Ivóvíz savasságának meghatározása sav-bázis titrálással (SGM) I. Elméleti alapok: A vizek savasságát a savasan hidrolizáló sók és savak okozzák. A savasságot a semlegesítéshez szükséges erős bázis mennyiségével határozzuk meg. Megkülönböztetünk Összes savasságot és szabad savasságot. Az összes savasság kifejezi, hogy 1 dm3 vízmintához, hány mmol NaOH-t kell adnunk, hogy elérjük a pH = 8,3 –as értéket. A szabad savasság (m) pedig kifejezi, hogy 1 dm3 vízmintához, hány mmol NaOH szükséges ahhoz, hogy elérjük a pH = 8,3 –as értéket. Ha a pH 8,3-nál magasabb, a savasság nulla. Természetes vizekben a savasságot rendszerint a szabad, oldott széndioxid, továbbá huminsavak és egyéb, gyenge szerves savak okozzák. Ilyen esetekben a víz pH-ja rendszerint 4,5 felett van. Természetes vizek szabad savassága ezért általában nulla. Ipari szennyvizek tartalmazhatnak nagyobb mennyiségű szabad erős savat, vagy azok savanyú sóit, ,így ilyen esetekben a víz pH-ja 4,5-nél alacsonyabb is lehet. Ipari vizekben ezért rendszerint mérhető a szabad savasság is, az összes savasság mellett. A savasság meghatározását lehetőleg a mintavétel helyszínén kell meghatározni.
II. Feladat: A.) A ∼ 0,1 mol/dm3 nátrium-hidroxid-oldat pontos koncentrációjának meghatározása: Mérjen be analitikai mérlegen 0,06-0,12 g (COOH)2 x 2 H2O-at Erlenmeyer-lombikba és oldja fel kb. 50 cm3 ionmentes vízzel! Titrálja meg 0,1 mol/dm3 névleges koncentrációjú NaOH-mérőoldattal fenolftalein indikátor jelenlétében! Páronként öt mérést végezzenek! Írja be a jegyzőkönyvbe az oxálsav-tömegeket, a NaOH-oldat fogyásokat (oxálsav oldatokra), számítsa ki és adja meg a NaOH-mérőoldat pontos koncentrációját mol/dm3-ben! B.) Ivóvíz (itt inkább a törzsoldat savasságát számoljuk ki, és nem az ismeretlen minta savassságát) savasságának meghatározása sav-bázis titrálással: A vizsgálandó vízmintából készítsen 1000 cm3 törzsoldatot úgy, hogy a mérőlombikban található ismeretlen oldatot töltse fel jelig! B/1. 100 cm3 vízmintához adjon 2 csepp metil-narancs indikátort 0,1 mol/dm3 ismert koncentrációjú NaOH-mérőoldattal titrálja hagymahéj színig! (V1)
és
B/2. 100 cm3 vízmintához adjon 2 csepp fenolftalein indikátort és 0,1 mol/dm3 ismert koncentrációjú NaOH-mérőoldattal titrálja halvány rózsaszínűre (V2) 0 – V1: szabad savasság (m) [Színek: vörösből hagymahéj színig, ha a kiindulási oldat színe nem vörös a szabad savasság értéke 0!] 0 – V2: összes savasság (p) [Színek: színtelenből halvány rózsaszínig titrálunk, ha a kiindulási oldat színe nem színtelen az összes savasság értéke 0!] Az eredményt mmol/dm3-ben adja meg! Tartsa be a munka- és balesetvédelmi előírásokat!
Szükséges eszközök/Hallgatónként 3 db 250 ml-es Erlenmeyer lombik Büretta állvánnyal 2 db főzőpohár 1 mérőhenger 1 db desztillált vizes flakon 1 db 1000 ml-es mérőlombik az ismeretlennek (2 hallgatóra) 1 db 100 ml-es hasas pipetta (2 hallgatóra)
Szükséges vegyszerek Oxálsav, (COOH)2 x 2 H2O 0,1 mol/dm3 NaOH-oldat Fenolftalein indikátor Metil-narancs indikátor
III. A gyakorlathoz kapcsolódó számítási feladatok: 1. A nátrium-hidroxid-oldat pontos koncentrációjának meghatározása: A meghatározás oxálsavra történik, az alábbiak szerint: Mérési adatok: A bemért oxálsav tömege: A NaOH-oldat átlag-fogyása:
m = 0,09567 g VNaOH = 10,20 cm3
Reakcióegyenlet: 2 NaOH + (COOH)2 = Na2(COO)2 + 2 H2O Az oxálsav anyagmennyisége: noxálsav = m/M = 0,09567 g / 126,07 g/mol = 7,5886 x 10-4 mol A reakcióegyenlet alapján: 1 mol oxálsav arányos → 2 mol NaOH 7,5886 x 10-4 mol oxálsav arányos → 1,5177 x 10-3 mol NaOH 10,20 cm3 NaOH-oldatban van → 1,5177 x 10-3 mol NaOH 1000 cm3 NaOH-oldatban van → x mol NaOH x = (1000/10,20) x 1,5177 x 10-3 = 0,1487 mol NaOH
Tehát a NaOH-oldat pontos koncentrációja: c NaOH = 0,1487 mol/dm3.
2. A savasság meghatározása: Mérési adatok: A vizsgált vízminta térfogata: A NaOH-oldat koncentrációja: A NaOH-oldat átlag-fogyása szabad savasságra (metil-narancs): A NaOH-oldat átlag-fogyása összes savasságra (fenolftalein):
Vvíz = 100,00 cm3 cNaOH = 0,1487 mol/dm3 VNaOH = 7,60 cm3 VNaOH = 18,40 cm3
a.) Szabad savasság (metil-narancs-savasság) meghatározása: 1000 cm3 oldatban van → 0,1487 mol NaOH 7,60 cm3 oldatban pedig → x mol NaOH x = (7,60/1000) x 0,1487 = 1,1301 x 10-3 mol NaOH 1 mol lúg → 1 mol savat mér, így 1,1301 x 10-3 mol NaOH → 1,1301 x 10-3 mol savat mér A vizsgált víz részletre: 100,00 cm3 vízben van → 1,1301 x 10-3 mol sav 1000 cm3 vízben van → x mol sav x = (1000/100) x 1,1301 x 10-3 = 1,1301 x 10-2 mol = 11,301 mmol sav Tehát a szabad savasság értéke: m = 11,301 mmol/dm3 b.) Összes savasság (fenolftalein-savasság) meghatározása: 1000 cm3 oldatban van → 0,1487 mol NaOH 18,40 cm3 oldatban pedig → x mol NaOH x = (18,40/1000) x 0,1487 = 2,7361 x 10-3 mol NaOH 1 mol lúg → 1 mol savat mér, így 2,7361 x 10-3 mol NaOH → 2,7361 x 10-3 mol savat mér A vizsgált víz részletre: 100,00 cm3 vízben van → 2,7361 x 10-3 mol sav 1000 cm3 vízben van → x mol sav x = (1000/100) x 2,7361 x 10-3 = 2,7361 x 10-2 mol = 27,361 mmol sav Tehát az összes savasság értéke:
m = 27,361 mmol/dm3
IV. Jegyzőkönyv-minta: Név:…………………………
Évfolyam, szak:…………
Dátum:…...........
Ivóvíz savasságának meghatározása sav-bázis titrálással (SGM) 1. A nátrium-hidroxid-oldat pontos koncentrációjának meghatározása: a.) Mérési adatok: 1.
2.
3.
4.
5.
moxálsav (g) VNaOH (cm3) cNaOH (mol/dm3) Átlag cNaOH (mol/dm3) b.) A NaOH-mérőoldat koncentrációjának kiszámítása: M [(COOH)2 x 2 H2O] = 126,07 g/mol Reakcióegyenlet:
c.) Eredmény: Tehát a NaOH-mérőoldat koncentrációja:
…………………….mol/dm3.
2. Ivóvíz savasságának meghatározása sav-bázis titrálással: A NaOH-mérőoldat koncentrációja:…………………….mol/dm3. Ivóvíz törzsoldat térfogata: 1000,00 cm3 Titrált részletek térfogata: 100,00 cm3 2.1. Szabad savasság (m) meghatározása: a.) Mérési adatok: 3
1.
2.
3.
4.
5.
VNaOH (cm ) Átlag VNaOH (cm3) b.) A szabad savasság (m) kiszámítása:
c.) Eredmény: …………………….mmol/dm3.
Tehát a szabad savasság (m): 2.2. Összes savasság (p) meghatározása: a.) Mérési adatok: 3
1.
2.
3.
4.
VNaOH (cm ) Átlag VNaOH (cm3) b.) Az összes savasság (p) kiszámítása:
c.) Eredmény: Tehát az összes savasság (p):
…………………….mmol/dm3.
5.
