Определение содержания различных форм углекислоты

Автор: | 06.01.2018

Цель работы: изучение методик определения различных форм углекислоты.

Угольная кислота и её соли постоянные компоненты природных вод. Углекислота может находиться в воде в свободной форме и в виде гидрокарбонатов и карбонатов. Содержание свободной угольной кислоты Н2СО3 зависит от концентрации растворенного диоксида углерода. Так как в форме угольной кислоты находится лишь часть растворенного СО2 (около 1 %), то содержание свободной углекислоты в воде характеризуется суммой: Н2СО3 + СО2. При этом расчет ведут не на кислоту, а на СО2. Угольная кислота диссоциирует в водном растворе:

Н2СО3 Н+ + НСО3-; НСО3- ↔ Н+ + СО32-.

Константы диссоциации для 1 и 2 ступени:

Определение содержания различных форм углекислоты Определение содержания различных форм углекислоты Определение содержания различных форм углекислоты

Из уравнений следует, что концентрация свободной угольной кислоты находится в прямой зависимости от концентрации водородных ионов, а концентрация карбонат-ионов – в обратной. При рН < 4,2 в природных водах содержится только свободная угольная кислота. Появление в воде гидрокарбонат-ионов повышает рН от 4,2 до 8,3; в воде присутствует свободная угольная кислота и ионы НСО3-, причем с возрастанием рН увеличивается концентрация НСО3- - ионов и понижается концентрация свободной угольной кислоты. При рН = 8,4 в воде присутствуют практически только гидрокарбонаты (99,7%). При дальнейшем увеличении рН в воде наряду с гидрокарбонат-ионами появляются и карбонат-ионы, которые при рН > 10 становятся преобладающими.

Связанной считается угольная кислота в форме карбонатов, форме гидрокарбонатов она состоит из связанной и полусвязанной кослоты (поровну), так как при кипячении половина гидрокарбонатов переходит в свободную угольную кислоту.

2 НСО3- = СО32- + СО2 + Н2О.

Если в воде находится свободная угольная кислота и НСО3- -ионы, то количество связанной кислоты равно содержанию полусвязанной. При

рН > 8,4 количество связанной кислоты ( Определение содержания различных форм углекислоты ) будет больше полусвязанной ( Определение содержания различных форм углекислоты ).

При одновременном присутствии в воде ионов HCO3- и СО32- определение ведут в одной пробе, нейтрализуя рабочим раствором соляной кислоты щелочность, создаваемую этим ионами. Определение основано на изменении содержания различных форм углекислоты в зависимости от рН. В присутствии кислоты ионы CО32- и НСО3- переходят в свободную угольную кислоту. Карбонаты с соляной кислотой взаимодействуют в две стадии. На первой стадии карбонаты переходят в гидрокарбонаты:

Определение содержания различных форм углекислоты

Таким образом, можно считать, что объем кислоты, затраченный на перевод СО32- в НСО3-, соответствует половине содержащихся в воде карбонатов. Индикатор – фенолфталеин.

Проба, оттитрованная рабочим раствором кислоты в присутствии фенолфталеина, содержит гидрокарбонаты, ранее находившиеся в воде, и гидрокарбонаты, образовавшиеся из карбонатов. Гидрокарбонаты переводят в свободную угольную кислоту последующим титрованием пробы кислотой в присутствии метилового оранжевого.


При расчете содержания СО32--ионов объемов соляной кислоты израсходованной на титрование пробы воды с фенолфталеином, соответственно удваивается. А при расчете количества гидрокарбонатов из объема кислоты, израсходованного на титрование воды в присутствии метилоранжа, вычитается объем, пошедший на титрование с фенолфталеином.

Карбонат – ионы содержатся в щелочных водах. В этом случае, в воде определяют только гидрокарбонаты титрованием кислотой в присутствии метилоранжа.

  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *