Stanovení koncentrace Ca 2+ a tvrdost vody

Transkript

1 Laboratorní úloha B/4 Stanovní koncntrac Ca 2+ a tvrdost vody Úkol: A. Stanovt koncntraci iontů Ca 2+ v mg/l v vzorku a určt tvrdost vody. Pomocí indikátoru a barvného přchodu stanovt bod kvivalnc (hodnota pro výpočt koncntrac roztoku). Vypočtět koncntraci iontů Ca 2+ v mg/l v vzorku a určt tvrdost vody (vztah pro výpočt koncntrac j uvdn v části Zpracování xprimntálních dat této úlohy. Provďt rozbor možných vlivů ovlivňujících přsnost Vašho měřní a výsldků. B. Vypočtět hmotnost Na 3 PO 4 potřbného k změkční (tj. odstranění Ca 2+ iontů) 3 m 3 vody, jjíž vzork byl dodán. Vápnaté ionty s odstraní vysrážním přídavkm fosforčnanu sodného. Za přdpokladu, ž vápník j v vodě v formě Ca(HCO 3 ) 2, probíhá rakc podl rovnic: 3 Ca(HCO 3 ) Na 3 PO 4 Ca 3 (PO 4 ) NaHCO 3. Fosforčnan musí být dávkován v přbytku tak, aby zbytková koncntrac fosforčnanu v změkčné vodě byla c mv Na3PO4 = 10 mg/l. Přdpokládjt, ž za daných podmínk byla dosažna zbytková koncntrac vápnatých iontů 2,86 mg Ca 2+ /l, tj. c mv Ca(HCO3)2 = 11,568 mg/l. A. Stanovní koncntrac Ca 2+ a tvrdost vody Stanovní koncntrac Ca 2+ Stanovní koncntrac Ca 2+ vápníkového komplxu. z o l atorní ú r vod d k labo a Zadání: Stanovní koncntrac iontů Ca 2+ v mg/l v vzorku. Urční tvrdosti vody. Princip úlohy: titrací Komplxonm III s barvnou indikací přchodu Tvrdost vody Tvrdost vody s udává v tzv. stupních tvrdosti. Hodnoty odpovídající 1 stupni tvrdosti jsou v různých zmích různé. U nás s běžně používají němcké stupně tvrdosti s označním 0 N. 1 němcký stupň tvrdosti ( 0 N) j dfinován jako množství 10 mg CaO v 1000 cm 3 vzorku vody, tj. 1 mg CaO v 100 cm 3 vzorku. Ná Klasifikac vody podl tvrdosti ( 0 N): vlmi měkká měkká střdně tvrdá tvrdá značně tvrdá Pracovní postup: 1/5

2 Do titrační baňky s odměří odměrným válcm 100 cm 3 vzorku vody. Přidá s 5 cm 3 1 M roztoku NaOH (1 M NaOH = c nv NaOH = 1 mol.dm -3 ) a na špičku nož indikátoru (Murxid). Roztok s zbarví růžově (vytvořil s komplx vápníkových iontů s indikátorm). Ihnd s titruj Komplxonm III. Titrac j skončna v okamžiku, když s posldní kapkou přidávaného Komplxonu III z byrty, původně růžový roztok zbarví v intnzívně fialový (vytvořní komplxu vápníkových iontů s Komplxonm III). Výpočt: 1. Spotřba odměrného roztoku Komplxonu III : Např.: Orintační titrac : 6,1 cm 3 Přsná titrac 1) 5,8 cm 3 2) 5,7 cm 3 průměrná spotřba = 5,75 cm 3 c mv Ca 2 + = z n í ú lo 2. Koncntrac Ca 2+ 1 cm 3 odměrného roztoku Komplxonu III odpovídá 1,43 mg Ca 2+. Výpočt hmotnostně objmové koncntrac vápnatých iontů Ca 2+ c mv Ca2+ : ator Ca V vzork c mv Ca2+ [mg/l] - hmotnostně objmová koncntrac vápnatých iontů Ca 2+ V kv [cm 3 ] - spotřba odměrného roztoku v bodě kvivalnc V vzork [l] - objm vzorku - roztoku o nznámé koncntraci vápnatých iontů Ca 2+ Ca2+ [mg/cm 3 ] - kvivalnt odměrného roztoku Komplxonu III pro Ca 2+ 1 cm 3 odměrného roztoku Komplxonu III odpovídá 1,43 mg Ca 2+ Ca2+ = 1,43 mg/cm labor V kv 3. Tvrdost dl němckých stupňů tvrdosti ( k 0 N) : 1 cm 3 odměrného roztoku Komplxonu III odpovídá 2,00 mg CaO. 1 0 N 10 mg CaO v 1000 cm 3 vzorku. Výpočt tvrdosti vody dl němckých stupňů ( N) : N = 1 10 d o v V Ná CaO V vzork kv N [-] - stupň tvrdosti V kv [cm 3 ] - spotřba odměrného roztoku v bodě kvivalnc V vzork [l] - objm vzorku CaO [mg/cm 3 ] - kvivalnt odměrného roztoku Komplxonu III pro CaO 1 cm 3 odměrného roztoku Komplxonu III odpovídá 2,00 mg CaO CaO = 2 mg/cm 3. Zdroj chyb: 1. Npřsné odměřní objmu vzorku. 2/5

3 2. Subjktivní stanovní barvného přchodu indikátoru. 3. Ndokonalé promíchání roztoku. Závěr Koncntrac Ca 2+ v vzorku č mg/l Tvrdost H 2 O v vzorku č N klasifikac:... B. Výpočt množství Na 3 PO 4 Pozn. Změkčování vody Přítomnost vápnatých iontů Ca 2+ v vodě j v řadě případů nžádoucí. Např. v tplných zařízních j nžádoucí z důvodu tvorby kotlního kamn, ktrý ngativně ovlivňuj přnos tpla a můž způsobit havárii zařízní. Jdním z způsobů, jak odstranit Ca 2+, j vysrážt ionty v formě nrozpustné sražniny přídavkm vhodného činidla. Vzniklá sražnina s pak odstraní sdimntací nbo filtrací nbo odkalním. o z Zadání: Vypočtět hmotnost Na 3 PO 4 potřbného k změkční (tj. odstranění Ca 2+ iontů) 3 m 3 vody o koncntraci Ca 2+ iontů zjištěné v části A. protokolu. Vápnaté ionty s odstraní vysrážním přídavkm fosforčnanu sodného. Za přdpokladu, ž vápník j v vodě v formě Ca(HCO 3 ) 2, probíhá rakc podl rovnic: 3 Ca(HCO 3 ) Na 3 PO 4 Ca 3 (PO 4 ) NaHCO 3. Fosforčnan musí být dávkován v přbytku tak, aby zbytková koncntrac fosforčnanu v změkčné vodě byla c mv Na3PO4 = 10 mg/l. Přdpokládjt, ž za daných podmínk byla dosažna zbytková koncntrac vápnatých iontů 2,86 mg Ca 2+ /l, tj. zbytková koncntrac Ca(HCO 3 ) 2 c mv Ca(HCO3)2 = 11,568 mg/l. ratorní úl abo á v o d k l Postup: Provďt látkovou a hmotnostní bilanci nutralizac pomocí součinitl rozsahu rakc. Jinak provdný výpočt bud vrácn!!!! Nzapomňt uvést výpočtové přdpoklady, ktré při výpočtu udělát!!!!! Návod: 1 mg Ca 2+ 24, mmol Ca 2+ 24, mmol Ca(HCO 3 ) 2 4,0448 mg Ca(HCO 3 ) 2 Závěr Hmotnost Na 3 PO 4 potřbného k změkční... m 3 vody:...kg. N Litratura: Kolářová, H., Šulc, R., Šdivý V.: Základy fyzikální chmi. ČVUT /5

4 C. Forma a obsah laboratorního protokolu Protokol bud složn z 3 částí: Titulní list. Část A. Laboratorní protokol. Část B. Výpočtová část. Vdní protokolu a jho grafická úprava má určitou přdpsanou formu a obsah, ktré musí být dodržny. V případě, ž přdpsaná forma nbud dodržna, bud protokol vrácn k přpracování!!!!!!. 1. Titulní list Na prvním listě bud: A. Evidnční štítk Jméno Splnění podmínk: (vyznačí cvičící): Řádný trmín kz: B. Štítk protokolu í úloz Evidnční číslo ČVUT.... á vod o k laborato r n.... Opravný trmín kz: 2. Část A. Laboratorní protokol Část A. Laboratorní protokol bud obsahovat: 1. Názv úlohy 2. Zadání 3. Princip měřní 4. Přístroj 5. Schéma aparatury 6. Pracovní postup 7. Zpracování xprimntálních dat 8. Závěr Závěr má obsahovat zjištěné výsldky, vlastní zhodnocní prác, potíž při práci a chyby, ktrými můž být prác zatížna. N Kroužk... Podpis:... Datum měřní:... Úkol: Stanovní koncntrac Ca 2+ a tvrdost vody Číslo úlohy : B/4 Výsldk úlohy: Vzork č.:... Koncntrac Ca 2+...mg/l Tvrdost H 2 O... N klasifikac:... Hmotnost Na 3 PO 4 potřbného k změkční... m 3 vody:...kg 4/5

5 3. Část B. Výpočtová část Část B. Výpočtová část bud obsahovat: 1.Zadání 2. Výpočtové přdpoklady 3. Vlastní výpočt 4. Závěr Závěr bud obsahovat požadovaný vypočtný výsldk. Další podrobnosti o formě a obsahu protokolu uvdny dtailněji v matriálu Forma a obsah laboratorního protokolu. Sznam H- vět (nbzpčnost ; dřív R věty) H290 H314 S 22 S 24/25 atorní úl o z D. Klasifikac použitých látk a bzpčnostní pokyny: Hydroxid sodný (roztok) NaOH H314 H290 Komplxon III C 10 H 14 N 2 Na 2 O 8.2H 2 O podl CLP nklasifikována R 22 36/37/38 Murxid C 8 H 8 N 6 O 6 podl CLP nklasifikována r Návo v d k a b o - můž být korozivní pro kovy - způsobuj těžké polptání kůž a poškozní očí lr 22 - zdraví škodlivá při požití R 36/37/38 - dráždí oči, dýchací orgány a pokožku Sznam P-vět (pokyny pro bzpčné zacházní ; dřív S věty) P280 - používjt ochranné rukavic/ochranné brýl/obličjový štít P310 - okamžitě voljt toxikologické informační střdisko nbo lékař - nvdchujt prach - jdovatá při styku s pokožkou a při požití Sznam kombinací P vět P P280 P310 P S 22 24/25 Při zasažní očí: Několik minut opatrně vyplachujt vodou. Vyjmět kontaktní čočky, jsou-li nasazny a pokud j lz vyjmout snadno. Pokračujt v vyplachování. 5/5