PHẦN V : KHOÁNG
8 cứng tổng hợp
53
Việc xác định độ cứng tổng cộng của nước được thực hiện theo phương pháp chuẩn độ Complexon.
8.1 Nguyên tắc
Trong môi trường pH=10 ion Ca2+
và Mg2+
sẽ kết hợp với thuốc thử EDTA (Ethylene DiamineTetra-acetic Acid) (EDTA - Ký hiệu Na2H2Y ) hình thành phức chất bền vững, không màu Calcium hay Magnesium ethylene diamine tetraacetate. Eriochrome black T (C20H13O7N3SNa) được sử dụng làm chất chỉ thị để xác định điểm tương đương. Eriochrome black T kết hợp với ion Ca2+
và Mg2+ hình thành phức chất khơng bền vững có màu hồng của rượu vang. Khi dùng EDTA chuẩn độ, các ion
Ca2+
và Mg2+
sẽ kết hợp với EDTA hình thành phức chất bền vững, khơng màu, và khi có Eriochrome black T tự do, dung dịch có màu xanh lơ .
M2+
+ M-Eriochrome black T + Na2H2Y = Na2MY + 2H+
+ Eriochrome black T
(Màu hồng rượu vang) (màu xanh lơ)
Trong quá trình chuẩn độ ion Ca2+
và Mg2+
bằng Na2H2Y ln giải phóng ra 2 ion H+
, phần nào làm acid hóa mơi trường, do đó trong q trình chuẩn độ phải cho dung dịch đệm vào mơi trường để pH của môi trường không đổi trong suốt quá trình chuẩn độ, dung dịch đệm thường là NH4OH, NH4Cl.
Nếu trong mẫu nước có chứa một lượng đáng kể ion Fe3+
, Cu2+
, Ni2+
,... thì sự chuyển màu của chất chỉ thị sẽ không rõ ràng, nên cần phải che những ion này
trước khi chuẩn độ bằng cách dùng các ion CN-
hoặc S2-
để che các cation đó.
Thuốc thử:
Dung dịch Na2H2Y (EDTA) tiêu chuẩn 0,1N:
54
Cách 1: Hòa tan 18,612 g EDTA (C10H14O8N2Na2.2H2O) (sau đó sấy ở 80o C, để nguội trong bình hút ẩm) trong 400mL nước cất sau đó pha lỗng thành 1000mL.
o Nếu khơng có muối C10H14O8N2Na2.2H2O ta có thể pha từ acid tự do C10H14O8N2, cách pha như sau: Hòa tan 14,6 g C10H14O8N2 và 4,5 g NaOH trong khoảng 400 mL nước cất khuấy đều cho các hóa chất hịa tan hồn tồn, để nguội tới nhiệt độ phịng, sau đó dùng nước cất pha loãng thành 1000mL, dung dịch này sau khi pha loãng xong phải chuẩn độ lại bằng dung dịch NaCO3 tiêu chuẩn 0,1ppm để biết nồng độ chính xác của dung dịch. Cách tiến hành như sau: Dùng buret 10mL dung dịch CaCO3 tiêu chuẩn 0,1ppm, cho vào bình tam giác bình tam gác 250mL, tiếp tục cho vào 90 mL nước cất (2 lần cất) và 2mL dung dịch đệm pH=10 lắc đều, dung dịch có màu hồng rượu vang, dùng dung dịch Na2H2Y mới pha ở trên chuẩn độ trên từ cho đến khi dung dịch chuyển từ màu hồng rượu vang sang màu xanh lơ thì dừng lại, ghi thể tích dung dịch Na2H2Y đã sử dụng. Điều
chỉnh nồng độ dung dịch Na2H2Y cho chính xác bằng biểu thức: V1N1 = V2N2.
Các h 2: Pha loãng 1 ống Na2H2Y (EDTA) 0,1N với nước cất thành 1000mL
o Dung dịch Na2H2Y 0,01N: lấy 50mL dung dịch Na2H2Y 0,1N dùng nước cất pha loãng thàng 500mL.
o Dung dịch pH=10: Hòa tan 6,7g NH4Cl trong 57mL NH4OH đậm đặc (d=0,91) sau đó dùng nước cất pha lỗng thành 100mL tiếp tục cho tiếp 1mL dung dịch MgSO4 0,05N và 0,5mL dung dịch Na2H2Y 0,1N lắc đều.
o Dung dịch CaCO3 tiêu chuẩn 0,1N: Hòa tan 5 gam CaCO3 trong vài giọt dung dịch HCl 1:1, pha loãng với nước cất thành 200mL, đun sôi 5-10 phút, dùng dung dịch NH4OH điều chỉnh pH của mơi trường về bằng 7 sau đó pha lỗng với nước cất thành 1000mL.
55
o Dung dịch MgSO4 0,05N: Hòa tan 1,232g MgSO4.7H2O trong một ít nước cất, sau đó pha lỗng thành 100mL.
o Chỉ thị Eriochrome black T: Lấy 100g NaCl tinh khiết phân tích đem rang hoặc sấy khơ ở 110o
C, để nguội nghiền mịn bằng cối chài thủy tinh sạch. Cân 0,5g chỉ thị Eriochrome black T cho vào 100g NaCl trên trộn đều và nghiền mịn, cho vào lọ nâu đậy nắp kín.
8.2 Tiến hành
- Trước khi tiến hành cần điều chỉnh pH của mẫu nước về bằng 7-8, sau đó tiến hành phân tích theo các bước sau:
- Dùng ống đong 100mL, đong 100mL mẫu nước đã điều chỉnh về 7-8 cho vào bình tam giác 250mL, tiếp tục cho vào 2mL dung dịch đệm pH=10, và một lượng nhỏ chỉ thị Eriochrome black T (một nhóm bằng hạt đậu), lắc đều nếu có ion Ca2+
, Mg2+
trong mẫu nước sẽ có màu hồng rượu vang.
- Dùng dung dịch Na2H2Y 0,01N chuẩn độ từ từ cho đến khi dung dịch chuyển từ màu hồng rượu vang sang màu xang lơ thì dừng lại, ghi thể tích dung dịch Na2H2Y 0,01N đã sử dụng V. Làm lại như trên lần nữa để lấy giá trị V trung bình.
- Sự chuyển màu khơng rõ, tức là trong dung dịch có các ion cản như: Fe3+
, Cu2+
thì cần tiến hành chuẩn độ lại với mẫu nước khác và cách tiến hành như sau: Sau khi cho 2mL dung dịch đệm pH=10 vào mẫu nước ta cần thêm vào 1mL dung dịch KCN 5% để che các ion cản, sau đó mới thêm chất chỉ thị vào và tiến hành chuẩn độ như trên.
V x N
Độ cứng tổng hợp (mg CaCO3/L) = x 50 x 1000 VM
Trong đó: V – thể tích dung dịch Na2H2Y (ml) dùng để chuẩn độ N – Đương lượng của dung dịch Na2H2Y đã sử dụng
56
VM – thể tích mẫu nước đem đi chuẩn độ