Визначення вільної карбонатної кислоти

Теоретичний вступ

Карбон(VI) оксид (вуглекислий газ) знаходиться у воді, головним чином, у вигляді розчинних молекул газу. Однак, частина їх (≈1%) реагує з водою, утворюючи карбонатну кислоту:

L

(СО₂ + Н₂СО₃) – це вільна карбонатна кислота.

Вміст вільної карбонатної кислоти в природних водах дуже різноманітний – від декількох десятих до 2-3 тис.мг/л . Найменший вміст спостерігається в морях, солоних озерах, найбільший – в підземних і забруднених стічних водах. В річках і озерах концентрація вільної карбонатної кислоти рідко перевищує 20-30 мг/л.

При низьких значеннях рН (рН<4,2) у воді є практично тільки вільна карбонатна кислота.

Вільну карбонатну кислоту у воді визначають титруванням проби води 0,1н. розчином натрій карбонату (Na₂CO₃) в присутності індикатора фенолфталеїну до появи незникаючого впродовж 2-3 хвилин рожевого забарвлення. При цьому відбувається реакція, яку можна представити рівнянням

СО₂ + Н₂О + Na₂CO₃ L 2NaHCO₃.

Рожеве забарвлення з фенолфталеїном дає розчин натрій карбонату. Поява рожевого забарвлення свідчить про те, що додана надлишкова крапля натрій карбонату і вільної карбонатної кислоти у воді вже немає.

Експериментальна частина

До 100 мл досліджуваної води додають 2-3 краплі фенолфталеїну, а потім титрують 0,1н. розчином натрій карбонату до слабкорожевого забарвлення. Титрування повторюють два рази. Другий раз титрують швидко, тому що вільна карбонатна кислота легко випаровується.

Кількість вільної карбонатної кислоти (обчислюють за формулою

(мг/л),

де V – об’єм 0,1н. Na₂CO₃, витраченого на титрування, мл; С_Н. – молярна концентрація еквівалента (нормальна концентрація) розчину Na₂CO₃; - об’єм досліджуваної води (мл); 22 – Ме(СО₂).

Результати дослідів представити в табличній формі за зразком:

№ з.п.	, мл	мл	СН. , Na2 СO3	XB, мг/л
Сер.

Запитання для самоконтролю

1. Що розуміють під вільною карбонатною кислотою?

2. При яких значеннях рН в природній воді міститься тільки вільна карбонатна кислота?

3. Який реактив використовують для визначення вільної карбонатної кислоти?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №16.

ВИЗНАЧЕННЯ ЗВ’ЯЗАНОЇ КАРБОНАТНОЇ КИСЛОТИ

Теоретичний вступ

Зв’язана карбонатна кислота входить до складу хімічних сполук (гідрогенкарбонатів та карбонатів) та міститься у воді у вигляді йонів НСО₃^- та СО₃^2-. Вміст СО₃^2- у природних водах дуже незначний внаслідок малої розчинності СаСО₃. Саме тому під зв’язаною карбонатною кислотою слід розуміти вміст гідрогенкарбонатів. При підвищенні рН (в інтервалі 4,2-8,3) у воді знаходяться в рівновазі вільна карбонатна кислота та гідрогенкарбонати. При рН 8,3-8,4 у воді присутні практично тільки гідрогенкарбонати. При рН>8,4 з’являються карбонат-йони, які перебувають в рівновазі з гідрогенкарбонатами. При рН>12 карбонат-йони – переважаюча форма.

Як вже відмічалось, при середніх значеннях рН найчастіше у воді містяться тільки гідрогенкарбонати. Їх визначають титруванням проби води хлоридною кислотою. Гідрогенкарбонати при цьому перетворюються в хлориди

Са(НСО₃)₂ + 2НС1 = СаС1₂ + 2Н₂О + 2СО₂ .

Експериментальна частина

В конічну колбу відбирають піпеткою або мірною колбою 100 мл досліджуваної води, додають декілька крапель розчину метилоранжу і титрують 0,1н. розчином хлоридної кислоти до переходу забарвлення з жовтого в рожеве.

Кількість зв’язаної карбонатної кислоти визначають за формулою

(мг/л),

де V – об’єм мл 0,1н. НС1, витраченого на титрування, мл; С_Н. –молярна концентрація еквівалента (нормальна концентрація) розчину НС1; - об’єм досліджуваної води (мл); 22 – Ме(СО₂).

Результати дослідів представити в табличній формі за зразком:

№ з.п.	, мл	VHC1, мл	СН., НС1	ХЗB, мг/л
Сер.

Запитання для самоконтролю

1. В якому інтервалі рН у природних водах знаходяться в рівновазі вільна карбонатна кислота та гідрогенкарбонати?

2. При яких значеннях рН у воді містяться тільки гідрогенкарбонати?

3. В якому інтервалі рН гідрогенкарбонати знаходяться в рівновазі з карбонатами?

4. При яких значеннях рН переважаючою формою є карбонат-йони?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №17.