2

CUPRINS

Norme de protecie, prevenire a accidentelor i msuri de prim ajutor nlaboratorul de chimie

1

1. Sticlrie i ustensile utilizate n laboratorul de chimie 6 2. Aciditatea i alcalinitatea 9

2.1. Determinarea aciditii apei 9 2.2. Determinarea alcalinitii apei 10

3. Volumetrie - consideraii generale 11 3.1. Soluii etalon 13

3.1.1. Soluii de normalitate exact 13

3.1.2. Soluii de normalitate aproximativ 13

3.1.3. Calculul factorului i titrului unei soluii 14

3.1.4. Msurarea volumelor 14 4. Dozarea clorurilor in ap metoda cu azotat de argint 15 5. Determinarea dioxidului de carbon din ap 16

5.1. Determinarea dioxidului de carbon liber 16 5.2. Determinarea dioxidului de carbon legat (CO2 combinat) 17 5. 3. Determinarea dioxidului de carbon agresiv 18 5. 4. Determinarea dioxidului de carbon total 18

6. Determinarea duritii apei 18 6.1. Determinarea duritii temporare 18 6.2. Determinarea direct a duritii totale (metoda Wartha-Pfeifer) 20 6.3. Determinarea indirect a duritii totale 20

7. Determinarea amoniacului total din apele reziduale 21 8. Determinarea fosfailor din apele reziduale 22 9. Determinarea umiditii solului 23

9.1. Determinarea umiditii solului prin metoda gravimetric 24 10. Determinarea pH-ului solului 25

10.1. Determinarea pH-ului pe cale colorimetric 25 10.2. Determinarea pH-ului solului cu hrtie indicatoare Merck 25

11. Determinarea spectrofotometric a fierului din sol 25 12. Determinarea carbonailor i bicarbonailor alcalini din sol 27

12.1. Obinerea extractului de ap din sol 27 12. 2. Determinarea carbonailor i bicarbonailor alcalini din sol 27

3

Norme de protecie, prevenire a accidentelor i msuri de prim ajutor n laboratorul de chimie

Multe experiene pot deveni periculoase dac experimentatorul nu cunoate natura reactivilor utilizai, caracteristicile acestora i ale aparaturii sau nu este atent la manipularea, respectiv manevrarea lor.

n vederea proteciei i prevenirii accidentelor din laboratorul de chimie este necesar respectarea unor reguli numite NORME .

Orice accident care survine n laborator trebuie imediat adus la cunotin cadrului didactic care va aprecia gravitatea lui i va stabili msurile de prim ajutor, o intervenie imediat putnd preveni o agravare a situaiei.

n cele ce urmeaz se vor prezenta principalele tipuri de accidente care pot surveni n laboratoarele de chimie, normele de protecie precum i msurile de prim ajutor care trebuie luate nlegtur cu persoana accidentat. Principalele accidente care se pot produce n laboratoarele de chimie sunt: intoxicaii, arsuri, traumatisme i electrocutri.

Intoxicaiile pot fi: - acute, produse datorit ptrunderii n organism a unor substane toxice, ntr-o cantitate care depete limita admis; - cronice produse n urma ptrunderii unor substane toxice n organism n cantiti mici, timp ndelungat. Ptrunderea substanelor toxice n organism se poate produce: pe cale respiratorie (sub form de fum, cea, pulbere), pe cale digestiv, prin piele, de unde, prin difuzie ajung n snge (sulfura de carbon, alcool metilic, mercurul, etc.). n scopul evitrii intoxicaiilor, substanele chimice ca: cianur de potasiu, hidrogen sulfurat, soluie de hidroxid de amoniu concentrat, oxid de carbon, dioxid de sulf, acid cianhidric etc., se vor prepara sau utiliza numai sub ni.

Este interzis testarea substanelor chimice prin gustare. Este interzis pipetarea prin aspirare cu gura a soluiilor corozive sau toxice.

La ncheierea edinei de laborator, studenii sunt obligai s fac ordine pe masa de lucru, s predea ustensilele utilizate i s se spele pe mini.

Msurile de prim ajutor n cazul intoxicaiilor cu substane chimice se aplic difereniat n funcie de natura reactivului care a provocat intoxicaia (tabel I).

Tabel I - Msuri de prim ajutor n cazul intoxicaiilor cu substane chimice.

Substana toxic Antidot F2 Hidroxid de amoniu diluat

Cl2; Br2 pulverizarea unei soluii de carbonat de sodiu H2S se inspir aer curat i cantiti foarte mici de Cl2

NO; NO2 se recomand inhalare de oxigen, lapte i repaus complet P4 soluie de sulfat de cupru 2% As2O3 soluie de oxid de magneziu

Arsurile pot fi: - termice, provocate de contactul cu corpuri fierbini sau datorit aprinderii substanelor inflamabile; - chimice, provocate de contactul cu substane caustice (baze sau acizi concentrai)

Dup gravitate, arsurile pot fi de gradul I, II i III. Arsurile de gradul III sunt considerate ca fiindcele mai grave deoarece cuprind o suprafa mare de piele.

La manipularea obiectelor i substanelor fierbini (trunchi de amot, creuzete, capsule, pnze de azbest, ap fiart, etc. se recomand utilizarea, dup caz, a cletelui metalic, a manoanelor de azbest sau cauciuc, a lavetelor etc.

Vasele din sticl se nclzesc treptat, pe sita de azbest, pe bi de ap sau nisip; vasele cu precipitate se nclzesc agitnd continuu cu o baghet pentru a se evita depunerea precipitatului.

4

Este interzis aplecarea capului deasupra vaselor n care fierbe o soluie. Eprubeta n care se nclzete o soluie se ine nclinat ntr-o parte, nici spre

sine, nici spre vecin, pentru a se evita stropirea n caz de supranclzire. Este interzis pstrarea substanelor inflamabile i a celor volatile n apropierea

aparatelor care produc radiaii termice. Lmpile i becurile de gaz nu se las aprinse fr supraveghere. n cazul arsurilor termice, trebuie, n primul rnd, nchis gazul sau stinsa sursa care arde, cu

ajutorul extinctoarelor, nisipului, prelatelor, trecndu-se apoi la acordarea primului ajutor. n cazul arsurilor de gradul I pielea ars se spal cu o soluie de permanganat de potasiu i apoi se unge cu o crem protectoare, dezinfectant, sau se spal locul arsurii cu o soluie de tanin 1%. n cazuri mai grave (arsuri de gradele II i III) accidentatul se transport imediat la spital.

Arsurile cauzate de substane chimice sunt extrem de numeroase i variate. n tabelul II sunt prezentate unele msuri de prim ajutor care se aplic n cazul arsurilor cu substane chimice.

Tabel II - Msuri de prim ajutor n cazul arsurilor cu substane chimice.

Substana toxic Antidot Br2 Se spal repede locul cu ap, apoi cu soluie 1/10 NaOH sau NH4OH, din nou cu ap dup care

se pune o compres cu soluie concentrat de Na2S2O3 (tiosulfat de sodiu). Locul unde s-a produs arsura se unge, ct mai des, cu lanolin sau vaselin.

HF Soluie CaCl2 2%, soluie 20% MgO n glicerin. P4 Se tamponeaz i se aplic pe ran pentru scurt timp un pansament cu una din soluiile: AgNO3

(1/1), KMnO4 (1/10) sau CuSO4 5%; apoi se spal rana cu ap i se aplic un pansament de vaselin cu violet de metil. Pentru arsurile grave, obligatoriu, ne adresm medicului specialist.

HCl, H2SO4, HNO3 Se spal locul cu mult ap, apoi cu o soluie bicarbonat de sodiu 2% pentru neutralizare NaOH, KOH Se spal locul cu mult ap apoi cu o soluie de acid acetic 2%

Dac un pahar cu o soluie acid sau bazic se rstoarn pe mas, locul trebuie splat cu mult ap, neutralizat i uscat.

La efectuarea experienelor cu acizi, se pot utiliza acizi concentrai numai dac metoda utilizat prevede special acest lucru. Acizii concentrai se vor mnui cu mult precauie numai sub ni.

Prepararea soluiilor nsoit de degajare mare de cldur (de exemplu: diluarea acidului sulfuric, prepararea amestecului sulfocromic din acid sulfuric concentrat i dicromat de potasiu etc.) se efectueaz n vase de sticl cu pereii rezisteni pentru a se evita crparea lor sau n capsule de porelan.

Diluarea acidului sulfuric concentrat cu ap se face ntotdeauna prin introducerea acidului sulfuric n ap, n fir subire, cu agitare continu i rcire. Diluarea acidului sulfuric concentrat n ap are loc cu degajare mare de cldur datorit hidratrii ionilor HSO4-

i H+. Prin turnarea apei cu d = 1g/cm3

peste H2SO4

concentrat cu d =1,84 g/cm3 procesul de hidratare are loc la suprafaa acidului. Cldura degajat nu se transmite masei de acid sulfuric i soluia rezultat poate ajunge la fierbere. Vaporii formai pot antrena H2SO4

concentrat, producnd n acest fel o stropire cu acid sulfuric. n schimb, dac se toarn acid sulfuric n ap, pictur cu pictur, acidul sulfuric mai greu, cade la fundul paharului i soluia se nclzete treptat, evitndu-se accidentele.

Traumatismele prin lovire pot fi provocate n urma manevrrii incorecte a aparatelor grele, buteliilor, la utilizarea necorespunztoare a sticlriei etc. Cnd se introduc tuburi de sticl n dopuri de cauciuc perforate, acestea trebuie nfurate ntr-o pnz i inute n apropierea prii solicitate mecanic pentru a se evita plesnirea evii i rnirea minilor. Pentru uoara alunecare a tubului de sticl prin dop acesta trebuie umectat cu o soluie de spun sau detergent.

Este interzis ungerea ventilelor i manometrelor de la buteliile cu oxigen lichid cu grsimi sau uleiuri precum i atingerea acestora cu minile unse cu grsimi deoarece se pot produce explozii cu urmari foarte grave.

5

Electrocutrile pot fi provocate de montarea defectuoas a aparatelor electrice. Aparatele electrice de nclzit (etuve, cuptoare, bi de nisip i ap) se vor aeza pe mese cu suprafaa izolat termic. Astfel, instalaiile i aparatele electrice vor fi legate la priz cu mpmntare. Nu se utilizeaz aparate cu conductori neizolai sau montai neregulamentar. Se interzice manipularea aparatelor i instalaiilor electrice din laborator cu mna umed.

Studenii care efectueaz lucrri practice n laboratorul de chimie trebuie s in contde urmtoarele:

Studenii au acces n laborator numai n prezena cadrului didactic i numai dac cunosc lucrarea care urmeaz s fie efectuat precum i, normele de protecia muncii referitoare la lucrrile practice;

Lucrrile vor fi demarate numai dup ce studentul este bine documentat asupra modului de lucru i dup ce a discutat n detaliu planul lucrrii cu cadrul didactic. Se interzice efectuarea altor lucrri n afara celor stabilite, iar n laborator orice problem neclar studentul este adresat cadrului didactic;

Studentul trebuie s se prezinte la lucrrile practice cu un caiet de laborator i este obligat s foloseasc halate de protecie din bumbac pentru protejarea mbrcminii. nainte de nceperea experimentului studenii trebuie s strng prul lung la spate;

Studenii sunt obligai s poarte ochelari de protecie la toate experienele cu substane agresive i mnui pentru manipularea produilor corozivi;

Studenii trebuie s lucreaz de preferin n picioare i se consult permanent pictogramele de pe etichetele flacoanelor cu substane chimice utilizate care indic pericolul prezentat de produsul considerat; trebuie respectate msurile de protecie corespunztoare pictogramelor;

Este strict interzis gustarea substanelor chimice din laborator, s preleveze cu mna substanele solide i aspirarea cu gura a substanelor n stare lichid. Pentru preluarea substanelor chimice n stare solid se vor utiliza spatule speciale, iar pentru aspirarea lichidelor se vor folosi fie para de cauciuc, fie pipete automate, fie pentru a lua o cantitate mic de lichid se introduce pipeta n lichid. Astfel, cnd lichidul s-a ridicat n pipet prin capilaritate, se acoper captul liber al pipetei cu degetul, dup care se scoate pipeta din lichid, meninnd degetul pe pipet, pn n momentul pipetrii;

nainte de a deschide o sticl cu reactivi se va citi cu atenie eticheta i nu se va mirosi niciodat direct o substan chimic; prin micarea minii, cu precauie se ndreapt vaporii sau gazele spre nas;

Studenii trebuie s se asigure ntotdeauna c recipientele pe care doresc s le nclzeasc (obligatoriu folosind site metalice de azbest) pot fi utilizate fr a produce accidente; recipientele din sticl fierbini nu se rcesc brusc n ap i nici nu se aaz pe suprafee reci;

Reactivii se manevreaz n aa fel nct s se evite impurificarea lor. Dup efectuarea experienelor cu substane care pot fi recuperate (azotat de argint, iod, alcool etilic), acestea nu se arunc ci se depoziteaz n vase speciale;

n cursul lucrrilor fiecare student trebuie s fie preocupat permanent de economisirea consumului de reactivi, ap distilat, curent electric, gaz, etc;

Este strict interzis fumatul precum i, consumarea buturilor alcoolice sau drogurilor, pstrarea i consumarea alimentelor n laborator; studentul va evita deplasrile inutile prin laborator pentru a nu se produce accidente sau stnjeni colegii;

n laborator se va pstra ordine i curenie perfecte; se interzice ngrmdirea obiectelor necesare pentru desfurarea lucrrii practice pe masa de lucru, acestea punndu-se la loc imediat dup utilizare.

Observaiile i datele experimentale obinute n timpul efecturii lucrrilor practice i calculul rezultatelor se noteaz n caietul de laborator. nregistrarea rezultatelor experienelor precum i interpretarea lor trebuie astfel fcute nct s fie nelese att de studentul care le-a efectuat ct i de oricare alt persoan care ar consulta caietul de laborator.

6

1. Sticlrie i ustensile utilizate n laboratorul de chimie

O problem deosebit de important pentru buna organizare a muncii n laboratoarele de chimie, o constituie dotarea cu materiale i cu ustensile adecvate precum i, cunoaterea condiiilor corecte de utilizare a acestora.

n laboratoarele de chimie se utilizeaz vase i ustensile confecionate din sticl special termorezistent (tip Jena, Pyrex, Duran etc), porelan, faian, metal i lemn sau combinate ntre ele.

Sticla se gsete sub form de semifabricate (baghete i tuburi de diverse dimensiuni i caliti) sau sub form de obiecte finite (piese de legtur i vase de laborator). n funcie de compoziie i tehnologia de fabricaie se cunosc mai multe tipuri de sticl, care difer n funcie de rezistena mecanic i caracteristicile termice. n experimente se folosesc vase cu perei subiri, din sticl uor fuzibil (n special pentru nclzirea lichidelor), vase cu perei subiri din sticl greu fuzibil (pentru nclzirea puternic a lichidelor sau variaii brute de temperatur) precum i vase din sticl cu pereii groi pentru operaii care nu necesit nclzire. Meninerea reactivilor odat preparai se realizeaz n vase de sticl cu perei groi.

Din sticl se confecioneaz marea majoritate a obiectelor necesare realizrii experimentelor n laborator: eprubete (gradate sau negradate) de diferite dimensiuni, eprubete de centrifug, sticle de ceas, pahare Berzelius, flacoane conice Erlenmeyer, baloane cu fund plat, baloane cu fund rotund,baloane tip Kjeldahl, baloane cu fund rotund i cu tub lateral tip Wrt, cristalizoare, plnii de filtrare, plnii de siguran, plnii de separare, fiole de cntrire, exicatoare, refrigerente, pisete, termometre etc. Pentru msurarea cu exactitate a unor volume de lichide se ntrebuineaz baloane cotate, cilindri gradai, pipete, biurete etc. (figura 1).

O clasificare a sticlriei utilizate n laboratoarele de chimie se poate face dup destinaia acesteia: pentru reacii calitative sau pentru dozri. Astfel, sticlria utilizat n reaciile calitative este compus din: eprubete, capsule, plnii, pahare Berzelius, pisete, spatule, baghete din sticl pentru agitare etc.; pentru dozri sunt utilizate: biurete, pipete din sticl, eprubete obinuite sau gradate, pahare Berzelius, flacoane Erlemneyer, pisete cu ap distilat etc.

Tipul cel mai simplu al unui vas de laborator este eprubeta care are forma unui tub de sticl nchis la un capt i care se menine n timpul experimentului n suporturi speciale denumite stative. n cazul n care, ntr-un protocol de lucru, eprubeta trebuie nclzit la un bec de gaz, pentru manevrare se utilizeaz un clete de lemn i se evit orientarea captului deschis spre proprii ochi sau spre alte persoane.

Pentru executarea reaciilor care nu decurg la temperaturi prea nalte, a operaiilor de dizolvare, fierbere etc., se utilizeaz baloane i pahare de laborator de diferie capaciti. Vasele conice sunt utilizate, n special, pentru efectuarea operaiilor de titrare.

Paharele Berzelius, vasele Erlenmeyer i baloanele cu fund plat sunt confecionate de regul din sticl terorezistent pentru a rezista la nclziri repetate. Trebuie menionat faptul c vasele de sticl cu perei groi sunt mai puin rezistente la nclzire dect cele cu perei subiri.

O alt categorie de vase din sticl de importan deosebit pentru efectuarea lucrrilor de laborator o constituie vasele din sticl care prezint gradaii, destinate msurrii volumelor de lichide: baloane cotate, biurete, pipete, cilindri gradai etc.

Pentru msurtori de mare precizie se utilizeaz biurete (la titrri) care pot fi obinuite (msoar cu o precizie de 0,1ml) i microbiurete (msoar cu o precizie de 0,01-0,02ml). Biuretele sunt fixate pe stative speciale cu ajutorul unor cleme, astfel nct s fie perfect verticale. De menionat este faptul c, atunci cnd se introduce lichidul n biuret (cu ajutorul unei plnii), operaia se execut ncet pentru a se evita formarea bulelor de aer. n cazul n care acestea apar trebuie eliminate fie prin nclinarea biuretei, fie prin scurgerea brusc a unui jet de lichid.

Msurarea unui volum determinat de soluie se face cu ajutorul pipetelor (care pot fi cu bul sau gradate). Pentru folosirea pipetelor din sticl se utilizeaz para de cauciuc.

Cntrirea diverselor substane se realizeaz cu ajutorul fiolelor de cntrire. Pentru uscarea lent i conservarea substanelor care absorb cu uurin umiditatea din aer se folosesc ustensile etane care conin clorur de calciu anhidr, anhidrid fosforic etc., substane care absorb apa,

7

numite exicatoare. Acestea prezint deasupra absorbantului o plac din porelan cu guri care permite circulaia aerului n interiorul exicatorului. Pe aceast plac se aaz produsul destinat uscrii (introdus ntr-o fiol, creuzet etc.). Dac n exicator se introduc pentru rcire vase fierbini, acesta trebuie lsat cteva minute ntredeschis, pentru a permite ieirea aerului cald.

Frecvent utilizate n laboratoarele de chimie sunt instalaiile denumite refrigerente care servescla rcirea gazelor sau vaporilor precum i, cel mai adesea la condensarea acestora.

Pentru asamblarea diferitelor pri componente ale unei instalaii se folosesc diferite piese de legtur, de preferin prevzute cu lifuri.

Splarea i uscarea vaselor de laborator

De modul n care se cur vasele depind n mare msur rezultatele analizelor efectuate n cursul lucrrilor de laborator.

Vasele de laborator trebuie splate imediat dup utilizare pentru a se evita formarea crustelori a se putea alege cea mai adecvat metod de curare. De la caz la caz, vasele se spal cu ap, ndeprtnd precipitatele aderente cu ajutorul unor perii cu dimensiuni adecvate (nu cu baghet, srm sau spatul care pot zgria sticla) cu abur sau prin procedee chimice.

Splarea chimic trebuie executat cu un amestec sulfocromic (format dintr-un amestec de acid sulfuric i bicromat de potasiu), evitndu-se contactul acestuia cu pielea sau cu mbrcmintea. Amestecul sulfocromic se poate folosi la mai multe splri pn cnd culoarea se schimb sensibil trecnd spre verde.

Vasele se cltesc apoi cu mult ap de canal i n final cu ap distilat.Dac vasul este bine splat, apa distilat se scurge fr a lsa picturi pe pereii acestuia.

Dup splare, vasele se usuc, fie aezate cu gura n jos pe un suport, fie n etuv. n nici un caz vasele nu vor fi terse n interior, deoarece rmn scame sau vasele pot fi murdrite din nou prin atingere cu mna; de asemenea, este interzis uscarea vaselor la flacr.

O modalitate utilizat pentru a grbi uscarea vasele este cltirea dup splare cu aceton perfect curat i apoi suflare cu aer cald. Acetona utilizat poate fi colectat i recuperat prin distilare.

8

1 2 3 54

67

8 9 10 11

12 13 1415

16

1718

Fig. nr. 1. Exemple de sticlrie i ustensile utilizate n laborator: 1 pahar Berzelius, 2- flacon Erlenmeyer, 3 plnie de filtrare n vid, 4 cartu filtrant, 5 balon cu fund rotund, 6- balon cotat, 7 plnie de separare, 8 cilindru gradat, 9 refrigerent, 10 componente Soxhlet, 11 coloan de separare, 12 sering, 13 balon Kjeldahl, 14 biuret, 15 plnii, 16 suport metalic, 17 dop rodat, 18 clem cu muf

9

2. Aciditatea i alcalinitatea

Pentru determinarea aciditii sau alcalinitii unei probe de ap cea mai indicat metod este metoda poteniometric Cu ajutorul electrozilor de sticl s-au efectuat msurtori precise de pH n apele termale, n apele poluate i la adncimea de 2300 m, n apele oceanice.

n laborator, aciditatea i alcalinitatea apelor se determin prin metoda clasic, metoda volumetric.

Aciditatea este de dou tipuri: aciditate aparent - datorat dioxidului de carbon liber; aciditate real - datorat acizilor minerali sau srurilor.

Alcalinitatea este de dou tipuri: alcalinitate permanent (P); alcalinitate total (T).

2.1. Determinarea aciditii apei

Aciditatea apei este determinat de prezena dioxidului de carbon liber, a acizilor minerali i asrurilor acizilor tari cu baze slabe. Aciditatea surselor naturale de ap este foarte puin posibil, prezena ei indicnd o poluare cu ape reziduale.

Principiul metodei Metoda const n neutralizarea probei de ap cu o baz n prezena unui indicator. Aciditatea determinat n prezena fenolftaleinei constituie aciditatea aparent i se datoreaz

prezenei dioxidului de carbon liber. Aciditatea determinat n prezena metiloranjului constituie aciditate real i se datoreaz

prezenei acizilor minerali. Clorul rezidual interfer n cursul determinrii i de aceea se ndeprteaz prin introducerea

ctorva picturi de tiosulfat de sodiu 0,1 N. Recoltarea probelor de ap se face n sticle din pirex sau polietilen. Determinarea aciditii

apei se efectueaz n ziua recoltrii.

Reactivi i materiale necesare Hidroxid de sodiu 0,1 N cu factorul stabilit; Fenolftalein 1% n alcool 70 %; Metiloranj 0,1 %; flacoane Erlenmayer.

Mod de lucru Pentru determinarea aciditii aparente se iau 100 ml ap de analizat ntr-un flacon Erlenmayer

i se titreaz cu soluia de NaOH 0,1 N n prezena a 2 picturi de fenolftalein pn la apariia coloraiei roz persistent.

Calcul

ml NaOH 0,1 N = VxF n care:

V = ml NaOH 0,1 N folosii la titrare; F = factorul soluiei de NaOH 0,1 N.

Dac apa de analizat are pH-ul mai mare de 4,5 rezult c aciditatea datorat acizilor minerali este zero.

10

n cazul n care pH-ul este sub 4,5 se determin aciditatea real astfel: se iau 100 ml ap de analizat, se adaug 2-3 picturi de metiloranj i se titreaz cu NaOH 0,1 N pn cnd culoarea galben - portocaliu vireaz spre galben - citrin. Se face acelai calcul ca n cazul determinrii aciditii totale

2.2. Determinarea alcalinitii apei

Alcalinitatea apei este dat de prezena bicarbonailor, carbonailor alcalini, alcalinopmntoi i a hidroxizilor.

Principiul metodei Metoda de determinare const, n principiu, n neutralizarea unei cantiti din apa de analizat

cu un acid diluat n prezena unui indicator. Alcalinitatea determinat n prezena fenolftaleinei (pH=8,2) constituie alcalinitatea permanent

i este dat de bazele libere i de carbonaii alcalini:

NaOH + HCl NaCl + H2O

K2CO3+ 2 HCl 2 KCl + H2O + CO2

Alcalinitatea determinat n prezena metiloranjului constituie alcalinitatea total i este dat de bazele libere, carbonaii i bicarbonaii alcalini.

NaOH + HCl NaCl + H2O

K2CO3

+ 2 HCl 2 KCl + H2O+ CO2

Ca(HCO3)2

+ 2 HCl CaCl2+ 2 H2CO3

Determinarea este interferat de prezena clorului rezidual care este ndeprtat prin tratarea apei de analizat cu cteva picturi de tiosulfat de sodiu 0,1 N.

Recoltarea probelor se face n flacoane din pirex sau polietilen, care vor fi pstrate la rece, determinarea efectundu-se n aceeai zi n care s-a fcut recoltarea.

Reactivi i materiale necesare Acidul clorhidric 0,1 N cu factorul stabilit; Fenolftaleina, soluie 1 % n alcool etilic 70%; Metiloranj 0,1 % n ap; Tiosultaf de sodiu 0,1 N flacoane Erlenmayer

Mod de lucru 100 ml ap de analizat i 2 picturi de fenolftalein se introduc ntr-un flacon Erlenmayer. Dac

nu apare coloraia roz, alcalinitatea permanent este zero (pH-ul apei este sub 8,2). n cazul apariiei coloraiei roz, proba se titreaz cu HCl 0,1 N pn la incolor i se obine alcalinitatea permanent.

Calcul

ml HCl 0,1 N = VxF n care:V = ml HCl 0,1 N folosii la titrare; F = factorul soluiei de acid clorhidric 0,1 N.

11

Dac n prezena fenolftaleinei nu a aprut coloraia roz se trece la determinarea alcalinitii totale folosind ca indicator metiloranjul. Se msoar 100 ml ap de analizat ntr-un flacon Erlenmayer, se adaug 2-3 picturi de metiloranj i se titreaz cu HCl 0,1 N pn ce culoarea vireaz de la galben - citrin la galben - portocaliu.

Calculul este acelai ca n cazul determinrii alcalinitii permanente.

3. Volumetrie - consideraii generale

n analiza volumetric, pentru determinarea substanei A din ecuaia: a A + b B c C + d D

se poate msura volumul de soluie B de concentraie cunoscut care reacioneaz cu un anumit volum de soluie a substanei de analizat A. n acest caz este deosebit de important stabilirea momentului cnd A s-a consumat integral n reacia cu B numit punct de echivalen i din calcul se poate determina cantitativ substana A. n volumetrie, soluia de reactiv se adaug n proporie stoechiometric (echivalent).

Operaia de adugare treptat la soluia de analizat a unui volum msurat de soluie a reactivului de concentraie cunoscut pn la punctul de echivalen se numete titrare.

n analiza volumetric se folosesc numai acele reacii care ndeplinesc condiiile: sunt cantitative (practic complete) - conform stoechiometriei reaciei - i conduc la un

produs de reacie stabil, cu compoziie definit i fr reacii secundare; decurg cu vitez mare (viteza se poate mri prin ridicarea temperaturii, adugare de

catalizatori): punctul de echivalen se poate observa i stabili exact; reactivul este stabil n timp.

Metodele volumetrice se clasific dup mai multe criterii:

A. dup modul de desfurare a titrrii:

titrare direct - titrarea soluiei de analizat cu o soluie de concentraie cunoscut; titrarea indirect - soluia de analizat nu reacioneaz cu soluia titrat, de aceea se adaug

n exces o alt soluie titrat ce reacioneaz cu substana iar excesul se retitreaz cu soluia de concentraie cunoscut;

titrarea prin substituie - soluia de analizat nu reacioneaz cu soluia de concentraie cunoscut, de aceea se transform ntr-o combinaie chimic care poate fi apoi titrat cu soluia deconcentraie cunoscut.

B. dup tipul de reacie dintre reactiv i substana de analizat:

volumetrie prin reacii de neutralizare; volumetrie prin reacii redox volumetrie prin reacii de precipitare volumetrie prin reacii cu formare de compleci

12

Indicatori Indicator Schimbarea culorii

de la ..... la Interval de

viraj pH Prepararea soluiei

indicator

Metiloranj rou-galben 3,1 - 4,4 0,5g n 100 cm3 ap Rou de metil rou-galben 4,2 - 6,2 0,2g n 100 cm3 alcool Rou Congo albastru-rou 3,0 - 5,0 0,1g n 100 cm3 ap

Albastru de brom-timol (sare de sodiu)

galben-albastru 6,2 - 7,6 0,1g n 100 cm3

ap

Rou neutral rou-galben 6,8 - 8,0 0,1g n 70 cm3 alcool i 30 cm3

ap Turnesol rou-albastru 5,0 - 8,0 1,9g n 100 cm3alcool

Fenolftalein incolor-roz violaceu 8,2 - 10,0 1g n 100 cm3alcool Timolftalein incolor - albastru 9,4 - 10,6 0,1g n 100 cm3 alcool

Soluiile de reactivi de concentraie cunoscut, exact determinat se numesc soluii titrate. Pentru prepararea lor este necesar s se cunoasc modalitile de exprimare a concentraiilor soluiilor.

Concentraia unei soluii reprezint cantitatea de substan dizolvat ntr-o anumit cantitate de solvent sau soluie.

Simbol Felul concentraiei Definiie % Procentual Grame substan dizolvate n 100 grame soluie m Molar (molaritate) Moli substan dizolvai n 1000 cm3 soluie (1 litru)M Molal (molalitate) Moli substan dizolvai n 1000 grame de solvent n Normal (normalitate) Echivaleni gram substan dizolvai n 1000 cm3 soluie (1 litru) x Fracie molar Raportul dintre numrul de moli ai unui component i numrul total de

moli (ai tuturor componenilor) din soluie x1

= n1/nt T Titrul Grame substan dizolvat ntr-un cm3 soluie

n analiza volumetric, concentraia soluiilor se exprim frecvent prin normalitate. Pentru a prepara o soluie de o anumit normalitate, trebuie calculat n prealabil echivalentul substanei dizolvate.

Echivalentul chimic al unui element reprezint cantitatea din acel element care se combin sau poate nlocui combinaiile sale un echivalent de hidrogen (1,008 g), un echivalent de oxigen (8g), un echivalent de carbon (3 g din izotopul 12C) sau n general un echivalent al oricrui alt element.

Echivalentul gram (E) reprezint cantitatea n grame dintr-o substan numeric egal cu echivalentul chimic. n tabelul urmtor sunt prezentate cteva modaliti de determinare a echivalentului chimic la diferite categorii de substane.

Combinaii anorganice

Mod de calcul al E

Acizi Raportul dintre masa molecular a acidului i numrul de atomi de hidrogen capabili s reacioneze Baze Raportul dintre masa molecular a bazei i numrul gruprilor OH Sruri Raportul dintre masa molecular i produsul dintre valena metalului i numrul atomilor lui din

molecula srii respective Oxidani ireductori

Raportul dintre masa molecular i numrul de electroni cedai, respectiv acceptai, de o molecul

13

3.1. Soluii etalon

3.1.1. Soluii de normalitate exact Substanele etalon sunt acele substane de la care prin cntrire i aducere la un volum

cunoscut se obin soluii de normalitate exact sau soluii etalon. Substana etalon se numete i titrosubstan sau substan de referin i trebuie s aib urmtoarele caracteristici:

s aib formula bine definit; s fie stabil n condiiile de lucru; s aib un echivalent ct mai mare pentru a evita erorile de cntrire; s fie pur; soluiile rezultate s nu se descompun n timp. Acidul oxalic, dicromatul de potasiu, bromatul de potasiu reprezint doar cteva exemple de

substane etalon. Pentru prepararea unei soluii de normalitate exact se procedeaz astfel: se cntrete la

balana analitic cu precizia 10-4g, cantitatea de substan etalon rezultat din calcul, corespunztoare normalitii dorite, apoi substana cntrit se trece cu grij, prin intermediul plnieii al pisetei, n balonul cotat ales pentru prepararea soluiei. Se spal bine sticla de ceas pe care s-a cntrit substana, apoi plnia, dup care se adaug ap distilat pn se ocup circa 1/3 din volumul balonului. Se agit coninutul balonului pn la dizolvarea complet a substanei i se aduce volumul la semn. Spunem c balonul cotat a fost adus la semn atunci cnd meniscul soluiei este tangent inferior la cot.

Factorul volumetric al soluiilor de normalitate exact este egal cu unitatea. Soluiile etalon, de concentraie cunoscut, sunt folosite n analiza volumetric pentru stabilirea

titrului soluiilor de normalitate aproximativ, pentru ca i acestea s se poat folosi ulterior n analiz.

3.1.2. Soluii de normalitate aproximativ

Aceste soluii se prepar din substane care nu ndeplinesc condiiile impuse substanelor etalon (KOH, NaOH, KMnO4, Na2S2O3 etc.)

Prepararea unei soluii de normalitate aproximativ nu necesit exactitate - ca n cazulsoluiilor etalon - n efectuarea operaiilor de preparare. Cantitatea de substan rezultat din calcul se cntrete la balana tehnic apoi se aduce cantitativ n sticla n care trebuie preparat soluia; n acest mod se obine o soluie mai diluat sau mai concentrat dect soluia de normalitate exact.

Deoarece soluiile normale sunt prea concentrate pentru titrrile curente, n practic, se folosesc soluii decinormale (0,1n). Determinarea concentraiei unei soluii de normalitate aproximativ se face prin titrarea ei cu o soluie etalon.

Titrarea este operaia efectuat n vederea determinrii coninutului unui component al soluiei de analizat, prin adugarea treptat a unei soluii de reactiv de concentraie cunoscut pn la punctul de echivalen cnd se msoar exact volumul de reactiv consumat.

Momentul titrrii care corespunde cantitii echivalente de reactiv adugat se numete punctde echivalen. El poate fi determinat prin metode chimice sau fizico-chimice. Metodele folosesc substane organice ajuttoare numite indicatori ale cror transformri chimice sunt nsoite n preajma punctului de echivalen de modificri uoare perceptibile cum sunt schimbarea de culoare funcie de pH-ul mediului, separarea de precipitat etc. Dac la stabilirea punctului de echivalen se ia n considerare schimbarea unei proprieti fizico-chimice sistemului soluie de analizat - reactiv, metodele respective formeaz obiectul volumetriei fizico-chimice.

Operaia de titrare se execut astfel: se msoar cu biureta ntr-un flacon conic, un anumit volum de soluie de concentraie cunoscut, se dilueaz cu ap distilat pn la un volum de circa 100 cm3

i se adaug cteva picturi din soluia de indicator. Se umple o alt biuret cu soluia acrui titru (concentraie) urmeaz s fie stabilit; din aceasta, se adaug treptat la soluia pregtit n flaconul conic, pn la schimbarea culorii indicatorului. La nceputul titrrii adugarea soluiei se face mai repede, iar ctre sfritul acesteia, pictur cu pictur. n tot timpul titrrii soluia se agit prin

14

rotirea flaconului. Dac rmn picturi pe gtul sau pereii flaconului, acestea se spal imediat cu ap distilat din stropitor.

Titrarea se consider exact dac schimbarea de culoare a soluiei titrate la sfritul determinrii, are loc la adugarea unei singure picturi n plus din soluia de concentraie cunoscut peste punctul de echivalen. La titrarea fiecrei soluii se fac cel puin trei determinri, ntre care nu trebuie s existe o diferen mai mare de 0,05 cm3 .

3.1.3. Calculul factorului i titrului unei soluii

Factorul de normalitate F al unei soluii este numrul care ne arat de cte ori soluia aproximativ este mai concentrat sau mai diluat dect soluia de normalitate exact. Aceasta se poate determina prin titrare sau prin calcul:

F = Treal/ TteoreticLa soluiile de normalitate aproximativ, F>1 sau F

15

4. Dozarea clorurilor in ap metoda cu azotat de argint Principiul metodei

Soluia neutr sau slab alcalin a unei cloruri se titreaz cu azotat de argint (AgNO3) n prezen de cromat de potasiu (K2CrO4)

drept indicator. Excesul de AgNO3

n prezena ionului cromat (CrO42-) va precipita cromatul de argint de culoare rou-crmizie care indic sfritul reaciei. Reactii care au loc sunt urmtoarele:

Cl-+ AgNO3 AgCl + NO3-

AgNO3 + K2CrO4 Ag2CrO4 + KNO3

Aceast reacie nu este specific deoarece i ceilali halogeni dau aceeai reacie cu azotatul de argint dar fiind prezeni n ap n concentraie mic fa de cloruri, interferena lor poate fi neglijat.

Reactivi i materiale necesare Azotat de argint 0,02N. Se cntresc 3,46g azotat de argint i se trec cantitativ ntr-un balon cotat

de 1000ml dup care se completeaz la semn. Pentru determinarea factorului soluiei de azotat de argint se utilizeaz o soluie de clorur de sodiu 0,02N;

Cromat de potasiu, soluie 10%; Hidroxid de sodiu 0,1N; Acid sulfuric 0,1N; Rou neutru, soluie alcoolic 0,05%; Flacoane Erlenmeyer.

Modul de lucru Se iau 100ml ap de analizat, se neutralizeaz n prezen de rou neutru cu acid sulfuric 0,1N

sau hidroxid de sodiu 0,1N. Se ia din nou aceeai cantitate de ap i se introduce de la inceput cantitatea exact de acid sau baz pentru a se realiza neutralizarea. n continuare se adaug 2-3 picturi soluie cromat de potasiu 10% i se titreaz cu o soluie 0,02N AgNO3, agitnd puternic pn ce culoarea vireaz de la galben verzui la galben brun.

n poriunea de soluie unde ajunge AgNO3 se formeaz nainte de sfritul titrrii cromatul de argint care la agitare va fi descompus de clorura nc neprecipitat, dup reacia:

Ag2CrO4+2Cl-

2AgCl + CrO42-

Spre sfritul titrrii, cnd concentraia ionilor de clor este mai mic, viteza acestei reacii scade mult i de aceea soluia trebuie s se agite puternic timp mai ndelungat (5 7 secunde). ntruct solubilitatea cromatului de argint crete destul de mult cu temperatura, titrarea se va conduce la temperatura obinuit. Calculul rezultatelor

mg Cl-/dm3 = 092,7100

10007092,0 VxFxxVxFx =

n care: V reprezint ml soluie de azotat de argint 0,02N folosii la titrare; F reprezint factorul soluiei de azotat de argint 0,02N 0,7092 reprezint echivalentul n mg clor al unui ml de azotat de argint 0,02N.;

Observatii: n cazul n care coninutul de cloruri este este sub 50mg/cm3 titrarea se realizeaz cu o soluie 0,02N AgNO3 iar in cazul n care coninutul de cloruri este este peste 50mg/cm3 titrarea se realizeaz cu o soluie 0,1N AgNO3.

16

5. Determinarea dioxidului de carbon din ap

Dioxidul de carbon se gsete frecvent n ap sub form de carbonai (complet legai), bicarbonai (semilegai) i mai rar sub form de dioxid de carbon liber. Dioxidul de carbon liber se poate gsi n ap n cantiti n care poate menine carbonatul de calciu n soluie i n acest caz nu are proprietatea de a ataca. Peste aceast cantitate de echilibru se numete dioxid de carbon agresiv i produce coroziunea conductelor.

5.1. Determinarea dioxidului de carbon liber

Principiul metodei Transformarea dioxidului de carbon liber din ap n bicarbonat, folosind o soluie de hidroxid de

sodiu i apoi titrarea excesului de hidroxid cu acid clorhidric n prezena fenolftaleinei, conform reaciei :

H2CO3 + NaOH NaHCO3 + H2O

Recoltarea: determinarea bioxidului de carbon liber se face la locul de recoltare.

Reactivi i materiale necesare Hidroxid de sodiu 0,05 N; Acid clorhidric 0,05 N; Fenolftalein 1%; capsul de porelan; flacon Erlenmayer cu dop rodat.

Mod de lucru: determinarea orientativ - se iau civa ml de ap de analizat i se introduc ntr-o

capsul de porelan, apoi se adaug 2 picturi de fenolftalein; dac apare o coloraie roz nu este prezent CO2 liber.

n cazul n care nu apare coloraia roz se procedeaz astfel: se iau 200 ml ap de analizat ntr-un flacon Erlenmayer cu dop rodat peste care se adaug cteva picturi de fenolftalein i se titreaz cu hidroxid de sodiu pn la apariia coloraiei roz care persist cteva minute.

determinarea propriu-zis - ntr-un flacon Erlenmayer cu dop rodat se introduce cantitatea de hidroxid de sodiu folosit la determinarea orientativ i un exces de 1-2 ml, i se completeaz volumul pn la 10 ml cu ap distilat. Se introduc apoi n acelai vas 200 ml ap de analizat i se astup vasul. Se agit, se adaug 2 picturi de fenolftalein i se titreaz cu HCl pn la decolorare.

Calcul

mg CO2 liber = 2001000)(2,2 xxFVxFVx HClHClNaOHNaOH

n care:VNaOH

reprezint ml soluie de hidroxid de sodiu 0,05 N adugai; FNaOH reprezint factorul soluiei de NaOH 0,05 N; VHCl reprezint ml soluie de HCl folosii la titrare; FHCl

reprezint factorul soluiei de HCl 0,05 N 2,2 reprezint echivalentul n CO2

al unui ml de NaOH 0,05 N

17

5.2. Determinarea dioxidului de carbon legat (CO2 combinat)

A. sub form de carbonat

Principiul metodei Neutralizarea carbonailor prezeni n ap prin titrare cu un acid mineral n prezena fenolftaleinei.

Materiale necesare Acid clorhidric 0,05 N; Fenolftaleinei 1 %; flacon Erlenmayer.

Mod de lucru Intr-un flacon Erlenmayer se introduc 100 ml ap de analizat, 2 picturi de fenolftalein i se titreaz cu HCl 0,05 N pn ce culoarea roie vireaz n slab roz.

Calcul

mg CO2 legat = HClHClHClHCl xFxVxxFxV 22

10010002,2

=

n care:VHCl = ml HCl 0,05 N folosii la titrare; FHCl = factorul soluiei de HCl 0,05 N;

B. sub form de bicarbonat

Principiul metodei Neutralizarea bicarbonailor prezeni n ap prin titrare cu un acid mineral n prezena metiloranjului ca indicator.

Reactivi i materiale necesare Acid clorhidric 0,1 N; Metiloranj 0,1 %; flacon Erlenmayer.

Mod de lucru ntr-un flacon Erlenmayer se introduc 100 ml ap de analizat, 2 picturi de metiloranj i se titreaz cu HCl 0,1 N pn ce culoarea galben-citrin vireaz n galben-portocaliu.

Calcul

mg CO2 legat = HClHClHClHCl xFxVxxFxV 44

10010004,4

=

mg HCO3- legat = HClHClHClHCl xFxVxxFxV 61

10010001,6

=

n care:VHCl = ml HCl 0,1 N folosii la titrare; FHCl = factorul soluiei de HCl 0,1 N; 4,4 = echivalentul n CO2

corespunztor unui ml de HCl 0,1 N; 6,1 = echivalentul n HCO3

corespunztor unui ml de HCl 0,1 N.

18

5. 3. Determinarea dioxidului de carbon agresiv

Principiul metodei Dioxidul de carbon agresiv are proprietatea de a transforma carbonatul de calciu n bicarbonat care se determin prin titrare cu acid clorhidric.

Reactivi i materiale necesare Carbonat de calciu CaCO3 fin pulverizat; Acid clorhidric 0,1 N; Metiloranj 0,1 %; flacoane Erlenmayer.

Mod de lucru Se iau dou flacoane Erlenmayer cu dop rodat i se introduce n fiecare aceeai cantitate din ap de analizat. ntr-unul din vase se introduc 35 g CaCO3

, fin pulverizat i se agit, dup care se las n repaus minimum 24 ore agitnd din cnd n cnd (dac apele sunt dure se las n repaus 3-4 zile). Din ambele flacoane Erlenmayer se preleveaz din lichidul supernatant cte 100 ml i se introduc n alte 2 flacoane Erlenmayer. Se titreaz fiecare prob cu HCl 0,1 N n prezena a 2 picturi de metiloranj pn ce culoarea vireaz de la galben - citrin la galben - portocaliu.

Calcul

mg CO2 agresiv = HClHCl xFVVx

xxFVVx )(44100

1000)(4,41

1 =

n care:V = ml HCl 0,1 N folosii la titrarea probei n care s-a adugat carbonat de calciu; V

1 = ml HCl 0,1 N folosii la titrarea probei fr carbonat de calciu;

FHCl = factorul soluiei de HCl 0,1 N.

5. 4. Determinarea dioxidului de carbon total

Dioxidul de carbon total n ap se poate calcula cunoscnd concentraia dioxidului de carbon liber,alcalinitatea carbonatat i bicarbonatat n mg/ml sub form de CaCO3.

Calcul mg CO2

total = mg CO2

liber + 0,88 (1/2 alcalinitatea carbonatat mg + alcalinitatea bicarbonatat mg).

6. Determinarea duritii apei

Duritatea total a unei ape este dat de prezena tuturor cationilor din ap cu excepia cationilor metalelor alcaline. La determinarea duritii sunt luai n consideraie numai cationii de calciu i magneziu deoarece acetia se gsesc n ap n cantiti incomparabil mai mari fa de ceilali cationi. Totalitatea bicarbonailor de calciu i magneziu din ap formeaz aa numita duritate temporar iar totalitatea srurilor de calciu i magneziu ale acizilor minerali (cloruri, sulfai) formeaz aa numita duritate permanent. Prin fierbere, duritatea temporar a apei dispare, deoarece bicarbonaii de Ca i Mg trec n carbonai greu solubili n ap ce se pot nltura disprnd astfel ca generatori de duritate.

Ca(HCO3)2 CaCO3+CO2+H2O Mg(HCO3)2 MgCO3+CO2+H2O

19

6.1. Determinarea duritii temporare

Pentru determinarea duritii temporare a apei, se dozeaz volumetric bicarbonaii de Ca i Mg cu un acid tare, de obicei HCl 0,1N, dup reaciile:

Ca(HCO3)2+2HCl CaCl2+2CO2+2H2O

Mg(HCO3)2+2HCl MgCl2+2CO2+2H2O

Reactivi i materiale necesare apa de analizat; Acid clorhidric 0,1 N; Metiloranj 0,1 %;

biuret; flacoane Erlenmayer.

Mod de lucru Se ia un volum de 100ml din apa de analizat, msurat precis cu biureta, i se titreaz, la rece, n prezen de metil oranj, cu HCl 0,1N pn cnd culoarea indicatorului vireaz de la galben la portocaliu. Rezultatul determinrii se exprim convenional n grade de duritate care pot fi grade franceze (g CaCO3 la 100 000ml ap) sau grade germane (g CaO la 100 000ml ap). La noi n ar exprimarea duritii se face n grade germane.

Calcularea duritii temporare n grade franceze

CaCO3+2HCl CO2+CaCl2+H2O

50,035g CaCO336,465g HCl xg CaCO3nT

x=nT50,035/36,465

dac la 100ml ap.xg CaCO3 la 100 000ml ap...yg CaCO3

y= 1 000x grade franceze

Calcularea duritii temporare n grade germane

CaO+2HCl CaCl2+H2O

28gCaO36,465gHClxg CaO...nT

x=nT28/36,465

dac la 100ml ap. xg CaO la 100 000ml ap... yg CaO

y= 1 000x grade germane

20

6.2. Determinarea direct a duritii totale (metoda Wartha-Pfeifer)

Se precipit ionii de Ca i Mg cu un volum, n exces, cunoscut de soluie titrat ce conine NaOH i Na2CO3 (leie). Srurile de Ca sunt precipitate de ctre Na2CO3, iar cele de Mg de ctre NaOH.

CaCl2+ Na2CO3 CaCO3+2NaClMgCl2+2NaOH Mg(OH)2+2NaCl

Se filtreaz precipitatul i se titreaz excesul de leie cu HCl 0,1N. Prepararea i titrarea soluiei de NaOH i Na2CO3 (leie) Se prepar o soluie decinormal care trebuie s conin, n echivaleni, de cca 3 ori mai mult Na2CO3 dect NaOH:

3 0,1 mol Na2CO3/4 2=3 10,6/4 2= 3,97g, cca 4g Na2CO3 1 0,1 mol NaOH/4 1=4/4=1g NaOH

Aceste cantiti le dizolvm ntr-un litru de ap distilat, ntr-un balon cotat. Pentru titrarea leiei folosim HCl 0,1N n prezen de metil oranj ca indicator, pn cnd culoarea vireaz de la galben la portocaliu-roz. Se va stabili n acest fel corespondena ntre 1ml leie i n ml HCl, respectiv CaO tiind c 1 echivalent gram de HCl corespunde la 1 echivalent gram CaO.

Exemplu de calcul

20ml leie s-a titrat cu 18ml HCl cu T=0,004025 20ml leie..18ml HCl 1ml leie..x

x=0,9ml HCl

1ml leie.0,9 x 0,004025=0,003623g HCl

36,465g HCl....28g CaO 0,003623g HCl.x1g CaO

x1=0,002782g CaO corespunde la 1ml leie

6.3. Determinarea indirect a duritii totale

Se msoar 100ml din apa de analizat exact neutralizat (folosim proba n care s-a determinat duritatea temporar) i se trateaz cu un exces de leie (cca 30ml), fierbndu-se cteva minute. Vor precipita CaCO3 i Mg(OH)2. Dup rcire se aduce suspensia, cantitativ, ntr-un balon cotat de 200-250ml, se aduce la semn, se agit bine i se filtreaz. Din filtrat se msoar 50ml i se titreaz excesul de leie cu HCl 0,1N n prezen de metil-oranj. Se fierbe puin soluia i dup rcire secontinu titrarea pn la punctul de echivalen. Pentru calcul vom relua exemplul de mai sus. Presupunnd c titrnd excesul de leie din balonul cotat de 250ml am folosit 3ml HCl 0,1N cu T=0,004025

la 1ml leie.0,9ml HCl xml leie3ml HCl

x=3,3ml leie exces

21

n total, n balonul de 250ml, avem 5 3,3=16,5ml leie n exces. tiind c iniial s-au pus 30ml leie, au reacionat cu srurile de Ca i Mg 30-16,5=13,5ml leie.

tiind c 1ml leie..0,002782g CaO Atunci 13,5ml leie.yg CaO

y=0,03756g CaO la 100ml ap

Vom avea, prin urmare, 37,56 grade germane. Apa este deci foarte dur.

Dup duritatea total apele se clasific astfel:

Nr. crt.

Tipuri de ape Duritate total(grade germane1 Foarte moi 0 4 2 Moi 4 8 3 Mijlocii 8 12 4 Relativ dure 12 18 5 Dure 18 20 6 Foarte dure Peste 30

7. Determinarea amoniacului total din apele reziduale

Principiul metodei

Metoda de dozare const n determinarea amoniacului colorimetric sub form de iodur azido-oxi-dimercuric de culoare galben-portocalie care se formeaz n urma reaciei dintre amoniac i reactivul Nessler (soluie alcalin de tetraiodomercuriat dipotasic):

K2(HgI4) + 3KOH + NH4OH OHg

Hg

NH2I + 7KJ + 3H2O+

Reacia decuirge n mai multe faze: I. formarea iodomercuriatului de potasiu i a amidurii de potasiu:

2K2(HgI2) + NH4OH + 5KOH 2K-O-Hg-I + KNH2 + 6KI + 4H2O

II. formarea iodurii amidomercurice:

K-O-Hg-I + KNH2 + H2O NH2-Hg-I + 2KOH

III. a doua molecul de iodomercuriat de potasiu reacioneaz cu iodura amidomercuric formnd iodura amido-oximercuric:

K-O-Hg-I + I-Hg-NH2 OHg

HgNH2I + KI+

Reactivi i materiale necesare Reactiv Nessler a) prepararea din HgCl2: se dizolv 17g HgCl2 n 300ml ap distilat. Separat se dizolv 35g KI

n 100ml ap distilat. La aceast soluie se adaug din soluia de HgCl2 pregtit, pn ce se

22

formeaz un precipitat de culoare roie. n continuare se adaug 600ml soluie NaOH 20% i restul de soluie HgCl2. Soluia obinut se amestec i se las la ntuneric timp de 24 ore. Soluia se pstreaz ntr-un flacon din sticl de culoare brun.

b) Prepararea din HgI2: 100mg HgI2 i 70g KI se dizolv ntr-o cantitate mic de ap distilat i se amestec cu o soluie de NaOH preparat prin dizolvarea a 100g NaOH n 500ml ap distilat. Se aduce soluia la un volum de 1000ml cu ap distilat.

Tartrat dublu de sodiu i potasiu (sare Seignette) 392g NaK(C4H4O6) x 4H2O se dizolv prin agitare n 748ml ap distilat la care se adaug

5,5ml KOH 30% i 4,5ml NaOH 30%. Soluia obinut se omogenizeaz i se las n repaus timp de dou zile.

Soluie etalon - 0,2972g NH4Cl se dizolv i se aduce la 100ml cu ap distilat ntr-un flacon cotat. 5ml din aceast soluie se dilueaz cu ap distilat pn la 100ml tot n flacon cotat. 1ml din soluia diluat conine 0,05mg NH4+. Soluia etalon de clorur de amoniu cu un coninut de 0,05mg NH4+/ml se baloane cotate de 50ml i se completeaz cu ap distilat conform tabelului:

Nr. crt. Soluie etalon NH4Cl [ml]

Ap dist. [ml]

Coninutul total de NH4+[mg/l]

1 0,0 50,0 0,0 2 0,5 49,5 0,5 3 1,0 49,0 1,0 4 1,5 48,5 1,5 5 2,0 48,0 2,0 6 2,5 47,5 2,5 7 3,0 47,0 3,0 8 3,5 46,5 3,5

Mod de lucru La 50ml prob sau cantiti mai mici diluate la volumul de 50ml se adaug 2ml soluie de

tartrat dublu de sodiu i potasiu i 2ml reactiv Nessler. n acelai timp se face o prob martor cu 50ml ap distilat la care se adaug aceeai reactivi ca n proba de analizat. Dup 10min. se citesc extinciile la un spectrofotometru la lungimea de und =470nm. Calculul rezultatelor se face prin intermediul unei curbe de etalonare care se construiete cu o soluie de concentraie cunoscut declorur de amoniu.

8. Determinarea fosfailor din apele reziduale

Fosfaii din ape provin din poluarea cu ape reziduale industriale, pesticide, ngrminte, detergeni etc.

Principiul metodei Molibdatul de amoniu formeaz cu ionii fosfat fosfomolibdatul de amoniu care poate fi redus la

albastru de molibden cu un reductor organic sau anorganic. Complexul de culoare albastr care rezult se fotocolorimetreaz, intensitatea coloraiei fiind proporional cu concentraia ionilor fosfat din apa rezidual analizat.

Reactivi i materiale necesare Acid sulfuric 5%; NaCl cristalizat; Soluie de molibdat de amoniu: 10g molibdat de amoniu se dizolv n ap distilat i se

aduce volumul la 100ml. La aceast soluie se mai adaug 300ml soluie de acid sulfuric 1:1. Folii de staniu: cu 10 min. nainte de ntrebuinare foile de staniu se introduc ntr-o soluie

diluat de acid sulfuric (1,5ml acid sulfuric concentrat diluat la 50ml cu ap distilat) dup care se spal cu ap distilat.

23

Soluie etalon stoc de fosfat: 1,432g fosfat monopotasic se dizolv n civa ml ap bidistilat ntr-un flacon cotat de 1000ml i se completeaz apoi la semn cu ap bidistilat (1ml din aceast soluie conine 1mg PO43-). Soluia etalon de lucru se prepar din soluia stoc diluat de 100 ori (1ml din aceast soluie conine 0,01mg PO43-).

flacoane Erlenmeyer.

Mod de lucru 20ml prob sau o cantitate mai mic diluat la 20ml, se introduce ntr-un flacon Erlenmeyer.

Se adaug cteva picturi de fenolftalein i se titrez cu acid sulfuric 5% pn la dispariia coloraiei roz.

ntr-un alt pahar Erlenmeyer cu capacitatea de 50ml se introduc 0,5g NaCl p.a., volumul de prob de analizat similar cu mai sus, aceeai cantitate de acid sulfuric anterior determinat i apoi 0,1ml soluie molibdat de amoniu. Se agit soluia pn la dizolvarea clorurii de sodiu dup care se introduce n amestec foia de staniu. Paharul se agit i se las n repaus 10 min. pentru dezvoltareaculorii. Dup acest interval de timp se transvazeaz soluia din pahar ntr-o eprubet curat i uscat astfel nct foia de staniu s rmn n pahar (foia de staniu poate fi folosit de trei ori; dup fiecare utilizare se spal bine i se pstreaz pn la analiza urmtoare n ap distilat).

n paralel se lucreaz o prob martor n care proba de analizat se nlocuiete cu ap distilat. Probele martor i de analizat se fotocolorimetreaz la =700nm fa de ap distilat.

Calculul rezultatelor se face n raport cu o curb de etalonare construit cu fosfat monopotasic. Curba de etalonare se ntocmete dup urmtoarea schem:

Nr. crt.

NaCl [g]

Sol. etalon KH2PO4

[ml]

Ap bidist. [ml]

Molibdat de amoniu

[ml]

Foie staniu [buc.]

Coninutul total de PO43-

[mg/l] 1 0,5 0 20 0,1 1 0 2 0,5 0,5 19,5 0,1 1 0,25 3 0,5 1,0 19 0,1 1 0,5 4 0,5 1,5 18,5 0,1 1 0,75 5 0,5 2,0 18 0,1 1 1 6 0,5 2,5 17,5 0,1 1 1,25 7 0,5 3,0 17 0,1 1 1,5 8 0,5 4,0 16 0,1 1 2

9. Determinarea umiditii solului

Umiditatea sau coninutul de ap al solului, este cantitatea de ap care, n momentul n care se face recoltarea, se afl legat fizic de pmnt i care se evapor la temperature de 1050C. Umiditatea solului depinde de clim, de natura i nclinaia solului precum i de vegetaie. Alturi de temperatur, umiditatea solului influeneaz, n mare msur, activitatea biologic a acestuia i ca urmare posibilitatea de autopurificare.

Umiditatea solului se poate determina in situ, n sol recoltat i prin observaii directe, n funcie de apa existent.

Umiditatea solului, determinat prin observaii directe, se poate clasifica astfel:

Gradul 1 sol uscat, ce nu rcete minile. Nisipul curge, argila este uscat, n grune mari. inndu-se la soare, aproape c nu se decoloreaz prin uscare.

Gradul 2 sol cu aspect proaspt, rcete uor minile i se decoloreaz foarte puin prin uscare.

Gradul 3 sol umed, produce o rcire vizibil a minilor iar prin uscare se decoloreaz. Nisipul ader puin, argilele i argilo-nisipurile se leag, dar se crap uor.

24

Gradul 4 sol umed ce nc nu lucete, dar la soare se decoloreaz puternic. La pipit este rece i umed iar dac se pune o hrtie pe el aceasta se ud. Pe minile prfuite formeaz pete ntunecate.

Gradul 5 sol umed, strlucete datorit acoperirii lui cu o pelicul subire de ap. Se caracterizeaz prin fluiditate, nu se leag, ci mai mult se ntinde.

Pentru determinarea umiditii in situ se utilizeaz: - metode radioactive de msurare care folosesc sonde cu neutroni ce se nfig direct n sol; - metode conductometrice care constau n introducerea unor electrozi n sol, conductivitatea

electric fiind influenat de umiditate. n practic cea mai utilizat metod pentru determinarea umiditii solului este metoda

gravimetric.

9.1. Determinarea umiditii solului prin metoda gravimetric

Principiul metodei Solul cntrit se usuc la temperatura de 105oC pn la greutatea constant dup care se cntrete din nou. Diferena de greutate ntre cele dou cntriri reprezint umiditatea care se exprim procentual.

Reactivi i materiale necesare etuv termoreglabil; balan analitic; fiole de cntrire; exicator.

Mod de lucru Pentru determinarea umiditii, solul se recolteaz n vase care au nchidere ermetic, pentru a

se evita evaporarea apei n timpul transportului. Probele pot fi pstrate la frigider cel mult 24 de ore. Se cntresc circa 10 g de sol ntr-o fiol de cntrire n prealabil tarat. Fiola de cntrire cu

proba de analizat se introduc n etuv la temperatura de 1050C. Se menine la aceast temperatur timp de o or. Dup acest interval de timp fiola se scoate din etuv i se menine n exicator timp de o jumtate de or pentru rcire dup care se cntrete. Se introduce din nou n etuv i se las nc o or la temperatura de 1050C, dup care din nou se rcete n exicator i se cntrete. Dac diferena dintre ultimele dou cntriri nu este mai mare de 0,4 mg se consider c proba a ajuns la greutate constant. n cazul n care diferena ntre ultimele dou cntriri este mai mare, fiola care conine proba de sol se introduce din nou n etuv i se mai ine nc 1 or la temperatura de 1050C. Se repet operaiunea de cntrire i meninere la etuv, pn se ajunge la greutate constant.

Calcul

umiditatea %=g

xgg 100)( 21

n care:g1 greutatea solului nainte de uscare, n grame; g2 greutatea solului dup uscare la 1050C, n grame;g greutatea solului luat n lucru, n grame.

25

10. Determinarea pH-ului solului

Cunoaterea pH-ului unui sol este important pentru aprecierea strii lui de fertilitate.

10.1. Determinarea pH-ului pe cale colorimetric

Principiul const n punerea n contact a extractului de ap din sol cu indicatori organici. Acetia, n funcie de concentraia ionilor de hidrogen existeni n extractul de ap, coloreaz soluia diferit.

Reactivi i materiale necesare extract din sol; indicator universal (Soluia de indicator universal se obine din amestecul de fenolftalein,

rou de metil ori albastru de bromtimol); eprubete.

Modul de lucru ntr-o eprubet se introduc 10 ml extract de ap din sol. Se adaug 0,2 ml indicator universal.

Culoarea obinut se compar cu o scar etalon preparat cu acelai indicator n soluii tampon.

10.2. Determinarea pH-ului solului cu hrtie indicatoare Merck

Extractul de ap din sol se pune n contact cu hrtia indicatoare Merck. Culoarea luat de hrtie se compar cu cele existente pe capacul cutiei. Se citete pH-ul din dreptul culorii corespunztoare i se noteaz n caiet.

Obinerea extractului de ap din sol

Extractul de ap exprim ntr-o msur relativ compoziia soluiei din sol. Extractul de ap analizat chimic indic starea momentan a formelor solubile accesibile plantelor aflate n sol. Concentraia lor total influeneaz asupra presiunii osmotice a soluiei solului. Principiul const n extracia formelor solubile din sol n ap distilat. Separat se determin umiditatea.

Reactivi i materiale necesare sol proaspt; vase Erlenmayer de 250 ml; plnie de sticl; hrtie de filtru.

Mod de lucru Solul proaspt se trece prin sit de 1 mm i se cntresc 20 g. Solul cntrit se trateaz cu

100 ml ap distilat i se agit timp de 30 de minute. Se filtreaz prin hrtie de filtru. n cazul n care filtratul nu este limpede se repet filtrarea printr-un un filtru curat.

11. Determinarea spectrofotometric a fierului din sol

Prezena ionilor de fier n sol este datorat reziduurilor coninnd fier, depozitate pe sol, care din cauza umezelii, a reaciilor de oxido-reducere care au loc, precum i a pH-ului solului trec sub form solubil. Ionii de fier dizolvabili se gsesc, n general, ca bicarbonai sau sub form de compleci cu moleculele organice mici. Aceast form de fier poate ptrunde n apele subterane, determinnd creterea acestui element n sursele de ap.

26

Principiul metodei Ionii de fier bivalent reacioneaz cu o-fenantrolina genernd un complex fier-fenantrolin care

se numete feroin i este colorat n rou.

3 + Fe2+ Fe3

2+

N N N N

1,10 fenantrolin feroin

Intensitatea coloraiei complexului rezultat este proporional cu concentraia fierului.

Reactivi i materiale necesare clorhidrat de hidroxilamin 10%; orto-fenantrolin 0,1%; Reactiv Morgan: acetate de sodium i acid acetic pH-4,8. Se cntresc 100g CH3COONa.3H2O

i se introduc ntr-un flacon cotat de 1000 ml peste care se adaug 500 ml ap bidistilat. Se adaug apoi 30 ml acid acetic concentrat i se completeaz flaconul la semn cu ap distilat;

Soluia etalon stoc pentru fier: se cntresc 0,1404 g sare Mohr Fe(NH4)2(SO4)3.6H2O i se dizolv n 10 ml ap distilat, ntr-un flacon cotat de 100 ml. Se adaug 3 ml H2SO4 concentrat i se completeaz la semn cu ap distilat (1ml din aceast soluie conine 0,2 mg Fe);

Soluia etalon de lucru se prepar din soluia stoc diluat de 20 de ori cu reactiv Morgan (1 ml din soluia de lucru conine 0,010 mg Fe).

pahare Berzelius; pipete de diverse volume; spectrofotometru.

Mod de lucru 20 g sol uscat n aer i mojarat se introduc ntr-un pahar Berzelius peste care se adaug

aproximativ 1g crbune activ i 50 ml reactiv Morgan. Se agit timp de 30 minute i se filtreaz pe hrtie de filtru, cu pori mici. Se iau 10 ml filtrat peste care se adaug 0,5 ml soluie de clorhidrat de hidroxilamin i 2 ml soluie de orto-fenantrolin. Dup 15 minute se citete extincia la un spectrofotometru la 519 nm, fa de martor preparat din 10 ml reactiv Morgan, 0,5 ml clorhidrat de hidroxilamin i 2 ml soluie de orto-fenantrolin. Valoarea concentraiei se determin din curba de etalonare care se traseaz prin reprezentarea grafic a absorbanelor funcie de concentraiile fieruluidin soluiile etalon (tabel).

1 2 3 4 5 6 71. Concentraia Fe2* in prob,

g 0 5 10 15 20 40 100

2. Volumul soluiei etalon de lucru, ml

0 0,5 1 1,5 2 4 10

3. Reactiv Morgan, ml 10 9,5 9 8,5 8 6 0 4. Clorhidrat de hidroxilamin,

ml 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

5. Orto-fenantrolin, ml 2 2 2 2 2 2 2 6. Extincie

Cu valorile absorbanelor se traseaz curba de etalonare

27

Calcul

Concentraia fierului n sol se determin dup relaia:

mg Fe/g sol uscat la 1050C = Cx.D.K/a.1000

n care: Cx concentraia fierului n proba spectrofotometrat, mg/prob; D factor de multiplicare pentru a calcula concentraia fierului n extractul total de sol; K factorul de corecie pentru umiditate; a cantitatea de sol luat n lucru, g.

Observaie Pentru determinarea ionilor metalici schimbabili din sol este necesar extracia acestora prin agitarecu soluie de KCl 1N (ex. Zn2+) sau HNO3 (ex. Co2+), separarea prin filtrare a extractului apos i analiza filtratului prin absorbie atomic.

12. Determinarea carbonailor i bicarbonailor alcalini din sol

Principiul const n determinarea carbonailor i bicarbonailor alcalini pe cale volumetric n extractul apos. n aceeai soluie se determin carbonaii i apoi bicarbonaii. Carbonaii se determin prin titrarea cu H2SO4 0,01 N n prezena fenolftaleinei, iar bicarbonaii prin titrarea cu H2SO4

0,01 N n prezena metiloranjului.

12.1. Obinerea extractului de ap din sol

Reactivi i materiale necesare sol proaspt; vase Erlenmayer de 250 ml; plnie de sticl; hrtie de filtru.

Mod de lucru Din solul proaspt se cntresc 20 g, care se trateaz cu 100 ml ap distilat i se agit timp

de 30 de minute apoi se filtreaz pe hrtie de filtru. n cazul n care filtratul nu este limpede se repet filtrarea pe un filtru curat.

12. 2. Determinarea carbonailor i bicarbonailor alcalini din sol

Reactivi i materiale necesare acid sulfuric 0,01 N, fenolftalein, soluie alcalin 1%, metiloranj 2% n ap. extractul de ap din sol (100 ml), biurete pahare Erlenmayer, cilindru gradat.

Mod de lucru 50 ml extract de ap din sol se introduc ntr-un vas Erlenmayer; se adaug 3-4 picturi de

fenolftalein i se titreaz cu un volum V1 de acid sulfuric 0,01 N.

28

Se adaug n continuare 3-4 picturi de metiloranj i se titreaz cu un volum V2 de acid sulfuric 0,01 N pn la virajul de la portocaliu la rou.

Pentru determinarea carbonailor se aplic relaia:

%CO32- = gxv

xVxxfxV 1000003,01

n care: 0,0003 - corespondentul n g la 1 ml H2SO4

0,01 N; V - volumul total de extract (100 ml); V1

- volumul folosit la titrare pentru jumtate din existent n extract; 23CO g - cantitatea de sol (20 g); 1 v - volumul de extract luat la analiz (50 ml); f - factorul soluiei de acid folosit la titrare; 100 - factorul pentru transformarea procentual; 2 V1

- numrul de volume folosit pentru ntreaga cantitate de ioni CO32-

Pentru aflarea coninutului de bicarbonai se aplic relaia:

%HCO3- = gxv

VxxfxVT 10000061,0)2( 1

n care: 0,00061 - corespondentul n g de HCO3- la 1 ml H2SO4

0,01 N; V2- volumul total folosit pentru titrarea a jumtate de CO32- i HCO3-; T= V1+V2; (volumul total de H2SO4

0,01 N folosit pentru titrarea cantitii totale de CO- i HCO3- : T-2V1

- volumul de H2SO4

0,01 N folosit la titrarea cantitii de HCO3- (rezultat din volumul total din care se scade volumul folosit pentru titrarea total a CO32-).