Сущность метода и его достоинства

Титриметрический или объемный метод анализа является одним из методов количественного анализа. В основе этого метода лежит точноеизмерение объемов растворов двух веществ, реагирующих между собой. Количественное определение с помощью титриметрического метода анализа выполняется довольно быстро, что позволяет проводить несколько параллельных определений и получать более точное среднее арифметическое.

По характеру химической реакции, лежащей в основе определения вещества, методы титриметрического анализа подразделяют на следующие группы: метод нейтрализации или кислотно-основного титрования; метод окисления — восстановления; метод осаждения и метод комплексообразования.

Титрование — это постепенное прибавление титрованного раствора реагента (титранта) к анализируемому раствору для определения точки эквивалентности.

Титриметрический метод анализа основан на измерении объема реагента точно известной концентрации, затраченного на реакцию взаимодействия с определяемым веществом.

Точка эквивалентности — момент титрования, когда достигнуто эквивалентное соотношение реагирующих веществ. Достигнув точки эквивалентности, титрование заканчивают и отмечают объем раствора, пошедший на данную реакцию. Следовательно, в титриметрическом методе анализа первостепенное значение имеет точное определение точки эквивалентности. Точку эквивалентности (т.э.) определяют по изменению окраски индикатора (химического индикатора) или с помощью инструментальных индикаторов, приборов фиксирующих измене какого-то свойства среды в процессе титрования.

Индикаторы — это вещества, которые изменяют свое строение и физические свойства при изменении среды. В области точки эквивалентности индикатор изменяет свой цвет, образует осадок или вызывает какой-то другой наблюдаемый эффект. Индикаторы — это вещества, которые позволяют с известной степенью достоверности установить конечную точку титрования (к.т.т.). При правильном выборе индикатора точка эквивалентности (т.э.) должнасовпадать с конечной точкой титрования (к.т.т.). На практике между этимиточками наблюдается некоторая разница. Чтобы погрешность титрования была минимальной, необходимо чтобы разница между точкой эквивалентности и точкой конца титрования тоже была минимальной.

К реакциям, применяемым в количественном объемном анализе, предъявляют следующие требования:

1. Реакция должна протекать в соответствии со стехиометрическим уравнением реакции и должна быть практически необратима. Результат реакции должен отражать количество анализируемого вещества.

Константа равновесия реакции должна быть больше 10.

2. Реакция должна протекать без побочных реакций, иначе нельзя применять закон эквивалентов:

C1 (1/z*X V 1 (р-ра Х) = C2 (1/z*У) V 2 (р-ра У)

• 3. Реакция должна протекать с достаточно большой скоростью, т.е. за 1-3 секунды. Это главное достоинство титриметрического анализа.
• 4. Должен существовать способ фиксирования точки эквивалентности. Окончание реакции должно определяться достаточно легко и просто.

Достоинства титриметрического анализа:

• 1) быстрота определения;
• 2) простота оборудования;
• 3) возможность автоматизации;
• 4) точность — относительная погрешность 0,1 — 0,01 %.

Титриметрический метод анализа используется для определения неорганических и органических веществ. Титрование можно проводить в водных и неводных средах.[31]

Определение общей жесткости водопроводной воды

Отмерить мерным цилиндром 50 мл водопроводной воды (из-под крана) и перелить её в колбу емкостью 250 мл, добавить 5 мл аммиачно-буферного раствора и индикатор — эриохром черный Т — до появления розовой окраски (несколько капель или несколько кристаллов). Заполнить бюретку раствором ЭДТА 0,04 н (синонимы — трилон Б, комплексон III) до нулевой отметки.

Приготовленную пробу медленно при постоянном перемешивании оттитровать раствором комплексона III до перехода розовой окраски в голубую. Результат титрования записать. Повторить титрование ещё один раз.

Если разница результатов титрований превышает 0,1 мл, то оттитровать пробу воды третий раз. Определить средний объем комплексона III (V_{К, СР})

израсходованного на титрование воды, и по нему рассчитать общую жесткость воды.

Общую жесткость воды Ж_ОБЩ рассчитать по закону эквивалентов в единицах ммольэкв/л.

Определить класс жесткости водопроводной воды.

Умягчение воды методом катионирования и определение общей жесткости умягченной воды

Очистить водопроводную воду от примесей, пропустив её через колонку, заполненную катионитом. Умягченную воду собрать в стакан (можно пользоваться заранее приготовленной умягченной водой, собранной в колбу).

Определить общую жесткость 100 мл умягченной воды Ж К _ОБЩ по методике опыта 1 и класс жесткости умягченной воды.

Рассчитать величину ммольэкв/л ионов жесткости, поглощенных катионитом при умягчении водопроводной воды: Ж_ОБЩ — Ж К _ОБЩ.

Записать уравнения процессов, протекающих при катионировании, для случаев:

Определение карбонатной и некарбонатной жесткости воды

Отобрать мерным цилиндром 50 мл водопроводной воды и перелить её в коническую колбу. Добавить к исследуемой воде несколько капель метилового оранжевого до появления желтой окраски, которая должна соответствовать или быть очень близкой к окраске контрольного раствора с этикеткой «до титрования». Заполнить бюретку раствором соляной кислоты 0,1 н до нулевой отметки.

Оттитровать приготовленную пробу раствором соляной кислоты. Оттитрованная проба должна иметь оранжевую, но не розовую окраску индикатора, и соответствовать или быть очень близкой к окраске контрольного раствора с этикеткой «после титрования».

Результат титрования записать. Повторить титрование ещё один раз. Если результаты двух титрований совпадут (различие не должно превышать 0,1 мл), рассчитать карбонатную жесткость воды. В противном случае оттитровать ещё одну пробу воды. Определить среднее значение объема раствора соляной кислоты, израсходованной на титрование воды. Рассчитать карбонатную жесткость Ж_К воды в единицах ммольэкв/л, используя закон эквивалентов.

Определить некарбонатную жесткость:

Рис. 3. Титрование воды в лабораторных условиях

источник

Данный урок — лабораторная работа разработан по предмету «Аналитическая химия» для обучающихся по профессии «Технология продукции общественного питания». В ходе лабораторной работы в основе определения общей жесткости воды используется один из методов титриметрического анализа — комплексонометрический.

Вода является универсальным растворителем на планете Земля. Как в загородных домах, так и в городе в квартирах с централизованным водопроводом существует проблема жесткой воды. Жесткость воды зависит от наличия в ней солей кальция и магния. Жесткость воды является характеристикой конкретного источника водоснабжения и не изменяется в процессе подготовки питьевой воды к централизованному водоснабжению. Как определить степень жесткости воды?

Цель: повторить основные понятия, используемые в титриметрическом анализе; научить определять общую жесткость воды комплексонометрическим методом; закрепить навыки работы с лабораторным оборудованием; развивать вычислительные навыки; воспитывать чувство ответственности и дисциплинированности при выполнении практической работы.

Оборудование: конические колбы, мерные круглодонные колбы, бюретки для титрования, реактивы: трилон Б, индикатор эриохром черный Т, водопроводная вода, аммиачно-буферная смесь; таблицы, инструкционные карты.

II. Актуализация знаний учащихся

Сегодня на уроке мы с Вами будем говорить о самом замечательном веществе на планете Земля — воде.

Вы, как будущие технологи общественного питания, будете использовать питьевую воду не только в быту, но и в своей профессиональной деятельности.

В Старом Осколе питьевая вода поступает в город из 14 водозаборов, расположенных в разных частях города и района.

1. Одинакова ли питьевая вода по своим свойствам? (нет)

2.Чем она отличается? (содержанием различных веществ — жесткостью)

Абсолютно чистой воды в природе не существует. Она всегда содержит различные примеси как в растворенном, так и во взвешенном состоянии. От концентрации и природы этих примесей зависит пригодность воды для бытовых и промышленных нужд.

3.Что такое жесткость воды?

Жесткость воды определяется содержанием в ней растворимых солей магния, кальция, гидрокарбонатов, сульфатов, хлоридов.

4. Какие виды жесткости воды Вы знаете?

Жесткость временная (карбонатная) обусловлена содержанием гидрокарбонатов кальция и магния.

Жесткость постоянной (некарбонатной) обусловленна присутствием в воде хлоридов, сульфатов и других солей магния и кальция.

Общая жесткость воды представляет сумму жесткости карбонатной и некарбонатной.

5. Почему нежелательно использовать жесткую воду в быту?

Жесткая вода образует плотные слои накипи на внутренних стенках паровых котлов и кипятильников, в ней плохо развариваются пищевые продукты, при стирке белья в жесткой воде расходуется больше мыла.

III. Изучение нового материала

Тема нашего урока «Определение общей жесткости воды комплексонометрическим методом». Запишем ее в тетради.

В ходе урока мы должны научиться практическим путем определять общую жесткость воды, используя титриметрический анализ, в частности комплексонометрический метод.

Вспомним основы комплексонометрического метода анализа.

1. В чем состоит сущность комплексонометрического метода?

Сущность комплексонометрического метода состоит в образовании комплексных соединений анализируемых катионов с органическими реагентами — комплексонами.

Титрование — постепенное добавление раствора известной концентрации до достижения точки эквивалентности.

3. Что такое точка эквивалентности?

Точка эквивалентности — момент окончания реакции, т.к. вещества реагируют между собой в эквивалентных количествах.

4. С помощью чего устанавливают точку эквивалентности? (индикатора)

Индикаторы — вещества, при помощи которых устанавливают момент эквивалентности между взаимодействующими растворами.

6. Что такое стандартный (рабочий) раствор?

Стандартный раствор — раствор с точно установленной концентрацией, используемый для титриметрических измерений.

7. Какие правила техники безопасности необходимо соблюдать при выполнении практической работы?

Правила техники безопасности при работе со стеклянной посудой; жидкостями и сыпучими, а также ядовитыми веществами.

Работу выполняем по парам. На столах имеются инструкционные карты.

IV. Выполнение практической работы

Работу выполняем по парам. На столах имеются инструкционные карты.

Цель работы: определить общую жесткость воды методом комплексонометрии.

Оборудование: бюретки, мерный цилиндр, мерные круглодонные колбы, конические колбы, цилиндры, воронки, шпатель; реактивы: раствор Трилона Б, эриохром черный Т (сухой), аммиачно-буферная смесь, водопроводная вода.

1. Мерной колбой отмерить 100 мл исследуемой Н₂О и перелить ее в коническую колбу.

2. Добавить к воде 5 мл аммиачно-буферной смеси, затем 7-8 капель спиртового раствора индикатора эриохром черного Т или щепотку его смеси с NaCl или KCl (сухую).

3. Тщательно перемешать, раствор окрасится в винно-красный цвет.

4. Смесь оттитровать 0,05 Н раствором Трилона Б. К концу титрования раствор Трилона Б добавлять по каплям, встряхивая смесь в колбе после добавления каждой капли.

5.Титрование можно считать законченным если после добавления очередной капли окраска раствора приобретает синий цвет с зеленоватым оттенком и с добавлением лишней капли раствора комплексона не изменяется.

6. Определить объем трилона Б, израсходованного на титрование.

7.Титрование повторить 2-3 раза и для расчета взять среднее значение.

8. Произвести расчет общей жесткости воды.

Величину общей жесткости воды (Ж) в мг*экв/л вычисляют по формуле:

где N — нормальность раствора трилона Б, г-экв/л;

V — объем раствора трилона Б, мл;

9. Сделайте вывод о типе воды, пользуясь данными значениями жесткости воды.

Типы воды (по жесткости):

• Очень мягкие — 0-1,5 мг-экв/л;
• Мягкие — 1,5- 3,0 мг-экв/л;
• Среднежесткие — 3,0- 4,5 мг-экв/л;
• Довольно жесткие — 4,5 — 6,5 мг-экв/л;
• Жесткие — 6,5 — 11,0 мг-экв/л;
• Очень жесткие — свыше 11,0 мг-экв/л.

V. Подведение итогов работы

Сегодня на уроке мы практическим путем определили общую жесткость воды. Водопроводная вода, которую мы используем, является среднежесткой.

Какие способы устранения жесткости Вы знаете?

Способы устранения жесткости воды:

• Карбонатная (временная) жесткость — кипячение; добавление известкового молока или соды.
• Некарбонатная (постоянная) жесткость — добавление соды.

источник

Комплексонометрическим титрованием (комплексонометрией) называют титриметрический метод количественного анализа, основанный на аналитическом использовании реакций комплексообразования ионов металла с полидентантными хелатообразующими органическими реагентами – комплексонами. В аналитической химии наиболее часто применяют комплексон (III), двунатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), Na₂H₂Y,

Далее для краткости обозначим анион ЭДТА как Y 4– , тогда уравнение реакции комплексообразования, например с двухзарядными ионами металлов будет иметь вид

.

Вне зависимости от заряда иона металла комплексообразователя всегда образуются комплексы состава 1:1. 1 Моль эквивалентов ЭДТА всегда взаимодействует с 1 моль эквивалентов металла. Отсюда сле­дует, что 1 моль эквивалентов ЭДТА в реак­циях комплексообразования равен его молярной массе, а 1 моль эквивалентов металла должен быть численно равен атомной массе металла, вступающего в реакцию с 1 молем ЭДТА.

Жесткость воды это совокупность свойств, обусловленная наличием в ней катионов кальция Са 2+ и магния Mg 2+ . Сумму концентраций Са 2+ и Mg 2+ называют общей жесткостью. Величину жесткости выражают в ммоль экв/дм 3 или в моль экв/м 3 .

Обычно общую жесткость определяют титрованием стандартным раствором ЭДТА. В этом случае жесткость рассчитывают по уравнению

моль экв/м 3 .

Реактивы и оборудование. Титрант – стандартный раствор ЭДТА c концентрацией C(ЭДТА) = 0,025 моль/дм 3 ; коническая колба для титрования объемом 250 см 3 ; пипетка на 10,00 см 3 ; бюретка объемом 25 см 3 ; индикатор эриохромовый черный Т; аммиачный буфер рН = 10.

Выполнение работы. Определяют общую жесткость водопроводной воды. Техника титрования описана в разделе 3. Готовят бюретку для титрования и заполняют ее стандартным раствором ЭДТА. Мерным цилиндром отбирают 50,0 см 3 водопроводной воды и переносят ее в колбу для титрования и приливают 1 см 3 аммиачного буфера рН = 10. Добавляют на кончике шпателя кристаллы индикатора и начинают титрование. Последние порции ЭДТА приливают по каплям. Титрование останавливают в тот момент, когда произойдет резкий переход окраски от фиолетовой к синей. Записывают объем раствора ЭДТА, пошедший на титрование. Повторяют титрование еще 3 раза. Перед каждым титрованием коническую колбу моют и ополаскивают дистиллированной водой.

1. Буферный раствор приливают обязательно перед добавлением индикатора.

2. Индикатора не следует добавлять слишком много, иначе окраска изменяется медленно и раствор оказывается перетированым.

Запись данных опыта и расчеты. Данные записать по приведенной ниже форме.

Концентрация титранта C_М(ЭДТА) = 0,025 моль/дм 3

Индикатор – эриохромовый черный Т

По результатам титрования найти средний объем титранта =

Рассчитать общую жесткость воды по уравнению

=

Контрольные вопросы

1. Дайте определение понятию «массовая доля растворенного вещества».

2. Дайте определение молярной концентрации и молярной концентрации эквивалента.

3. Вычислите молярные массы эквивалентов и факторы эквивалентности в реакциях полной нейтрализации следующих веществ: HNO₃; NH₃; H₂SO₄; KHSO₄; Na₂CO₃.

4. Рассчитайте количество HNO₃ для нейтрализации 5,3 г Na₂CO₃.

5. Что такое жесткость воды, способы ее расчета.

6. В чем сущность метода определения жесткости воды титрованием?

7. Рассчитайте общую жесткость воды, если в 100 дм 3 содержится 4 г ионов Са 2+ и 2,4 г ионов Mg 2+ .

1.Глинка Н.Л. Общая химия: Учеб. Пособие для вузов. – 23-е изд. Л.: Химия, 1984. – 704 с.

2. Фролов В.В. Химия: Учеб. Пособие для машиностроит. спец. вузов. -3-е изд. – М.:Высш. шк., 1986. – 543 с.

3. Васильева З.Г. Грановская А.А., Таперова А.А. Лабораторные работы по общей и неорганической химии: Учеб. Пособие для вузов. – 2-е изд. – Л.:Химия, 1986. – 288 с.

Юрий Валентинович Чурсанов

ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРА С ЗАДАННОЙ КОНЦЕНТРАЦИЕЙ РАСТВОРЁННОГО ВЕЩЕСТВА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖЁСТКОСТИ ВОДЫ

Формат 64´80/16 Бумага писчая

Физ. Печ. л. 1,0 Усл. Печ. л. 1,0 Уч.-изд. л. 1,0

Тверского государственного технического университета

170026 г. Тверь., наб. А. Никитина, 22

193.124.117.139 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

источник

Титриметрический анализ основан на точном измерении объема стандартного раствора реагента (титранта), израсходованного на реакцию с анализируемым веществом. Вещества реагируют между собой в эквивалентных количествах.

В титриметрическом анализе титрантами называют растворы, титр которых известен. Титром раствора называется концентрация растворенного вещества, выраженная в г/мл или мг/мл. Например, выражение «титр H₂SO₄ равен 0,0049 г/мл» означает, что каждый миллилитр данного раствора серной кислоты содержит 0,0049 г H₂SO₄. Титр обозначается буквой Т с указанием формулы вещества: ТH₂SO₄=0,0049 г/мл. Таким образом, титр – это способ выражения концентрации вещества.

При титровании используют два раствора:

рабочий раствор — раствор титранта с точно известной концентрацией, объем которого необходимо определить с помощью бюретки;

титруемый раствор – раствор анализируемого вещества с точно известным объемом, концентрацию которого необходимо определить.

Титрование – это процесс постепенного прибавления раствора титранта (T) к точно отмеренному объему анализируемого раствора вещества (A) до момента, когда оба вещества прореагируют друг с другом, то есть до момента достижения точки эквивалентности.

В точке эквивалентности количество прибавленного титранта эквивалентно количеству анализируемого вещества. При титровании необходимо точно установить момент наступления эквивалентности, т.е. фиксировать точку эквивалентности.

Расчеты результатов титрования основаны на принципе эквивалентности, согласно которому объемы растворов титранта и анализируемого вещества, количественно реагирующих между собой, обратно пропорциональны их концентрациям:

где V_(T) и V_(A) – объемы (л) и c_(Т) и с_(А)– молярные концентрации (моль/л) раствора титранта и анализируемого вещества соответственно.

Уравнение (1) составляет основу титриметрических определений. Для определения концентрации одного из растворов (или массы вещества в данном растворе) необходимо знать точно объемы реагирующих растворов, точную концентрацию другого раствора и установить момент, когда два вещества прореагируют в эквивалентных количествах.

Существует два способа получения растворов с точно известной концентрацией вещества, т.е. стандартных растворов. В зависимости от этого различают первичные стандартные растворы (приготовленные) и вторичные стандартные растворы (установленные).

Приготовление первичного стандартного раствора. Точную навеску, взятую на аналитических весах, растворяют в мерной колбе. В результате получают раствор, в котором точно известно количество вещества и объем раствора. Полученные растворы называют растворами с приготовленным титром. Титр раствора равен навеске вещества (г, мг), деленной на объем (мл). Чтобы перейти к молярной концентрации эквивалента, достаточно титр раствора умножить на 1000 и разделить на молекулярную массу.

Приготовление вторичного стандартного (стандартизированного) раствора. В этом случае нет необходимости брать точную навеску вещества. Вещество взвешивают на технохимических весах, растворяют в определенном объеме, и получают раствор вещества приблизительно нужной концентрации. Точную его концентрацию устанавливают титрованием с помощью раствора первичного стандарта. Полученные растворы называют растворами с установленным титром.

Стандартные растворы можно также приготовить с помощью фиксаналов (стандарт-титров). Фиксаналы предствляет собой запаянные стеклянные ампулы, содержащие количество вещества, необходимое для приготовления 1 л раствора. Промышленность выпускает фиксаналы с различными веществами, как в виде растворов (серная и хлорводородная кислоты, гидроксиды натрия и калия), так и сухие (перманганат калия, карбонат или оксалат натрия и др.). Для приготовления стандартного раствора из фиксанала, содержимое ампулы переносят в мерную колбу вместимостью 1 л. Для этого в каждой коробке с фиксаналами имеется стеклянный боек и стеклянная палочка. В горлышко колбы вставляют воронку и вкладывают стеклянный боек, о который разбивают дно ампулы. Затем стеклянной палочкой пробивают отверстие в верхней части ампулы и дают содержимому полностью вытечь или высыпаться в колбу, которую затем заполняют дистиллированной водой до метки.

источник

Методика оценивания погрешности и основные этапы выполнения измерений. Характеристика методов и используемых реактивов. Методика выполнения работы, калибрование мерной посуды, приготовление реактивов, обсчет результатов математической статистикой.

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вода — одно из самых важных веществ, как для человека, так и для всего живого на земле. Вода играет важную роль в нашем питании, быту, её использование безгранично. Но, к сожалению, не каждая вода полезна для нас. Важной проблемой является жесткость воды. Жесткость воды является одним из основных показателей, характеризующим применение воды в различных отраслях. Жесткостью воды называется совокупность свойств, обусловленных содержанием в ней щелочноземельных элементов, преимущественно ионов кальция и магния. Высокая жесткость воды приводит ко всем нам известным проблемам: накипь в чайнике, быстрой поломке стиральных машин, а так же к быстрому износу водопроводных труб.

Задачи: изучить методики по определению общей жесткости сетевой воды, прокалибровать посуду (бюретку на 25 см 3 , пипетку на 10см 3 , колбу на 500 см 3 , 1000 см 3 ), приготовить реактивы: аммиачно-буферный раствор с рН=10, Трилон Б с молярной концентрацией 25 ммоль/дм, сухую смесь индикатора «Эриохром черный Т» с хлоридом натрия в соотношении 1:100, обсчитать результаты методом математической статистики, определить погрешность метода.

· Относительная погрешность — погрешность измерения, выраженная отношением абсолютной погрешности измерения к действительному или среднему значению измеряемой величины

· Приведённая погрешность — погрешность, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерений к условно принятому значению величины, постоянному во всем диапазоне измерений или в части диапазона. Вычисляется по формуле , где — нормирующее значение, которое зависит от типа шкалы измерительного прибора и определяется по его градуировке:

· Инструментальные / приборные погрешности — погрешности, которые определяются погрешностями применяемых средств измерений и вызываются несовершенством принципа действия, неточностью градуировки шкалы, не наглядностью прибора.

· Методические погрешности — погрешности, обусловленные несовершенством метода, а также упрощениями, положенными в основу методики.

· Субъективные / операторные / личные погрешности — погрешности, обусловленные степенью внимательности, сосредоточенности, подготовленности и другими качествами оператора.

Случайная погрешность — составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом в серии повторных измерений одной и той же величины, проведенных в одних и тех же условиях.

Систематическая погрешность — погрешность, изменяющаяся во времени по определённому закону (частным случаем является постоянная погрешность, не изменяющаяся с течением времени). Систематические погрешности могут быть связаны с ошибками приборов (неправильная шкала, калибровка и т.п.), неучтёнными экспериментатором.

Систематическую ошибку нельзя устранить повторными измерениями. Её устраняют либо с помощью поправок, либо «улучшением» эксперимента.

При статистической обработке группы результатов наблюдений следует выполнить следующие операции:

ь Исключить известные систематические погрешности из результатов наблюдений.

ь Вычислить среднее арифметическое исправленных результатов наблюдений, принимаемое за результат измерения.

ь Вычислить оценку среднего квадратического отклонения результата наблюдения;

ь Вычислить оценку среднего квадратического отклонения результата измерения;

ь Проверить гипотезу о том, что результаты наблюдений принадлежат нормальному распределению;

ь Вычислить доверительные границы случайной погрешности (случайной составляющей погрешности) результата измерения;

ь Вычислить границы неисключенной систематической погрешности (неисключенных остатков систематической погрешности) результата измерения;

ь Вычислить доверительные границы погрешности результата измерения.

Проверку гипотезы о том, что результаты наблюдений принадлежат нормальному распределению, следует проводить с уровнем значимости Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

от 10 до 2%. Конкретные значения уровней значимости должны быть указаны в конкретной методике выполнения измерений. [2]

Для определения доверительных границ погрешности результата измерения доверительную вероятность Р принимают равной 0,95.

В тех случаях, когда измерение нельзя повторить, помимо границ, соответствующих доверительной вероятности Р=0,95, допускается указывать границы для доверительной вероятности Р=0,99.

В особых случаях, например при измерениях, результаты которых имеют значение для здоровья людей, допускается вместо Р=0,99 принимать более высокую доверительную вероятность.

Результат измерения и оценка его среднего квадратического отклонения

Способы обнаружения грубых погрешностей должны быть указаны в методике выполнения измерений.

За результат измерения принимают среднее арифметическое результатов наблюдений, в которые предварительно введены поправки для исключения систематических погрешностей.

Среднее квадратическое отклонение у результата наблюдения оценивают согласно разд. 1 ГОСТ 11.004-74.

Среднее квадратическое отклонение у (Г) результата измерения оценивают по формуле:

§ Доверительные границы случайной погрешности результата измерения в соответствии с настоящим стандартом устанавливают для результатов наблюдений, принадлежащих нормальному распределению.

§ Неисключенная систематическая погрешность результата, образуется из составляющих, в качестве которых могут быть неисключенные систематические погрешности:

§ — вызванные другими источниками.

§ В случае, если 8, то случайной погрешностью по сравнению с систематическими пренебрегают и принимают, что граница погрешности результата . [2]

§ В случае, если неравенства из пункта выше не выполняются, границу погрешности результата измерения находят путем построения композиции распределений случайных и неисключенных систематических погрешностей. Если доверительные границы случайных погрешностей найдены, допускается границы погрешности результата измерения ? (без учета знака) вычислить по формуле

§ Оценку суммарного среднего квадратического отклонения результата измерения вычисляют по формуле

§ Коэффициент К вычисляют по эмпирической формуле

Форма записи результатов измерений

При симметричной доверительной погрешности результаты измерений представляют в форме:

где Г — результат измерения.

Числовое значение результата измерения должно оканчиваться цифрой того же разряда, что и значение погрешности ?. [2]

§ МВИ разрабатывают и применяют с целью обеспечения выполнения измерений с погрешностью, не превышающей нормы погрешности или приписанной характеристики погрешности (неопределенности).

§ МВИ в зависимости от сложности и области применения излагают в:

— отдельном документе (стандарте, инструкции, рекомендации и т.п.);

— разделе или части документа (разделе стандарта, технических условий, конструкторского или технологического документа и т.п.). [3]

§ МВИ, аттестованные и регламентированные документами (в том числе государственными стандартами), применяемые в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора, подлежат регистрации в Федеральном реестре методик выполнения измерений, применяемых в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора, являющемся частью информационных ресурсов Федерального фонда государственных стандартов, общероссийских классификаторов технико-экономической информации, международных (региональных) стандартов, правил, норм и рекомендаций по стандартизации, национальных стандартов зарубежных стран.

Аттестации подлежат МВИ, используемые в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора, а также для контроля состояния сложных технических систем в соответствии с ГОСТ 22.2.04, регламентированные в документе по 4.2 настоящего стандарта.

МВИ, используемые вне сфер распространения государственного метрологического контроля и надзора, аттестуют в порядке, установленном в ведомстве или на предприятии.

Основная цель аттестации МВИ — подтверждение возможности выполнения измерений в соответствии с процедурой, регламентированной в документе на МВИ, с характеристиками погрешности (неопределенностью) измерений, не превышающими указанных в документе на МВИ.

Аттестацию МВИ осуществляют метрологические службы и иные организационные структуры по обеспечению единства измерений предприятий (организаций), разрабатывающих или применяющих МВИ.

Метрологическая служба (организационная структура) предприятия (организации), осуществляющая аттестацию МВИ, применяемой в сфере распространения государственного метрологического контроля и надзора, должна быть аккредитована на право выполнения аттестации МВИ в соответствии с правилами

Аттестацию МВИ могут осуществлять метрологические службы других предприятий (организаций), аккредитованные на право проведения аттестации МВИ в соответствии с правилами [16], а также государственные научные метрологические центры, органы Государственной метрологической службы и 32 ГНИИИ Минобороны России.

Аттестацию МВИ осуществляют на основе результатов метрологической экспертизы материалов разработки МВИ, включающих материалы теоретического и (или) экспериментального исследования МВИ, и документа (раздела, части документа), регламентирующего МВИ.

На аттестацию МВИ представляют следующие документы:

— исходные требования на разработку МВИ; [3]

— документ (проект документа), регламентирующий МВИ;

— программу и результаты экспериментального или расчетного оценивания характеристик погрешности МВИ. [3]

При проведении метрологической экспертизы материалов теоретического и (или) экспериментального исследования МВИ и способов экспериментальной оценки характеристик погрешности и (или) характеристик составляющих погрешности МВИ подвергают анализу соответствие документу способов представления характеристик погрешности, соответствие документу способов представления неопределенности, а для МВИ состава и свойств веществ и материалов — их соответствие также основным положениям ГОСТ Р ИСО 5725-1 — ГОСТ Р ИСО 5725-4; в части предложенных процедур контроля точности получаемых результатов измерений анализируется и отмечается в экспертном заключении использование процедур по ГОСТ Р ИСО 5725-6.

При экспериментальном исследовании МВИ погрешность алгоритма преобразования результатов наблюдений в значения измеряемой величины может быть определена в соответствии с рекомендацией.

При положительных результатах аттестации:

— документ, регламентирующий МВИ, утверждают в установленном порядке;

— в документе, регламентирующем МВИ (кроме государственного стандарта), указывается «МВИ аттестована» с обозначением предприятия (организации), метрологическая служба которого осуществляла аттестацию, либо государственного научного метрологического центра или органа Государственной метрологической службы, выполнившего аттестацию МВИ;

— для МВИ, применяемой в сфере распространения государственного метрологического контроля и надзора, а также для контроля состояния сложных технических систем в соответствии с ГОСТ 22.2.04 (кроме МВИ, регламентированных в государственных стандартах), оформляют свидетельство об аттестации МВИ в соответствии с приложением Г; для других МВИ свидетельство об аттестации оформляют по требованию заказчика;

— МВИ, применяемые в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора, подлежат регистрации в соответствии со статьей из настоящего стандарта в установленном порядке

Порядок регистрации свидетельств об аттестации МВИ устанавливают организации (предприятия), осуществляющие аттестацию МВИ.

Свидетельство об аттестации МВИ, на котором отсутствует регистрационный номер и дата выдачи, признается надзорными органами недействительным. [3]

Метод комплексонометрического титрования (комплексонометрия) основан на реакции образования внутрикомплексных соединений ионов металлов со специальными комплексообразующими органическими реагентами — комплексонами. Комплексоны образуют с ионами металлов прочные комплексы состава, при этом получаются внутрикомплексные соединения — хелаты.

Комплексонометрическое титрование ряда элементов широко применяется в аналитической химии. В основу этого титрования положена способность комплексона реагировать с достаточной скоростью с ионами многих металлов в строго стехиометрическом отношении (чаще всего 1: 1), давая при этом прочные, растворимые в воде соединения.

источник

Считается, что жесткая вода неприятна на вкус и легко узнаваема по плотному слою накипи на внутренней поверхности чайника и других нагревательных приборов. Между тем, в лабораторных условиях концентрацию солей магния и кальция определяют при помощи целого набора измерительных инструментов и вспомогательных реактивов.

Определение жесткости воды – одна из основных стадий водоподготовки. Для того чтобы измерить концентрацию солей кальция и магния, химики–лаборанты используют только разрешенные требованиями ГОСТ приборы и индикаторы. Для начала: что такое жесткость воды и как её обнаружить в домашних условиях.

На сегодняшний день самыми надежными считаются следующие методы определения жесткости:

— комплексонометрический метод выявления общей и временной жесткости,

— метод атомной спектрометрии

По карте кислотности и жесткости воды России можете оценить примерные показатели для вашего региона.

Для определения общей жесткости воды в лабораторных условиях используют комплексонометрический метод, основанный на образовании сложных соединений анализируемых ионов с органическими реагентами (комплексонами) (1). Перед началом работы пробу разбавляют спиртовым раствором индикатора эриохрома черного Т или сухой смесью хлорида натрия и кальция. К окрашенному в вино-красный цвет раствору добавляется по каплям Трилон Б. Величину общей жесткости вычисляют по формуле:

Жо=Nx*Vx*1000/V1

(N-нормальность раствора Трилона Б, V-объем раствора Трилона Б, V1-объем пробы).

Для справки: Титрование (титриметирческий анализ) – метод количественного расчета содержания вещества, реагирующего с реактивом известной концентрации.

При помощи титрования и колориметрического метода можно узнать не только величину общей, но и временной жесткости. Для этого исследуемые пробы соединяют с индикатором (метилоранж), после чего эталонный образец переставляют на белый фон, а вторую пробирку титруют раствором соляной кислоты до появления оранжево-красного оттенка. Рассчитывая необходимое количество «солянки», определяют временную жесткость воды.

Нвр = N_HCl * V_HCL* 1000/ V1

(N-нормальность раствора соляной кислоты, V-объем раствора соляной кислоты, V1-объем пробы)

Уравнение реакции:

Титрование – один из самых распространенных и простых методов определения концентрации ионов кальция и магния. К минусам традиционных методик следует отнести невысокую точность.

О том, как проверить жесткость воды с минимальными погрешностями, знает обслуживающий персонал высокоточных приборов. Ярким примером одного из самых надежных инструментов определения концентрации ионов кальция и магния является АКМС-1. По результатам сравнения разности электродных потенциалов с эталонными значениями, прибор автоматически выводит результаты анализа на дисплей.

Метод атомной спектрометрии основывается на резонансном поглощении света атомами исследуемых химических элементов. К преимуществам подобного метода относится высокая точность. Недостатком атомной спектрометрии считают высокую стоимость требуемых приборов.

Для определения жесткости воды можно воспользоваться приборами и инструментами, используемыми в аквариумистике. С точностью до 2% снимают показания TDS-метры.

Принцип действия подобного прибора основан на прямой зависимости электропроводности и количества растворенных солей кальция и магния.

На заводах и предприятиях, а также в лабораторных условиях очистных сооружений наиболее точными считаются результаты нескольких опытов, различающихся методикой вычисления концентрации «целевых» компонентов или частиц загрязнителя.

Жесткость воды обуславливается присутствием солей кальция и магния (бикарбонатов, карбонатов, хлоридов, сернокислых и др.). Измеряется в миллиграмм-эквивалентах (1 мг/экв соответствует 20,04 мг/л иона кальция или 12,16 мг/л иона магния).

— общую жесткость — обусловлена всей суммой солей кальция и магния в

— устранимую (бикарбонатную) — бикарбонаты кальция и магния, исчеза­ет после кипячения воды (при этом нерастворимые углекислые соли выпадают в виде осадка и накипи);

— постоянную жесткость — зависит от присутствия в воде карбонатных,

сернокислых, хлористых солей кальция и магния.

Определение устранимой жесткости основано на том, что двууглекис­лые соли кальция и магния реагируют как щелочные соли и их наличие устанавливают титрованием раствором соляной кислоты.

Посуда: колбы конические на 250 мл, бюретки, воронки диаметром 5-7 см, мерные цилиндры на 250 мл и бумажные фильтры.

1)соляная кислота 0,1 н раствор (1 мл соответствует 2,8 мг окиси цинка);

2)0,1 %-й раствор метилоранжа.

Методика исследования. В колбу на 250 мл наливают 100 мл воды, добавляют 2 капли 0,1%-го раствора метилоранжа и титруют из бю­ретки 0,1 и раствором соляной кислоты до перехода желтой окраски в слабо­розовую.

Устранимую жесткость рассчитывают по формуле:

где X — устранимая жесткость, мг/экв; А — количество 0,1 н раствора соляной кислоты в мл, пошедшее на титрование; К — поправочный коэффи­циент раствора солянок кислоты; Y — объем исследуемой воды, мл; 1000 — перерасчет на 1 л; 0,1 — нормальность раствора соляной кислоты.

Определение общей жесткости — метод основан на способности три-лона Б образовывать с ионами магния и кальция растворимые бесцветные комплексы. Для этого применяют двунатриевую соль этилендиаминотетрауксусной кислоты, ее называют комплексон 3 (хелатон). Титруют исследуемую пробу воды раствором трилона Б в присутствии индикатора-красителя.

Реакция комплексообразования идет медленно, поэтому раствор трилона
добавляют по каплям с промежутками в конце титрования в 5-10 с. Изменения окраски индикаторов приведены в таблице 45.

Индикаторы взаимодействуют со многими металлами и поэтому затруд­няют определение при содержании их в мг/л: железо закисное — 20, окисное — 20, алюминий — 20, медь — 0,3. Для устранения влияния меди в пробу воды добавляют 1 мл 2%-го раствора сульфида натрия.

источник

Жесткость — свойство воды, обусловленное присутствием в ней растворенных солей щелочно-земельных металлов (преимущественно кальция и магния). Различают жесткость кальциевую и магниевую, связанную с присутствием в воде соответственно ионов кальция и магния. Суммарное содержание ионов этих металлов в воде называется общей жесткостью.

Общая жёсткость подразделяется на карбонатную, обусловленную присутствием в воде гидрокарбонатов и карбонатов кальция и магния, и некарбонатную, обусловленную наличием кальциевых и магниевых солей сильных кислот.

Карбонатную жёсткость также называют временной (устранимой), а некарбонатную — постоянной. Гидрокарбонаты кальция и магния при длительном кипячении воды разлагаются с выделением диоксида углерода и выпадающих в осадок карбонатов кальция и магния (при дальнейшем кипячении карбонат магния гидролизуется с образованием гидроксида); жесткость воды при этом уменьшается:

Жесткость, оставшаяся после кипячения воды в течение определенного времени, достаточного для полного разложения гидрокарбонатов и удаления диоксида углерода (обычно 1 — 1,5 ч), называется постоянной жесткостью. Постоянная жесткость является важной характеристикой качества воды, используемой для технических целей. Она преимущественно зависит от содержания ионов кальция и магния, которые после кипячения уравновешиваются сульфатами и хлоридами. Эту часть постоянной жесткости, называемую также остаточной жесткостью, можно найти по разности между общей жесткостью и концентрацией гидрокарбонатов, выраженной в миллимолях на кубический дециметр. Однако кроме остаточной жесткости в воде после кипячения остается небольшое количество ионов кальция и магния, обусловленное растворимостью карбоната кальция и гидроксида магния. Эта часть постоянной жесткости называется неустранимой жесткостью. Поскольку растворимость карбоната кальция и гидроксида магния в присутствии ионов кальция и магния в растворе весьма незначительна, обычно некарбонатную (остаточную) жесткость отождествляют с постоянной жесткостью. Способ расчета постоянной жесткости и составляющих ее остаточной и неустранимой жесткости на основе результатов определения компонентов солевого состава воды приведен в «Руководстве по химическому анализу вод суши». Л.: Гидрометеоиздат. 1973.

Жесткость воды в настоящее время выражают в миллимолях количества вещества эквивалентов (КВЭ) Са 2+ и Mg 2+ , содержащихся в 1 дм 3 воды — ммоль/дм 3 КВЭ (ранее эту единицу обозначали мг-экв/л или мг-экв/дм 3 ). Миллимоль КВЭ Са 2+ и Mg 2+ равны соответственно 20,04 мг/ммоль и 12,15 мг/ммоль.

В естественных условиях ионы кальция и магния поступают в воду в результате взаимодействия растворенного диоксида углерода с карбонатными минералами и при других процессах растворения и химического выветривания горных пород. Источником этих ионов являются также микробиальные процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях, а также сточные воды различных предприятий: силикатной, металлургической, стекольной, химической промышленности, стоки с сельскохозяйственных угодий.

Общая жесткость поверхностных вод колеблется в основном от единиц до десятков миллимолей КВЭ в кубическом дециметре, причем карбонатная жесткость часто составляет 70 — 80 % от общей жесткости. Она подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего в период паводка. Жесткость подземных вод более постоянна.

Вода с жесткостью менее 4 ммоль/дм 3 КВЭ характеризуется как мягкая; от 4 до 8 ммоль/дм 3 КВЭ — средней жесткости; от 8 до 12 ммоль/дм 3 КВЭ — жесткая; более 12 ммоль/дм 3 КВЭ — очень жесткая.

Обычно преобладает (иногда в несколько раз) жесткость, обусловленная ионами кальция, однако в отдельных случаях, магниевая жесткость может достигать 50 — 60 % общей жесткости и более (часто магниевая жесткость превосходит кальциевую в морских и океанических водах, либо в поверхностных водах суши с высоким содержанием сульфат-ионов).

Высокая жесткость оказывает отрицательное влияние на свойства воды используемой в промышленности и для хозяйственно-бытовых целей. Жесткие требования в отношении величины жесткости предъявляются к воде, питающей паросиловые установки, поскольку в присутствии сульфатов и карбонатов кальций и магний образуют прочную накипь, уменьшающую теплопроводность металла и приводящую к перерасходу топлива и перегреву котлов. Для устранения жесткости применяют различные способы — осаждение труднорастворимых солей кальция и магния химическим или термическим путем, умягчение с помощью ионитов.

Высокая жесткость, особенно, обусловленная превышением солей магния, ухудшает органолептические свойства воды, придавая ей горьковатый вкус и оказывая отрицательное воздействие на органы пищеварения. Предельно допустимая величина жесткости в питьевых водах 7 ммоль/дм 3 КВЭ, но в некоторых случаях допускается использовать для питьевых целей воду с жесткостью 10 ммоль/дм 3 КВЭ.

ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ.
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ
ТИТРИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ С ТРИЛОНОМ Б

1.1 Настоящий руководящий документ устанавливает методику выполнения измерений (далее — методика) общей и некарбонатной жесткости в пробах природных и очищенных сточных вод в диапазоне от 0,060 до 13,00 ммоль/дм 3 КВЭ (далее — ммоль/дм 3 ) титриметрическим методом с трилоном Б.

При анализе проб воды с величиной жесткости, превышающей 13,00 ммоль/дм 3 , допускается выполнение измерений после соответствующего разбавления пробы дистиллированной водой.

1.2 Настоящий руководящий документ предназначен для использования в лабораториях, осуществляющих анализ природных и очищенных сточных вод.

В настоящем руководящем документе использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны

ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности

ГОСТ 17.1.5.04-81 Охрана природы. Гидросфера. Приборы и устройства для отбора, первичной обработки и хранения проб природных вод. Общие технические условия

ГОСТ 17.1.5.05-85 Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков

ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике

ГОСТ Р 51592-2000 Вода. Общие требования к отбору проб

МИ 2881-2004 Рекомендация. ГСИ. Методики количественного химического анализа. Процедуры проверки приемлемости результатов анализа

РД 52.24.403-2007. Массовая концентрация кальция в водах. Методика выполнения измерений титриметрическим методом с трилоном Б

Примечание — Ссылки на остальные нормативные документы приведены в разделах 4, В.3 и В.4.

3.1 При соблюдении всех регламентируемых методикой условий проведения измерений характеристики погрешности результата измерения с вероятностью 0,95 не должны превышать значений, приведенных в таблице 1.

Таблица 1 — Диапазон измерений, значения характеристик погрешности и ее составляющих (Р = 0,95)

Показатель повторяемости (среднеквадратическое отклонение повторяемости) s _r, ммоль/дм 3

Показатель воспроизводимости (среднеквадратическое отклонение воспроизводимости) s _R, ммоль/дм 3

Показатель правильности (границы систематической погрешности при вероятности Р = 0,95) ± D _с, ммоль/дм 3

Показатель точности (границы погрешности при вероятности Р = 0,95) ± D , ммоль/дм 3

источник

Методы определения жесткости

Drinking water. Methods of hardness determination

____________________________________________________________________
Текст Сравнения ГОСТ 31954-2012 с ГОСТ Р 52407-2005 см. по ссылке.
— Примечание изготовителя базы данных.
____________________________________________________________________

МКС 13.060.50
ТН ВЭД 220100000
220100000

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Обществом с ограниченной ответственностью «Протектор» совместно с Закрытым акционерным обществом «Центр исследования и контроля воды»

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (по переписке, протокол от 3 декабря 2012 г. N 54)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Минэкономики Республики Армения

Госстандарт Республики Беларусь

Госстандарт Республики Казахстан

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 декабря 2012 г. N 1899-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 31954-2012 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2014 г.

5 В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения международных стандартов:

— ISO 6059:1984 «Качество воды. Определение суммарного содержания кальция и магния. Титриметрический метод с применением ЭДТА» («Water quality — Determination of the sum of calcium and magnesium — EDTA titrimetric method», NEQ);

— ISO 7980:1986 «Качество воды. Определение кальция и магния. Атомно-абсорбционный спектрометрический метод» («Water quality — determination of calcium and magnesium — Atomic absorption spectrometric method», NEQ).

Стандарт подготовлен на основе применения ГОСТ Р 52407-2005

7 Издание (июль 2018 г.) с Поправкой (ИУС 1-2017)

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Жесткость воды является одним из основных показателей, характеризующим применение воды в различных отраслях.

Жесткостью воды называется совокупность свойств, обусловленных содержанием в ней щелочноземельных элементов, преимущественно ионов кальция и магния.

В зависимости от рН и щелочности воды жесткость выше 10 °Ж может вызывать образование шлаков в распределительной системе водоснабжения и накипи при нагревании. Вода жесткостью менее 5 °Ж может оказывать коррозионное воздействие на водопроводные трубы. Жесткость воды может влиять и на применяемость для потребления человеком с точки зрения ее вкусовых свойств.

При комплексонометрическом (титриметрическом) определении жесткости ионы алюминия, кадмия, свинца, железа, кобальта, меди, марганца, олова и цинка влияют на установление эквивалентной точки и мешают определению. Ионы ортофосфата и карбоната могут осаждать кальций в условиях титрования. Определению могут также мешать некоторые органические вещества. Если мешающее влияние невозможно устранить, определение жесткости рекомендуется проводить методами атомной спектрометрии.

Настоящий стандарт предусматривает использование различных методов определения жесткости воды с учетом приведения количественной характеристики жесткости воды (единицы жесткости) через градусы жесткости (°Ж) по ГОСТ 31865.

Настоящий стандарт распространяется на природные (поверхностные и подземные) воды, в том числе воды источников питьевого водоснабжения, а также на питьевую воду, в том числе расфасованную в емкости, и устанавливает следующие методы определения жесткости воды:

— комплексонометрический метод (метод А);

— методы атомной спектрометрии (методы Б и В).

Метод Б применяют для определения массовой концентрации ионов кальция и магния.

Метод В является арбитражным по отношению к другим методам определения жесткости.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2009 Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий

ГОСТ 17.1.5.05-85 Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков

ГОСТ 1770-74 (ISO 1042-83, ISO 4788-80) Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Технические условия

ГОСТ 2053-77 Реактивы. Натрий сернистый 9-водный. Технические условия

ГОСТ 3118-77 Реактивы. Кислота соляная. Технические условия

ГОСТ 3760-79 Реактивы. Аммиак водный. Технические условия

ГОСТ 3773-72 Реактивы. Аммоний хлористый. Технические условия

ГОСТ 4233-77 Реактивы. Натрий хлористый. Технические условия

ГОСТ 4328-77 Реактивы. Натрия гидроокись. Технические условия

ГОСТ 4461-77 Реактивы. Кислота азотная. Технические условия

ГОСТ 5456-79 Реактивы. Гидроксиламина гидрохлорид. Технические условия

ГОСТ 5457-75 Ацетилен растворенный и газообразный технический. Технические условия

ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия

ГОСТ 10652-73 Реактивы. Соль динатриевая этилендиамин-N,N,N’,N’-тетрауксусной кислоты 2-водная (трилон Б). Технические условия

ГОСТ 17433-80 Промышленная чистота. Сжатый воздух. Классы загрязненности

ГОСТ 18300-87 Спирт этиловый ректификованный технический. Технические условия

ГОСТ 23950-88 Вода питьевая. Метод определения массовой концентрации стронция

ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры

ГОСТ 29169-91 (ИСО 648-77) Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки с одной отметкой

ГОСТ 29227-91 (ИСО 835-1-81) Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки градуированные. Часть 1. Общие требования

ГОСТ 29251-91 (ИСО 385-1-84) Посуда лабораторная стеклянная. Бюретки. Часть 1. Общие требования

ГОСТ 31861-2012 Вода. Общие требования к отбору проб

ГОСТ 31862-2012 Вода питьевая. Отбор проб

ГОСТ 31865-2012 Вода. Единица жесткости

ГОСТ 31870-2012 Вода питьевая. Определение содержания элементов методами атомной спектрометрии

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

Общие требования к отбору проб — по ГОСТ 31861, ГОСТ 31862 и ГОСТ 17.1.5.05.

Пробу отбирают объемом не менее 400 см для анализа по методу А и не менее 200 см для анализа по методам Б и В в емкость, изготовленную из полимерных материалов или стекла.

Срок хранения пробы воды — не более 24 ч.

Для увеличения срока хранения пробы и для предотвращения осаждения из воды карбонатов кальция (что характерно для подземных или бутилированных вод) пробу подкисляют кислотой до рН
Для воды, расфасованной в емкости, сроки и температурные условия хранения должны соответствовать требованиям, указанным в нормативной документации* на готовую продукцию.
_______________
* В Российской Федерации — требованиям ГОСТ Р 52109-2003 «Вода питьевая, расфасованная в емкости. Общие технические условия» — переоформляется в межгосударственный стандарт.

4.1 Сущность метода

Метод основан на образовании комплексных соединений трилона Б с ионами щелочноземельных элементов. Определение проводят титрованием пробы раствором трилона Б при рН=10 в присутствии индикатора. Наименьшая определяемая жесткость воды — 0,1 °Ж.

Если исследуемая проба была подкислена для консервации или проба имеет кислую среду, то в аликвоту пробы добавляют раствор гидроксида натрия (см. 4.3.8) до рН=6-7. Если проба воды имеет сильнощелочную среду, то в аликвоту пробы добавляют раствор соляной кислоты (см. 4.3.7) до рН=6-7. Контроль рН проводят по универсальной индикаторной бумаге или с использованием рН-метра. Для удаления из воды карбонат и бикарбонат ионов (что характерно для подземных или бутилированных вод) после добавления к аликвоте пробы раствора соляной кислоты до рН=6-7 проводят ее кипячение или продувание воздухом или любым инертным газом в течение не менее пяти минут для удаления углекислого газа. Критерием наличия в воде значительного количества карбонатов может служить щелочная реакция воды.

Присутствие в воде более 10 мг/дм ионов железа; более 0,05 мг/дм каждого из ионов меди, кадмия, кобальта, свинца; свыше 0,1 мг/дм каждого из ионов марганца (II), алюминия, цинка, кобальта, никеля, олова, а также цветность более 200 °Ж и повышенная мутность вызывают при титровании нечеткое изменение окраски в точке эквивалентности и приводят к завышению результатов определения жесткости. Ортофосфат- и карбонат-ионы могут осаждать кальций в условиях титрования при рН=10.

Для уменьшения влияния содержащихся в воде цинка до 200 мг/дм , алюминия, кадмия, свинца до 20 мг/дм , железа до 5 мг/дм , марганца, кобальта, меди, никеля до 1 мг/дм к аликвоте пробы до введения индикатора добавляют 2 см раствора сульфида натрия (см. 4.3.6); для уменьшения влияния марганца до 1 мг/дм , железа, алюминия до 20 мг/дм , меди до 0,3 мг/дм добавляют от 5 до 10 капель раствора гидроксиламина гидрохлорида (см. 4.3.5). Мутность (взвешенные вещества) пробы устраняют фильтрованием через мембранные фильтры с диаметром пор 0,45 мкм или бумажные обеззоленные фильтры «синяя лента». Влияние цветности и других факторов устраняют разбавлением пробы в ходе анализа по 4.5, если это позволяет определяемое значение жесткости воды.

Примечание — Фильтрование пробы может привести к занижению результатов определения жесткости воды, особенно воды с щелочной реакцией.

Если мешающие влияния устранить невозможно, то определение жесткости проводят методами атомной спектрометрии.

4.2 Средства измерения, вспомогательное оборудование, реактивы, материалы

Государственный (межгосударственный) стандартный образец (ГСО) состава жесткости (общей жесткости) воды с относительной погрешностью аттестованного значения при доверительной вероятности 0,95 не более ±1,5%.

Весы лабораторные* с наибольшим пределом взвешивания 220 г, обеспечивающие точность взвешивания с пределом допускаемой абсолютной погрешности не более ±0,75 мг.
_______________
* В Российской Федерации действует ГОСТ Р 53228-2008 «Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания».

рН-метр любого типа.

Колбы мерные по ГОСТ 1770 2-го класса точности.

Пипетки градуированные по ГОСТ 29227 2-го класса точности или пипетки с одной отметкой по ГОСТ 29169 2-го класса точности.

Бюретки по ГОСТ 29251 2-го класса точности вместимостью 25 см и (или) 10 см или полуавтоматический цифровой титратор (цифровая бюретка) вместимостью 30 или 50 см с шагом дозирования не более 0,05 см .

4.3 Приготовление растворов и индикаторов

4.3.1 Раствор трилона Б молярной концентрации 25 ммоль/дм

Трилон Б высушивают при 80°С в течение двух часов, отвешивают 9,31 г, помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см , растворяют в теплой от 40°С до 60°С бидистиллированной воде и после охлаждения раствора до комнатной температуры доводят до метки бидистиллированной водой. Установку поправочного коэффициента к концентрации раствора трилона Б (см. 4.4), приготовленного из навески, проводят по раствору сульфата магния (см. 4.3.2). Раствор из ГСО состава трилона Б или стандарт-титра (фиксанала) трилона Б готовят в соответствии с инструкцией по применению, разбавляя его до требуемой концентрации.

Раствор трилона Б пригоден для использования в течение 6 мес. Рекомендуется не реже одного раза в месяц проверять значение поправочного коэффициента.

4.3.2 Раствор ионов магния молярной концентрации 25 ммоль/дм

Раствор готовят из ГСО состава водного раствора ионов магния или стандарт-титра (фиксанала) сульфата (сернокислого) магния в соответствии с инструкцией по его применению, при необходимости разбавляя до требуемой концентрации.

Примечание — Если в используемых стандарт-титрах (фиксаналах) или ГСО состава водных растворов концентрация вещества выражена в нормальностях (н), мг/дм , г/м и т.п., необходимо провести пересчет концентрации вещества в моль/дм .

4.3.3 Буферный раствор рН=(10±0,1)

Для приготовления 500 см буферного раствора в мерную колбу вместимостью 500 см помещают 10 г хлорида аммония, добавляют 100 см бидистиллированной воды для его растворения и 50 см 25%-ного водного аммиака, тщательно перемешивают и доводят до метки бидистиллированной водой.

Буферный раствор пригоден для использования в течение 2 мес при его хранении в плотно закрытой емкости, изготовленной из полимерного материала. Рекомендуется периодически перед применением буферного раствора проверять его рН с использованием рН-метра. Если значение рН изменилось более чем на 0,2 единицы рН, то готовят новый буферный раствор.

4.3.4.1 Раствор индикатора

Для приготовления 100 см раствора индикатора в стакан вместимостью не менее 100 см помещают 0,5 г индикатора эриохром черный Т, добавляют 20 см буферного раствора, тщательно перемешивают и добавляют 80 см этилового спирта. Раствор пригоден для использования в течение 10 сут при хранении в темной стеклянной емкости.

Допускается вместо индикатора эриохром черный Т использовать индикатор хромовый темно-синий кислотный, раствор которого готовят аналогичным способом. Срок хранения этого раствора — не более 3 мес.

4.3.4.2 Сухая смесь индикатора

Сухую смесь индикатора готовят в следующей последовательности: 0,25 г эриохрома черного Т смешивают с 50 г хлорида натрия в фарфоровой ступке и тщательно растирают. Смесь пригодна для использования в течение одного года при хранении в темной стеклянной емкости.

4.3.5 Раствор гидроксиламина гидрохлорида

Для приготовления 100 см раствора 1 г гидроксиламина гидрохлорида ( ) растворяют в 100 см бидистиллированной воды. Раствор пригоден для использования в течение 2 мес.

4.3.6 Раствор сульфида натрия

Для приготовления 100 см раствора 5 г сульфида натрия или 3,5 г растворяют в 100 см бидистиллированной воды. Раствор готовят в день проведения определений.

4.3.7 Раствор соляной кислоты молярной концентрации 0,1 моль/дм

В мерную колбу вместимостью 1000 см , наполовину заполненную бидистиллированной водой, наливают 8 см соляной кислоты и доводят до метки бидистиллированной водой. Срок хранения раствора — не более 6 мес.

Приготовление раствора кислоты из стандарт-титра (фиксанала) проводят в соответствии с инструкцией по его приготовлению.

4.3.8 Раствор гидроксида натрия молярной концентрации 0,2 моль/дм

Для приготовления 1000 см раствора в стакан помещают 8 г гидроксида натрия, растворяют в бидистиллированной воде, после остывания раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см и доводят до метки бидистиллированной водой. Срок хранения раствора в емкости из полимерного материала — не более 6 мес.

4.4 Установление коэффициента поправки к концентрации раствора трилона Б

В коническую колбу вместимостью 250 см вносят 10,0 см раствора ионов магния (см. 4.3.2), добавляют 90 см бидистиллированной воды, 5 см буферного раствора (см. 4.3.3), от 5 до 7 капель раствора индикатора (см. 4.3.4.1) или от 0,05 до 0,1 г сухой смеси индикатора (см. 4.3.4.2) и сразу титруют раствором трилона Б (см. 4.3.1) до изменения окраски в эквивалентной точке от винно-красной (красно-фиолетовой) до синей (с зеленоватым оттенком) при использовании индикатора эриохром черный Т, а при использовании индикатора хромовый темно-синий кислотный до синей (сине-фиолетовой).

Раствор трилона Б в начале титрования добавляют довольно быстро при постоянном перемешивании. Затем, когда цвет раствора начинает меняться, раствор трилона Б добавляют медленно. Эквивалентной точки достигают при изменении окрашивания, когда цвет раствора перестает меняться при добавлении капель раствора трилона Б.

Титрование проводят на фоне титрованной контрольной пробы. В качестве контрольной пробы можно использовать немного перетитрованную анализируемую пробу. За результат принимают среднеарифметическое значение результатов не менее двух определений. Значение коэффициента поправки должно быть равным 1,00±0,03.

Коэффициент поправки к концентрации раствора трилона Б рассчитывают по формуле

где — объем раствора трилона Б, израсходованный на титрование, см ,

10 — объем раствора ионов магния (см. 4.3.2), см .

Примечание — При приготовлении растворов по 4.3-4.4 допускается вместо бидистиллированной воды использовать дистиллированную воду, если определяемое значение жесткости более 1 °Ж.

4.5 Порядок проведения определений

4.5.1 Выполняют два определения, для чего пробу анализируемой воды делят на две части.

4.5.2 В колбу вместимостью 250 см помещают первую часть аликвоты пробы анализируемой воды объемом 100 см , 5 см буферного раствора (см. 4.3.3), от 5 до 7 капель раствора индикатора (см. 4.3.4.1) или от 0,05 до 0,1 г сухой смеси индикатора (см. 4.3.4.2) и титруют раствором трилона Б (см. 4.3.1), как описано в 4.4.

4.5.3 Вторую часть аликвоты пробы объемом 100 см помещают в колбу вместимостью 250 см , добавляют 5 см буферного раствора, от 5 до 7 капель раствора индикатора или от 0,05 до 0,1 г сухой смеси индикатора, добавляют раствор трилона Б, которого берут на 0,5 см меньше, чем пошло на первое титрование (см. 4.5.2), быстро и тщательно перемешивают и титруют (дотитровывают), как описано в 4.4.

Примечания

1 Нечеткое изменение окраски индикатора в эквивалентной точке или изменение окраски на серый цвет указывает на присутствие мешающих веществ. Устранение мешающих влияний — по 4.1. Если мешающие влияния устранить невозможно, определение жесткости проводят методами атомной спектрометрии (см. раздел 5).

2 Если расход раствора трилона Б превышает 20 см — при использовании бюретки вместимостью 25 см или 9 см — при использовании бюретки вместимостью 10 см , то объем анализируемой пробы уменьшают, добавляя в нее бидистиллированную воду до объема 100 см . Аликвоту пробы уменьшают и для устранения влияния цветности воды.

3 Если расход раствора трилона Б менее 1 см — при использовании бюретки вместимостью 25 см или менее 0,5 см — при использовании бюретки вместимостью 10 см , то рекомендуется использовать раствор трилона Б молярной концентрацией 5 ммоль/дм или 2,5 ммоль/дм соответственно. Раствор трилона Б по 4.3.1 разбавляют в 5 или 10 раз.

4.6 Обработка результатов определения

где — коэффициент пересчета, равный 2 ,

где — концентрация раствора трилона Б, моль/м (ммоль/дм ), (как правило 50);

— множитель разбавления исходной пробы воды при консервировании (как правило 1);

— коэффициент поправки к концентрации раствора трилона Б, рассчитанный по формуле (1);

— объем раствора трилона Б, израсходованный на титрование, см ;

— объем пробы воды, взятой для анализа, см .

4.6.2 За результат измерения принимают среднеарифметическое значение результатов двух определений. Приемлемость результатов определений оценивают исходя из условия:

где — предел повторяемости (см. таблицу 1);

и — результаты определений по 4.5.2 и 4.5.3, °Ж.

Если расхождение между двумя результатами превышает установленное значение, то определение жесткости воды повторяют. Проверку приемлемости в этом случае проводят по [1, раздел 5].

источник