Определяем общую жесткость (GH) «колхозным» титрованием

[Xимик_UA]

Определяем общую жесткость (GH) «колхозным» титрованием:
как все правильно сделать неправильно, но получить адекватный результат.

Любой более-менее продвинутый химик-аналитик будет меня пинать ногами за описанный ниже подход, но мы же не ракеты строим и речь идет о допустимых приемах работы, а не оптимальных, впрочем, к вопросу о точности мы еще вернемся.
Итак, Вы – среднестатистический украинский аквариумист, без пипеток, колб, бюреток, но с непреодолимым желанием определить общую жесткость в воде Вашего аквариума с приемлемой точностью. Как это сделать, и что для этого нужно?
1. Капиталовложения:
Приборы и реактивы:
Весы – абсолютно не проблема купить на аукционах/у продавцов аквафорума весы до 100г с точностью 0.01г – примерно 70-80 грн. Впрочем, если у кого-то из знакомых подобные весы уже есть, можно напроситься взвесить или попросить весы «в аренду» на часок.
Дистиллированная вода – ищем настоящий дистиллят, либо используем воду систем очистки обратным осмосом – желательно не больше 20 ppm.
Трилон Б – цена в Октябре 2011 года - 1 кг (чистый для анализа – чда) – 75 грн. Но 100 г хватит года на 4 точно. Варианты: кооперируемся со знакомыми, покупаем 100г на форумах (об уксусе на халяву я уже постил на аквафоруме).
Аммоний хлористый (хлорид аммония) - цена в Октябре 2011 года - 1 кг (чистый для анализа – чда) – 15 грн. Опять же: кооперируемся со знакомыми.
Аммиак водный, 25% раствор - цена в Октябре 2011 года - 1 кг (чистый для анализа – чда) – 12 грн. Опять же – 1л слишком много, но в аптечном, 10% есть сомнения (altum 72).
Натрий хлористый – вполне допускаю возможность использования нейодированной поваренной соли высшего сорта.
Индикатор хромовый темно-синий - цена в Октябре 2011 года - 100 г– 75 грн. «Купи слона! Да мне слон не нужен!» - 1 грамма индикатора хватит лет на 10.
Посуда:
Мерная колба на 1л - литровая бутылка (2 шт) – предпочтительнее использовать бутылки с зауженным горлышком типа водочных (прошу не считать рекламой алкоголя), бутылки с дозатором не подойдут – в них проблематично что-то налить. В идеале, купив бутылку, прогреваем ее часика 3 при комнатной температуре и ставим отметку маркером по уровню жидкости. Впрочем, бутылка, разрисованная маркером, на столе выглядит несколько эксцентрично, потому, отмеряем уровень жидкости от горлышка линейкой, а после опорожнения бутылки ставим метку (допускается ставить метку не сразу, а на следующий день). «Колхозные» мерные колбы готовы.
Коническая колба для титрования – стеклянная бутылка из-под Пепси/Кока-колы0,33л – дешево, сердито и мешать удобно.
Бюретка для титрования и пипетка для отбора пробы воды – т.к. договаривались, что их не покупаем – для отбора пробы воды используем шприц 20 или 50 мл (цена 5-10 грн), вместо бюретки – тоже используем шприцы 1-2-5-10 мл. Если есть на кухне стакан с меткой 100 мл – для отбора пробы, допустимо использовать и его, причем, чем стакан выше и уже, тем точнее меряем.

2. Готовим растворы и индикатор:
Раствор аммиачного буфера для поддержания рН около 10 – в литровую бутылку («колхозную» мерную колбу) засыпаем 20г хлористого аммония, 100 мл 25% раствора аммиака, добавляем 200 мл дистиллированной воды, растворяем соль при перемешивании круговыми движениями бутылки и доводим до метки (1л) дистиллированной водой. Важно: как пахнет раствор аммиака, думаю, знают все, потому, дабы не слушать упреков родственников с ним работаем (не храним, а только работаем) на балконе или, в крайнем случае, на кухне под вытяжкой (в последнем случае, лучше закрыть дверь и после работы провентилировать кухню минут 20). Храним в герметично закрытой бутылке в темном месте. По ГОСТу срок хранения – 2 месяца, реально – полгода простоит точно.
Раствор Трилона Б – 13,3г Трилона Б вносим во вторую «колхозную» мерную колбу, добавляем 500 мл дистиллированной воды, растворяем при перемешивании круговыми движениями бутылки и доводим до метки (1л) дистиллированной водой. Храним в герметично закрытой бутылке в темном месте. По ГОСТу срок хранения – 6 месяцев, реально – год простоит точно.
Важно: при использовании, в оба раствора шприцами не лазим – нужно отобрать - отливаем в стаканчик, осталось что-то в стаканчике после определения – выливаем в канализацию, а не обратно в бутылку.
Индикаторная смесь – смесь индикатора хромового темно-синего с поваренной солью 1 к 100. Сначала подсушиваем соль (этого можно и не делать, если соль не слежалась, но все же), грамм 200 на тарелке в духовке (если перед этим пригорела курица, духовку желательно помыть и прокалить) температура – 150-200 С. Соль остыла, отвешиваем 100г соли и 1г индикатора. Дальше напишу как все: ссыпаем соль и индикатор в ступку и перетираем до однородности. Все – тупик – не каждый аквариумист Баба-Яга со ступой и пестом, однако, нет ступки – и не надо: есть блендер или кофемолка – задача не измельчить – просто хорошо перемешать – 5 мин перемешивания кофемолкой вполне хватит (кофемолка должна быть сухой). Ссыпаем смесь в банку с герметичной крышкой – желательно брать широкогорлую, из-под кофе, например, храним в темном месте. Блендер/кофемолку немедленно промываем проточной водой (возможно легкое окрашивание пластика, хотя у меня не окрасился – специально пробовал).
3. Ход определения.
В бутылку из-под песи/кока-колы (коническую колбу) отмеряем 100 мл воды из аквариума, добавляем 5 мл буферного раствора, индикаторной смеси на кончике ножа, перемешиваем до растворения индикатора.
Из шприца по каплям добавляем раствор Трилона Б до стойкого изменения окраски с красной на синюю, воду в бутылке при этом перемешиваем круговыми движениями.
После перехода окраски – отмечаем количество раствора Трилона Б, израсходованного на титрование и рассчитываем жесткость воды: 1 мл раствора Трилона Б, израсходованного на титрование отвечает 2 немецким градусам жесткости.
Важно: Для каждого раствора используем свой шприц.
То чем отмеряем, промываем тем же, что отмеряем – шприц для отбора пробы воды из аквариума – водой из аквариума, шприц для раствора Трилона Б – раствором Трилона Б, шприц для буферной смеси – буферной смесью (напоминаю: в бутылки с растворами шприц не пихаем – отлили в стаканчик, поработали, что осталось – вылили в унитаз). Емкость для титрования промываем только дистиллированной водой.
При выборе шприца для титрования руководствуемся принципом «Меньше болт – меньше ключ» т.е., если ожидаемая жесткость воды меньше 10 нем.градусов – шприц 5 мл, меньше 4 – 2 мл, меньше 2 – 1 мл.
4. О точности.
Использование бутылок вместо колбы: погрешность налива в бутылки никак не больше 3% - т.е. Вы определили, что жесткость 15,4 градуса – погрешность – плюс-минус 0,5 градуса, при жесткости 5 градусов – погрешность не более 0,2 градуса.
Использование поваренной соли вместо хлорида натрия хч даст погрешность в определении жесткости не более, чем 0,15 нем. градуса.
Использование шприцов вместо бюретки – вероятная ошибка на шприцах – те же 3-5 %.
Впрочем, а нужна ли Вам точность выше 10% от определенного значения?

[igorberdov]

А я себе через инет купил готовые реактивы. Все вмешается в маленьком пакетике. С подробным описанием всего процесса. И цена приятно удивила. А самое главное ни чего сложного!!!

[кирпич]

Допис від Xимик_UA

Любой более-менее продвинутый химик-аналитик

Должен благодарить Вас за популяризацию кухонно-колхозного метода
определения жесткости. И внесение её(методы) в массы!



Оффтоп

Ну и есс-но Дуремары, продавцы болтушек -- рвать волосы на своём пузе...

[Xимик_UA]

кирпич, меня больше интересует не накосячил ли я где в циферках... патамушо некоторую рассеяность за собой таки замечаю(((

[кирпич]

Есмли 13,3 трилона(дигидрата?) в литре, то получается 0,071Н ?
Тут надо пересчитать всё - по хорошему, на всяк...
Оффтоп

Если исходить из формулы расчета жесткости Х= v*N*1000/V
Где Х - ммоль/л жесткость
v - количество раствора трилона Б, израсходованное на титрование, см3 (берём 1 см3)
N Нормальность трилона
V Объем воды взятой на титрование в см3 (берём 100)
То "прибив" жесткость к 1/2.8 ммоль /л (что есть 1 град gH)
получим уравнение на нормальность трилона.
Итого 1/2,8=1*N*1000/100
0,35 = 10N
N = 0.035
При нормальности трилона 0,035 будем получать уход 1 мл на титрование 100 мл при 1 градусе.
Тоесть надо брать 6,51 грамм трилона?

ЗЫ. С математикой я не очень надо ещё себя перепроверить.

ЗЗЫ! О! почти сошлись! Xимик_UA - если к вашей навеске прицепить фактор эквивалентности - то мы сошлись!

[kraniumvet-12]

Xимик_UA, вроде 9,3 г Трилона Б.
Скажите какую роль играет соль в индикаторном растворе ?
Читал что индикатор эриохром черный Т или хром темно – синий в растворе долго не хранятся ?

[кирпич]

Допис від kraniumvet-12

Xимик_UA, вроде 9,3 г Трилона Б.

Это не для титрования 1 мл на 1 градус dGh при набранных 100 мл воды.
Это стандартная пропись...
Не, ну конечно можно подобрать так объемом исследуемой воды, чтоб получался 1 мл 0.05Н трилона...
Но это покруче чем варикозное расширение вен прямой кишки...
А соль - играет почти рояль пальмового масла в сметане...
Разбавитель...
Оффтоп

(Да простит меня уважаемый Xимик_UA что подал голос вместо него)

[Xимик_UA]

kraniumvet-12, а затем соль и нужна - "раствор", но сухой. А в сухом виде индикатор может храниться многие годы

[harn]

Я для себя выбрал такой метод и дозы реактивов меньше необходимы и объёмы бутылочек с пробами. персчёт дозы под показатель1 dGH проба состовляет всего 5 мл.
ОТДЕЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЛЬЦИЯ И МАГНИЯ.
Этот тест не отличается от большинства других тестов для определения общей жесткости, он основан на титровании кальция и магния трилоном Б в присутствии металлоиндикатора. В качестве индикатора в данном случае используется хром темно-синий, который позволяет определить кальций и магний отдельно.

Приготовление реактивов.
Индикатор:
В 10 мл этилового спирта на кончике ножа внести индикатор (хром темно-синий), порошок растворяется долго. Раствор должен быть темный, как крепкий раствор марганцовки. При отсутствии спирта можно использовать водку.

Титровальный раствор:
500 мг трилона Б (динатриевой соли ЭДТА 2-водной) растворить в 75 мл дистиллированной воды.
Определение общей жесткости (суммы кальция и магния)
К 10 мл исследуемой воды добавить 8-10 капель 10%-ного раствора аммиака (аптечного нашатырного спирта) для создания щелочной среды и 1-3 капли индикатора до появления хорошо заметной розово-сиреневой окраски. Затем по каплям добавлять раствор трилона Б до появления устойчивой сине-фиолетовой окраски (рис.1), перемешивая пробу после каждой капли. При приближении к конечной точке титрования добавлять титровальный раствор следует медленно, так как смена окраски может произойти через 2-3 секунды после добавления очередной капли.

Результат в немецких градусах: 1 капля = 0,5 dGH (для пипетки 1 мл=20 капель), т.е. если на титрование ушло 20 капель, то общая жесткость GH=10.

Определение кальция.
Если предварительно в исследуемый раствор добавить раствор едкой щелочи (NaOH или KOH) и создать рН>12, то магний выпадет в осадок в виде гидроокиси, а в реакции с трилоном Б будет участвовать только кальций.

К 10 мл исследуемой воды добавить 2-3 капли 20%-ного раствора едкой щелочи перемешать и подождать несколько минут. Добавить 1-3 капли индикатора до появления хорошо заметной розово-сиреневой окраски. Затем по каплям добавлять раствор трилона Б до появления фиолетовой окраски (рис.2), перемешивая после каждой капли. При приближении к конечной точке титрования добавлять титровальный раствор следует медленно, так как смена окраски может произойти через 2-3 секунды после добавления очередной капли. При отсутствии магния цвет раствора в конечной точке титрования будет фиолетовым, но переход окраски достаточно четкий. В течение нескольких минут после титрования снова может появиться розово-сиреневая окраска, но добавлять раствор трилона Б в этом случае не следует.

Результат в немецких градусах 1 капля = 0,5 dGH (для пипетки 1 мл=20 капель). 1 dGH = 7,15 мг/л кальция. Если, например, при таком определении получилось GH=7о, то концентрация кальция будет: 7*7,15=50 мг/л

Количество магния определяется по разнице GH, полученной при первом способе определения и при отдельном определении кальция. 1 dGH = 4,35 мг/л магния. Так, если общая жесткость равна 10, а жесткость, обусловленная ионами кальция – 7, то концентрация магния: (10-7)*4,35=13 мг/л.

[Xимик_UA]

harn, Заявленная ГОСТом точность метода при пробе 100 мл итак не высока, уменьшая пробу Вы пропорционально уменьшаете точность...
Впрочем, и такой вариант имеет право на жизнь - не ракеты строим.))

[harn]

Допис від Xимик_UA

Впрочем, и такой вариант имеет право на жизнь - не ракеты строим

Я тоже придерживаюсь такого мнения, фирменые серовские показывали такой-же результат а им многие доверяют.

[Starcomputer]

хромового темно-синего

А какие еще индикаторы используются для титрования ?
Потому как проще и дешевле заказать все реактивы сразу

[кирпич]

Допис від Starcomputer

А какие еще индикаторы используются для титрования ?

Для титрования чего? Можно определять многое...
От кальция и через магний к железу, меди...
а, и ещё и оттитровать "карбонатную жесткость" тоже нужен индЮкатор...

[harn]

на общую жосткость можно использовать Эриохром черный Т

[кирпич]

Допис від harn

на общую жосткость ...

Mожно