2.2. Определение содержания карбонат-ионов.

Ход работы:

В коническую колбу пипеткой внесите 100 мл воды, добавьте 2-3 капли фенолфталеина, титруйте пробу раствором соляной кислоты молярной концентрации 0,05 моль/л до тех пор, пока проба не приобретет слабый розовый цвет.

Рассчитайте содержание карбонат-ионов в воде по формуле:

V(НCl)c(HCl)111000

c (CO₃^2-) =

V (пробы)

c (CO₃^2-) - концентрация карбонат-ионов (мг/л);

c(HCl) - концентрация соляной кислоты (моль/л);

V(НCl) - объём соляной кислоты, пошедший на титрование (мл);

V (пробы) - объем пробы воды, взятый на исследование (мл);

11 - коэффициент для пересчета на массу карбонат-ионов.

2.3. Определение содержания гидрокарбонат-ионов.

Ход работы:

В коническую колбу пипеткой внесите 100 мл, добавьте 2-3 капли раствора метилового оранжевого, титруйте пробу раствором соляной кислоты молярной концентрации 0,05 моль/л до появления устойчивого розового окрашивания.

Рассчитайте содержание гидрокарбонат-ионов в воде по формуле:

V(НCl)c(HCl)221000

c (НCO₃^-) =

V (пробы)

c (НCO₃^-) - концентрация гидрокарбонат-ионов (мг/л);

c(HCl) - концентрация соляной кислоты (моль/л);

V(НCl) - объём соляной кислоты, пошедший на титрование (мл);

V (пробы) - объем пробы воды, взятый на исследование (мл);

22 - коэффициент для пересчета на массу гидрокарбонат-ионов.

(Лурье, 1984)

Контрольные вопросы

1. Какое существует равновесие между различными формами угольной кислоты?

2. Что называют стабильной, нестабильной, агрессивной водой?

3. Что такое индекс стабильности воды?

IV. Химия гидросферы Лабораторная работа №1 Определение остаточного хлора

1. Теоретическая часть.

Классическое хлорирование является самым надежным способом обеззараживания, когда микро­биологическое загрязнение воды является наиболее сильным. Внедре­ние хлорирования считается самым крупным событием в медицине XX века, остановившим распространение кишечных инфекций в горо­дах. Хлорирование является обязательным при подаче воды в разво­дящую сеть.

При введении хлора в воду образуются хлорноватистая и соля­ная кислоты:

С 1₂+Н₂О НС1О + НС1

В сильнокислой среде равновесие этой реакции сдвинуто влево и в воде присутствует молекулярный хлор; при значении рН более 4 послед­ний практически отсутствует. Наиболее сильными бактерицидными свойствами обладает молекулярный хлор и хлорноватистая кислота.

Основными обеззараживающими веществами при хлорировании являются Cl₂, HClO, ClO^- («свободный активный хлор») и NH₂Cl, NHCl₂ («свзанный активный хлор»).

Моно- и дихлорамины образуются при наличии в воде аммонийных солей или аммиака:

HClO + NH₃ = NH₂Cl + H₂O

HClO + NH₂Cl = NHCl₂ + H₂O

Бактерицидные свойства хлораминов значительно ниже, чем у хлора, но их действие более продолжительно.

Избыток активного хлора, который остался в воде после его взаимодействия с органическими и неорганическими веществами, называют остаточным активным хлором.

Концентрация остаточного свободного хлора (в воде должна быть не менее 0,3 мг/л и не более 0,5 мг/л.

Избыточный активный хлор может быть удален путем дехлорирования, за счет обработки воды восстановителями (сульфит или тиосульфат натрия, сернистый газ, активированный уголь).

Взаимодействие хлора с гумусовыми и другими органическими веществами приводит к образованию широкой гаммы хлорорганических продуктов - тригалометанов, хлоралканов, хлорированных ки­слот и фенолов. Находящийся в воде фенол (ПДК=0,001 мг/л) при хлорировании превращается в более токсичный 2,4,6-трихлорфенол (ПДК=0,0004 мг/л), обладающий специфическим запахом.

Основное возражение против хлорирования связывают с воз­можностью образования вредных соединений - хлороформа СНС1₃ (ПДК=0,2 мг/л) и других тригалометанов (СНСl₂Вг, СНС1Вг₂, СНВг₃). Замена хлора на гипохлорит натрия (без аммонизации!) увели­чивает вероятность образования тригалометанов. Опытным путем ус­тановлено, что при концентрации остаточного активного хлора в ин­тервале 0,3-1,1 мг/л и наличии в воде органики, содержание образую­щегося СНС1₃ не превышает 0,06 мг/л. Дальнейшее повышение кон­центрации остаточного активного хлора приводит к повышенному об­разованию хлороформа.

Самое простое техническое решение, приводящее к умень­шению содержания тригалометанов в питьевой воде, состоит в хло­рировании воды только после ее осветления и фильтрования. Сниже­ние содержания органических веществ в воде на стадии предвари­тельной очистки до операции хлорирования - наиболее рациональ­ный путь улучшения качества воды при ее обеззараживании.

Существенно уменьшить концентрацию тригалометанов, а так­же других вредных хлорорганических соединений в питьевой воде можно за счет использования вместо хлора хлораминов, образующихся при обработке гипохлоритом натрия воды, содержащей ионы аммо­ния.

При взаимодействии хлораминов с органикой не происходит об­разования канцерогенных веществ. Хлорамины по сравнению с моле­кулярным хлором органолептически менее ощутимы, а при наличии в воде фенолов, они не образуют хлорфенольных запахов. Аммонизация осуществляется технически просто, а использование гипохлорита натрия также снимает все опасные и вредные производственные фак­торы, присущие самому хлору.

Хлорирование воды, содержащей органические вещества, в структурах которых имеются бензольные кольца (лигнин, гуминовые и фульвокислоты, фенолы и др.), может также приводить к образова­нию высокотоксичных диоксинов и родственных им хлорорганических соединений. Комплексный характер действия этой группы соедине­ний приводит к генетическим изменениям, подавлению иммунитета, канцерогенезу, поражению внутренних органов и истощению челове­ка. Максимальной токсичностью обладает 2,3,7,8-тетрахлордибензодиоксин, а также 2,3,7,8-тетрахлордибензофуран. Эти соединения имеют токсичность на много порядков выше, чем, например, широко известный препарат ДДТ (дуст).

Коварство токсического действия диоксинов заключается в том, что они незаметно накапливаются в организме, совершенно не прояв­ляя себя, а затем наносят удар по иммунной системе. Их воздействие на организм сводится к тому, что молекула диоксина входит в рецеп­тор и вписывается в структуру ДНК в строго определенных местах. Структура ДНК при этом не повреждается, но искривляется и стано­вится более податливой воздействиям химических веществ. Сам диоксин не вызывает болезни, а лишь способствует развитию некоторых из них, например рака, при наличии канцерогенных веществ. Все обычно начинается с раздражения кожи, за которым появляется фурункулез, злокачественные опухоли, психические расстройства, рождение детей-уродов и т. П (Мешалкин, 2007).

Принцип метода основан на окислении йодида активным хлором до йода, который титруют тиосульфатом натрия.

Нитриты, окись железа, озон и другие соединения в кислом растворе выделяют йод из йодида калия, поэтому пробы воды необходимо подкислить буферным раствором с рН 4,5.