Trong nước thiên nhiên, nước sinh hoạt và nước thải, các ion canxi và magie là những ion có hàm lượng lớn. Các ion đó là những ion chủ yếu gây nên độ cứng của nước (xem phần xác định độ cứng).
Để xác định hàm lượng của canxi, magie trong nước sinh hoạt, nước uống, các loại nước bề mặt và nước thải, người ta thường dùng phương pháp chuẩn độ complexon,dùng complexon III (Trion B).
Canxi complexonat bền hơn Magie complexonat. Khi pH của dung dịch nằm trong khoảng 12-13, canxi complexonat bền vững, trong khi đó Magie complexonat bị phá hủy vì Magie bị kết tủa dưới dạng Mg(OH)2. Do đó, có thể chuẩn độ canxi trong môi trường của NaOH hoặc KOH có pH = 12-13, dùng chất chỉ thị màu kim loại thích hợp với nó là Murexit.
Murexit là muối anion của axit pupuric tạo phức càng cua màu đỏ với canxi, phức này kếm bền hơn so với phức của canxi với complexon. Khi chuẩn độ tại điểm tương đương, trong môi trường nói trên, chất chỉ thị chuyển từ màu đỏ sang màu tím.
Nếu hàm lượng của cacbonat trong nước cao, khi chuẩn độ kết tủa canxi cacbonat có thể khó tan hoặc tan chậm ngay cả khi lắc mạnh bình chuẩn độ. Trong
trường hợp này, trước khi chuẩn độ, cần thêm vào dung dịch NaOH..tạo.... ?(1 dòng) lượng dư bằng NaOH.
Ion PO43- với hàm lượng vượt quá 75mg/l, ngăn cản sự chuẩn độ canxi. Để loại trừ ảnh hưởng của nó, chỉ cần pha loãng mẫu nước.
Các ion kim loại khác như đồng (trên 2mg/l), sắt (II) và (III) (trên 20mg/l), mangan (10mg/l), chì, kẽm, nhôm (trên 5mg/l) đều gây cản trở việc chuẩn độ canxi. Để loại trừ ảnh hưởng của chúng, người ta thêm dung dịch KCN vào mẫu nước trước khi chuẩn độ (xem mục xác định độ cứng).
Sau khi đã xác định được hàm lượng canxi trong nước, tiến hành chuẩn độ tổng số canxi và magie bằng complexon trong môi trường hỗn hợp đệm có pH =10, dùng ETOO làm chất chỉ thị (xem phần xác định độ cứng), từ đó tính được hàm lượng của magie.
Dụng cụ hóa chất :
Tất cả các dung dịch đều được pha trong nước cất hai lần đựng trong bình bằng PE.
Dung dịch NaOH 1M.
Dung dịch đệm amoniac-amoni chlorua có pH=10.
Chất chỉ thị ET-OO, các hóa chất trên đã có ở phần xác định độ cứng.
Chất chỉ thị Murexit, dạng rắn trong NaCl. Trộn 0.2g murexit với 100g NaCl đã được xấy khô, nghiền nhỏ, mịn hỗn hợp trong cối thủy tinh sạch. Đựng hỗn hợp chất chỉ thị trong lọ thủy tinh có nút mài nhám.
Complexon III, dung dịch 0.05%. Xem phần xác định độ cứng. Xác định canxi :
Cho mẫu nước cần chuẩn vào bình nón dung tích 250ml, thể tích mẫu nước được lấy như thế nào đó để nó không chứa quá 15mg Ca. Dùng nước cất để pha loãng thành 100ml, nếu cần thiết. Nếu mẫu nước chứa axit cần trung hòa bằng dung dịch NaOH đến môi trương trung tính (thử bằng giấy chỉ thị pH tổng hợp). Nếu mẫu nước có độ kiềm cao hơn 6mđlg/l cần thêm vào lượng tương đương dung dịch HCl 0.1N, đun sôi dung dịch và để nguội. Sau đó thêm vào 2ml NaOH 2M và
một ít chỉ thị. Chuẩn độ từ từ bằng dung dịch chuẩn complexon III cho đếm khi chất chỉ thị chuyển từ màu hồng sang tím.
Tính toán kết quả :
Hàm lượng canxi được tính bằng công thức : X=(a*200)/V, mh/l ;
Trong đó: a-thể tích dung dịch chuẩn complexon III 0.05M đã tiêu tốn khi chuẩn độ, ml; V-thể tích mẫu nước lấy để chuẩn độ, ml.
Xác định magie;
Sau khi đã xác định canxi như trên, tiến hành chuẩn độ tổng số canxi và Magie ở pH khoảng 10, dùng chất chỉ thị ET-OO. Khi đã biết lượng complexon, đã tiêu tốn để chuẩn độ canxi, từ lượng đã dùng để chuẩn độ tổng số, dễ dàng tính được lượng đã tác dụng với magie.
Lấy vào bình nón dung tích 250ml một thể tích nước đúng bằng thể tích nước đã được lấy để chuẩn độ canxi. Xử lý mẫu như đã làm với khi chuẩn độ canxi (cho đến sôi và để nguội). Thêm vào 5ml dung dịch đậm amoniac-amoni clorua và một lượng nhỏ chất chỉ thị ET-OO. Chuẩn độ từ từ bằng dung dịch complexon III 0.05M cho đến khi chất chỉ thị chuyển từ màu đỏ sang màu xanh biếc có ánh hồng. Nếu trong mẫu nước có chứa lượng đáng kể sắt (III), đồng (II),... sự chuyển màu của chất chỉ thị sẽ không rõ ràng. Trong trường hợp đó cần tiến hành chuẩn độ lại, lấy mẫu nước khác và trước khi thêm chất chỉ thị vào cần thêm vào 0.25- 0.5g KCN rắn để che các ion cản. Sau đó thêm chất chỉ thị vào và chuẩn độ magie.
Tính kết quả :
Hàm lượng Magie được tính theo công thức :
Y= [(V1-V2)*0.05*24.31]/ V, mg/l ; Trong đó:
V1: thể tích dung dịch EDTA 0.05M đã chuẩn độ canxi, ml;
V2: thể tích dung dịch chuẩn EDTA 0.05M đã chuẩn độ tổng số canxi và magie, ml;
V: thể tích mẫu nước đã chuẩn độ, ml.
4.9. ĐỒNG
Hàm lượng của đồng trong các loại nước thiên nhiên và trong các nguồn nước sinh hoạt thường không lớn lắm, dao động trong khoảng từ 0.001mg đến 1mg trong 1l nước. Trong nước, đồng thường tồn tại dưới các dạng cation hóa trị II hoặc dưới dạng các ion phức với xianua, tactrat,...
Để xác định đồng trong nước, người ta thường dùng phương pháp trắc quang với thuốc thử hữu cơ dietyl-dithiocacbamat (DDC). Để xác định đồng trong nước thải có hàm lượng đồng không nhỏ, thường dùng phương pháp cực phổ là phương pháp có độ nhạy thấp hơn nhưng thích hợp với loại nước này, vì phương pháp cho phép xác định đồng trong dung dịch chứa nhiều ion kim loại khác.
Đối với các loại nước sạch, có hàm lượng đồng rất nhỏ, có thể dùng phương pháp điện hóa hiện đại như cực phổ hỗn hống hoặc von-ampe hòa tan dùng cực rắn đĩa quay là những phương pháp có độ nhạy cao. Khi dùng phương pháp đó, trong đa số trường hợp có thể xác định trực tiếp đồng không cần phải làm giàu hoặc cô cạn một thể tích lớn mẫu nước.