Analitika gyakorlat 12. évfolyam Környezeti analitikai vizsgálatok Fogarasi József 2009 TÁMOP 2.2.3-07/1-2F-2008-0011

Víz összes keménységének meghatározása

Emlékszünk még a reklámfilmre Emlékszünk még a reklámfilmre? Kiskölykök csupán játszadoznak, mint kisördögök, vízi pisztollyal locsolják a fürdőszoba csempéjét. ÁÁÁ - ez csak - VÍÍÍZ! Nyugodtan játszhatnak a gyerekek a vízipuskákkal, nem lesz vízköves a fürdőszoba csempéje a falon…. De mi is a vízkő? És mit is jelent, hogy kemény a víz?

A vízkő A víz természetben történő körforgása közben számos anyaggal találkozik, amelyek oldott állapotban bekerülnek a vízbe. Az ember a vizet többnyire a talajból, felszíni vizekből nyeri, ahonnan ásványi sók kerülnek a vízbe.

A vízkő Az ásványi anyagokra szükség van, ezek adják az ivóvíz ízét, így jut számtalan létfontosságú anyag a szervezetünkbe. A víz keménységét a benne oldott kalcium- és magnéziumsók okozzák. Ezek a sók egy része melegítés vagy más anyagok hatására kicsapódnak, lerakódásokat okoznak az edények falán, a csővezetékben, textíliákon stb. A lerakódás csökkenti a csővezeték szabad keresztmetszetét, dugulást okoz, az áramlás biztosításához egyre nagyobb energiára van szükség.

2 CH3─(CH2)16─COONa + Ca2+ = Ca[CH3─(CH2)16─COO]2 + 2 Na+ A vízkő okozta veszélyek A kazánok falán a lerakódások rontják a hőátadást, súlyosabb esetben egy hirtelen repedés után a víz a sokkal forróbb fémrészekhez hozzáérve, a hirtelen hőhatásra pillanatszerűen felforr, ami váratlan nagy mértékű nyomásnövekedést okoz. Másrészt a víz pillanatszerűen lehűti a fém részeket. Mindez együtt az edény falát megrepeszti, és robbanást okoz. A vízkőlerakódások a száradó edényeken foltosodást okoznak. A vízben lévő kalcium- és magnéziumsók rontják a mosószerek hatását is. 2 CH3─(CH2)16─COONa + Ca2+ = Ca[CH3─(CH2)16─COO]2 + 2 Na+ A zsírsavak kalcium- és magnéziumsói csapadékként válnak ki. Megjegyzés: A szintetikus mosószerek kevésbé érzékenyek a kemény vízre.

Nemkarbonát-keménység: A keménység fajtái Karbonátkeménység: a hidrogén-karbonát formában jelen lévő sók okozzák. Szokás ezt karbonátkeménységnek nevezni. Erre jellemző, hogy melegítés hatására kemény, szürke színű bevonatot, lerakódást okoz, mert a hidrogén-karbonátból kicsapódik a kalcium- és a magnézium-karbonát: Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO2 + H2O Mg(HCO3)2 = MgCO3 + CO2 + H2O Nemkarbonát-keménység: A nem hidrogén-karbonát anionok (pl. kloridion, szulfátion, nitrát stb.) okozzák. Ezek melegítésre nem csapódnak ki, azaz melegítéstől nem változik a víz kalcium- és magnéziumion-tartalma, és ezzel együtt a keménysége.

A keménység mértékegysége A keménység számszerű jellemzéséhez a Ca- és Mg-sók mennyiségét együtt kell megadni. Ezért a Mg-sókat át kell számítani a velük kémiailag egyenértékű Ca-sókra. Az így átszámított értéket összesítjük és 1 dm3-re vonatkoztatjuk. Német keménységi fok (nKo): 1 °nK = 10 mg kalcium-oxiddal (CaO) egyenértékű (Ca és Mg) só van 1 dm3 vízben feloldva. mg CaO/dm3 1 mg CaO/dm3 keménységű az a víz, melynek 1 dm3-ében 1 mg CaO-dal egyenértékű keménységet okozó (Ca és Mg) só van feloldva. mmol CaO/dm3 1 mmol CaO/dm3 keménységű az a víz, melynek 1 dm3-ében 1 mmol CaO-dal egyenértékű keménységet okozó (Ca és Mg) só van feloldva.

A keménység meghatározása Sok fémion meghatározására a komplexképzésen alapuló reakciók alkalmasak. Különösen alkalmasak a kelátképződéses reakciók. A leggyakoribb komplexképző az EDTA. Az EDTA nitrogénje és a karboxilcsoport oxigénjei nemkötő elektronpárokat tartalmaznak, melyek koordinatív kötéssel komplex vegyületeket hoznak létre.

Persze az EDTA térbeli formája kicsit bonyolultabb: a fématomot a nitrogének és az oxigének ölelik körbe: Me

Dr. Gerald Pribil A keláthatást már az 1800-as években felfedezték. A kelatkomplex elnevezés Schwarzenbachtól származik, és rákollóról kapta nevét. Prágában, az 1950-es években dolgozó analitikus, a komplexometria egyik fejlesztője Kőrös Endre (1927-2002) Kőrös Endre analitikus jelentős eredménye a komplexometria bevezetése a magyar analitikai kémiai kutatásba, elterjesztése a hazai ipari laboratóriumokban. 1953-tól több fémion meghatározását dolgozta ki, így például a Ca2+ és Mg2+ egymás melletti mérését. Ez lehetővé tette a víz keménységének 5 perc alatt történő megállapítását. Ehhez, a Kőrös-módszer kidolgozása előtt 1-2 napig tartó, nehézkes gravimetriás meghatározást kellett elvégezni.