HCO3)2 MgCO3↓↓↓↓ + CO2↑↑↑↑ + H2O

Stoga se karbonatna tvrdoća prije nazivala i prolaznom tvrdoćom dok se tvrdoća koja ostaje i nakon kuhanja zvala stalnom tvrdoćom.

Ostatnu tvrdoću (O°°°°) čine preostale kalcijeve i magnezijeve soli, tj. sulfati, kloridi, nitrati i silikati, a izražava se također u mg CaO/L, tj. stupnjevima njemačkim. Ona se obično izračunava iz razlike ukupne i karbonatne tvrdoće. Relacija

Uo = Ko + Oo = Cao + Mgo

vrijedi ako voda ne sadrži otopljeni NaHCO3 !



2) Često se u izvješćima analize vode daju slijedeći podaci:

°nj mval/l ppm CaCO3

Kalcij u mg Ca2+/ 120 16,8 6 300 Magnezij u mg Mg2+/l 25,3 5,83 2,08 104,12 Kalij u mg K+/l 5,8 0,42 0,15 7,5 Natrij u mg Na+/l 10,1 1,23 0,44 22 Amonijak u mg NH4

+/l 0,45 0,07 0,025 1,25 Kloridi u mg Cl-/l 30,1 2,37 0,85 42,5 Sulfati u mg SO4

2-/l 25,01 1,46 0,52 26 Nitrati u mg NO3

-/l 3,8 0,17 0,061 3,05 Hidrogenkarbonati u mg HCO3

-/l 205 9,41 3,36 168 Prikažite izvješće u mval/l, °nj i ppm CaCO3!

Molekulske mase: Ca2+=40; Mg2+=24,3; K+=39; Na+=23; NH4

+=18; Cl-=35,5; SO4

2-=96; NO3-=62; HCO3

-=61; CO2 (HCO3

-)=44; CO2 (CO32-)=22 ⇒ ekvivalentne težine!

Relacije:

1 mval/l ≡≡≡≡ 2,8 onj ≡≡≡≡ 5 of ≡≡≡≡ 50 ppm CaCO3 1°°°°nj = 1/2,8 mval/l = Et/2,8 mg/l

Et = M/v 1mg/l = 1/Et mval/l ⇒ 120mg Ca2+/l = 120./20 = 6 mval/l = 16,8.°nj = 6.50 ppm CaCO3 = 300 ppm CaCO3, itd. 3) Potrebno je izračunati ostatnu i magnezijevu tvrdoću (izraziti u °nj) vode na temelju slijedećih podataka: "m"-alkalitet 3,7 mval/L Kalcijeva tvrdoća 8,4°f Ukupna tvrdoća 161 mgCaO/L 1 mval/l ≡≡≡≡ 2,8 onj ≡≡≡≡ 5 of ≡≡≡≡ 50 ppm CaCO3

"m"-alkalitet = K°°°°= 3,7 mval/L.2,8°nj/1 mval/L = 10,36 °nj Cao = 8,4°f = 8,4°f.2,8°nj/5°f = 4,7°nj U° = 16,1°nj U° = Cao+Mg° ⇒ Mg°°°° = U°- Cao = 16,1- 4,7 = 11,4 °°°°nj U° = K°+O° ⇒ O°°°°= U°- K° = 16,1 -10,36 = 5,74°°°°nj

p – alkalitet

određuje se titracijom 100 ml vode s

0,1 N HCl uz indikator fenolftalein (engl.

phenolphtalein), a izražava se utroškom

0,1 N HCl u ml.

Kada se ispitivanom uzorku doda p-

indikator, a voda ostane bezbojna, ona

sadrži samo bikarbonate.

Ako voda pocrveni (promijeni boju),

kemijska reakcija vode je lužnata

(pH >8,2). Tada se dodaje 0,1 N HCl do

promjene boje vode u bezbojnu.

Utrošeni mililitri solne kiseline

predstavljaju p – alkalitet u mval/l.

m – alkalitet

određuje se titracijom 100 ml vode s 0,1

N HCl uz inidikator metiloranž (engl.

methylorange), a izražava se ukupnim

utroškom 0,1 N HCl u ml.

Uzorku vode kome je određen p –

alkalitet doda se m-indikator. Voda

poprimi žutu boju (oboji se). Zatim se

doda 0,1 N HCl do promjene boje.

Utrošeni mililitri solne kiseline u ovoj

titraciji zbrojeni s utrošenim ml HCl u

prethodnoj titraciji daju m – alkalitet

izražen u mval/l.



4) Izračunajte O° i Mg° (u°nj) vode na temelju slijedećih podataka: "m"-alkalitet………………4,8 mval/L Kalcijeva tvrdoća Ca°…...153 ppm CaCO3 Ukupna tvrdoća U°………22,86 °f "m"-alkalitet = 4,8 mval/l. 2,8°nj/1 mval/l = 13,44°nj = K° Ca° = 153 ppm CaCO3 2,8°nj/50 ppm CaCO3 = 8,568 °nj U° = 22,86°f. 2,8°nj/5°f = 12,8°nj U° = Ca° + Mg° ⇒ Mg° = U° - Ca° = 12,8 - 8,568 = 4,232°nj O°= U° - K° = 12,8 – 13,44 < 0 !!⇒ K°> U° ! Komentar: Voda sadrži otopljeni NaHCO3!

tvrdoca vode

Documents