Лабораторная работа № 3. Определение общей солености воды
Природные воды всегда содержат различные растворённые соли. Их количественный и качественный состав определяет минерализацию (содержание) воды и зависит от многих внешних факторов.
При концентрации солей до 1 г/л (или до 0,1%) вода считается пресной, до 25 г/л (до 2,5%) – солоноватой, более 25 г/л (более 2,5%) – соленой.
К пресным водам относятся речные, озёрные, почвенные, артезианские и ключевые воды. Они содержат от 5 до 1000 мг/л солей, состоящих в основном из карбонатов (до 80 %). Наименее минерализованы воды прудов и озер.
Минеральный состав соленых вод чрезвычайно разнообразен. Ниже приведены средние значения содержания солей в морской воде (г/л):
| Балтийское море | 7,5 |
| Черное море | 18,0 |
| Северное море | 32,8 |
| Тихий океан | 33,6 |
| Атлантический океан | 36,0 |
| Средиземное море | 39,4 |
| Красное море |
В природной соленой воде распространен хлорид-ион, т. к. хлориды хорошо растворимы в воде. Так, растворимость хлорида натрия составляет 360 г/л, хлорида магния – 545 г/л. Наличие преобладающего количества хлорида натрия в воде вызвано вымыванием поваренной соли (и некоторых других хлоридов) из соленых почв, а также попаданием в воду различных бытовых и сточных вод.
Наряду с хлоридами в природных водах распространены сульфаты. Сульфат ион попадает в воду при растворении осадочных пород, в состав которых входит гипс, а также с промышленными стоками. В реках и озерах содержание сульфат-иона незначительно и обычно колеблется в пределах 60 – 100 мг/л. Примерный состав растворенных в морской воде солей следующий (%):
| Хлорид натрия (NaCl) | 83,67 |
| Хлорид магния (MgCl2) | 8,5 |
| Сульфат магния (MgSО4) | 3,6 |
| Сульфат кальция (CaSO4) | 4,2 |
| Хлорид кальция (СаС12) | 0,03 |
Своеобразен состав солей, растворенных в так называемых минеральных водах, которые используются в лечебных целях. Они разделяются по составу на соленые, щелочные, горькие, железистые, газовые и серные. По количественному содержанию солей они относятся к солоноватым.
В соленых водах наблюдается прямолинейная корреляция между концентрацией солей (г/л) и величиной удельной электропроводности (ом-1 · см-1).
Измеряя удельную электропроводность морской воды, по графику можно приблизительно определить содержание солей. Для более точной характеристики концентрации солей используется объемный метод определения обшей солености воды, пригодный для анализа всех видов природных вод.
Общая соленость (X, мг-экв/л) равна сумме величин некарбонатной солёности (S) и свободной щёлочности (m):
X = S + m
Величина общей солености включает все присутствующие в воде анионы. Некарбонатная солёность является концентрацией всех присутствующих в природных водах анионов (иногда даже органических), кроме гидрокарбонат – НСО3-, карбонат – СО22- гидроксид – ОН- ионов. Наличие последних определяет свободную щелочность природных вод. Общая щелочность обусловлена наличием гидроксид-, гидрокарбонат-, карбонат- ионов, а также наличием солей, образованных сильными основаниями и слабыми кислотами.
Экспериментальная часть
Опыт 1. Определение некарбонатной солёности.
Пробу воды объёмом 100 мл отфильтруемте от взвешенных веществ и
пропустите через колонку с катионитом. Отмерьте пипеткой 20 мл полученной умягченной воды и перенесите в коническую колбу. В эту же колбу прибавьте 2 – 3 капли индикатора метилового оранжевого и оттитруйте 0,1 н раствором гидроксида натрия до изменения окраски раствора от красной до оранжевой. Определите по шкале бюретки объем раствора гидроксида натрия (V), израсходованный на титрование, и рассчитайте некарбонатную соленость по формуле:
S = V(NaOH) · CH(NaOH) · 1000 / 20,
где S – некарбонатная соленость, мг-экв/л;
V(NaOH) – объем 0,1 н раствора NaOH, израсходованный на титрование, мл;
СН(NaOH) – молярная концентрация эквивалента раствора NaOH, моль/л;
20 – объем взятой исследуемой воды.
Опыт 2. Определение свободной щёлочности.
В коническую колбу налейте пипеткой 20 мл воды, прибавьте 2 – 3 капли индикатора метилового оранжевого и оттитруйте 0,1 н раствором соляной кислоты до изменения окраски раствора от желтой до розовой. Рассчитать щёлочность по формуле:
m = V(HCl) · CH(HCl) · 1000 / 20,
где m – свободная щелочность, мг-экв/л;
V(HCl) – объем 0,1 н раствора НСl, израсходованный на титрование, мл;
СН(HCl) – молярная концентрация эквивалента раствора НСl, моль/л;
20 - объем взятой исследуемой воды.
Рассчитайте общую солёность воды как сумму некарбонатной солености и щелочности и сделайте вывод, исходя из содержания солей, к какому типу вод относится исследуемая вода.