المصدر: عسر الماء Water hardness 2 في منتدى : قسم الكيمياء كيف يتم تحليل العسر؟ وما هو الغرض من التحليل؟ Total hardness (ASTM D1126) or (Standard method 2340 C) فكرة التحليل: يتم التحليل باستخدام طريقة المعايرة من نوع ال(Complexing titration) ضد الEDTA ، وفيها يتم وضع كشاف مناسب فى العينة ليتحد أولاً بالكالسيوم والمغنيسيوم، وعند إضافة الEDTA من السحاحة تبدأ فى الإتحاد مع الكالسيوم والمغنسيوم بدلاً من ذرتى الهيدروجين وتترك الكشاف حراً ليظهر لونه الأزرق السماوى ويكون ذلك عند نقطة النهاية (End point). تفاصيل التجربة: - ما هى الEDTA؟ Ethylene diamine tetra-acetic acid وهذا المركب من أشهر المركبات التى تتحد بالmetals لتكون متراكبات complexes. وعادةًَ ما يستخدم الdi-sodium salt فى هذه التجربة: Disodium Ethylene diamine tetra-acetic acid ويتم عمل تركيزات من الEDTA تبعاً للتركيزات المتوقعة للعينة: 0.001Molar for low hardness 0.01Molar for high hardness ونلاحظ أنه يتم تحضير الEDTA بالمولار وليس بالنورمال لصعوبة معرفة الvalency لعدم معرفة كم يفقد المركب من أيون الهيدروجين؟ Morality = (wt/mwt) x 1000 Normality = (wt/eqwt) x 1000 (Where eqwt = mwt/ valency) ما هو الكشافindicator ؟ Erio-chrome black-T (= Erio-T dye)[1-(1-hydroxy-2-naphthylazo)-6-nitro-2-naphthol-4-sulfonic acid] ألوان الكشاف تعتمد على درجة الpH للمحلول: Red < 6 pH Blue 7- 11 pH Yellow or orange >12 pH يتم إجراء التجربة عند pH = 10 + 0.1 لمياه الغلايات وذلك بإستخدام محلول منظم buffer كما سيأتى ، ولذلك سيكون لون الكشاف فى المحلول أزرق ، ولكن اتحاده فى بداية الأمر بالكالسيوم والمغنيسيوم سيكون لونه أحمر خمرىred-wine وهو مركب أكثر ثباتاً من الكشاف وهو حر. (Ca2+ or Mg2+) + Ind. Ca- Ind + Mg- Ind (More stable than reactant) وعند انزال الEDTA أوNa2EDTA من السحاحة ستتحد بالكالسيوم ثم الماغنسيوم ليكون المركب الناتج أقوى من اتحاد مركب الكشاف بهما وتترك الكشاف Free شيئاً فشيئاً ويمر باللون البنفسجى حتى يظهر لونه الأزرق كما سبق. والشكل التالى يوضح لون الكشاف قبل نقطة النهاية: (أحمر خمرى لو كان العسر قوى ويتجه يميناً كلما قل العسر سواء فى العينة الأصلية أو مع إضافة الEDTA ويمر باللون البنفسجي حتى يصل إلى نقطة النهاية عند اللون الأزرق) يتم إضافة المعوق inhibitor لمياه الغلايات التى تحتوى على الفوسفات التى تسبب تداخل مع أيونات الكالسيوم والمغنسيوم بسبب اتحادها بالEDTA أيضاً. التركيب الكيميائى للمعوق هو الSodium sulphide (Na2S) والذى يتحد بأيون الفوسفات ليكون Sodium di-phosphate (Na2PO4). ما هو الBuffer 10 ؟ وما وظيفته فى التجربة؟ Buffer (pH= 10) = weak base + conjugated acid = NH4OH (or NH3) + NH4Cl تفاعل الEDTA مع أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم تفاعل عكسي: Ca2+ + EDTA D CaEDTA + nH+ Mg+2 + EDTA D MgEDTA + nH+ نلاحظ أن تكون أيونات الهيدروجين يزيد من حامضية المحلول. وظيفة الBuffer: التفاعل مع أيونات الهيدروجين المتكونة وبالتالى التخلص من الحامضية الناتجة بجانب الإسراع من عملية التفاعل (إلى الإتجاه الأيمن) ومنع التفاعل العكسي وبالتالى يعطى Sharp end point. NH4Cl NH4+ + Cl- NH4OH NH4+ + OH- OH- + H+ H2O ماذا كان سيحدث لو وضعنا قاعدة قوية بدلاً من الBuffer؟ ستتفاعل مع أيون الكالسيوم والمغنيسيوم وتترسب على هيئة هيدروكسيد. Ca2+ + OH- Ca (OH) 2 Mg2+ + OH- Mg (OH) 2 تفاصيل التجربة: أولاً:تحضير المحاليل: 1- تحضير صودا كاوية لكى نستخدمها فى تحضير الEDTA: Sodium Hydroxide Solution (50 g/L)—Dissolve 50 g of sodium hydroxide in water and dilute to 1 L. 2- تحضير محلول الكشاف وهو Erio chrome black-T أو اختصاراً (EBT): Dissolve 0.5 g of E-Chrome Black T in 50 ml of diethanolamine or triethanolamine. Store the solution in a dark-colored bottle. This solution has a storage life of several months. أو تحضير البودرمن الكشاف كالتالى: Grind 0.5 g of E-Chrome Black T with 100 g of powdered sodium chloride. Use a dark-colored bottle for storage. The powder has a storage life of at least 1 year. Note:[(Erio chrome black –T) = Sodium salt of 1-(1-hydroxy-2-naphthylazo) -5-nitro-2-naphthol-4-sulfonic acid] 3- تحضير البفر (المحلول المنظم): 1) Dissolve 16.9 g ammonium chloride (NH4Cl) in 143 ml conc. ammonium hydroxide (NH4OH). Add 1.25 g magnesium salt of EDTA (available commercially) and dilute to 250 ml with distilled water. 2) If the magnesium salt of EDTA is unavailable, dissolve 1.179 g disodium salt of ethylene diaminetetraacetic acid dihydrate (analytical reagent grade) and 780 mg magnesium sulfate (MgSO4.7H2O) or 644 mg magnesium chloride (MgCl2.6H2O) in 50 ml distilled water. Add this solution to 16.9 g NH4Cl and 143 ml conc. NH4OH with mixing and dilute to 250 ml with distilled water. To attain the highest accuracy, adjust to exact equivalence through appropriate addition of a small amount of EDTA or MgSO4 or MgCl2. Store Solution (1) or (2) in a plastic or borosilicate glass container for no longer than 1 month. 4- تحضير الNa2H2EDTA أوDisodium Ethylenediamine Tetraacetate A) - 0.01 molar Na2H2EDTA: Weigh 3.723 g of disodium Ethylene diamine tetraacetate dihydrate in 800 ml, Adjust the pH of the solution to 10.5 with NaOH solution (50 g/L) then complete to 1000 ml standardize # Calcium standard solution (1 ml of EDTA = 1.00 mg CaCO3). B) - 0.001 molar for low hardness: preparation from 0.01 molar using [M.V = M'.V' equation]. 5- تحضير محلول كالسيوم قياسى لعمل standardization للEDTA: Dissolve 1.0 g of anhydrous CaCO3 in 1000 ml. So that: Molarity of CaCO3 = wt (gm) x 1000/ (mwt x volume ml) = 1 x 1000 / (100 x 1000) = 0.01 molar Where mwt of CaCO3 = 100.09 ≈ 100 So, (M.V) EDTA = (M.V) CaCO3 If we take 10 ml of CaCO3 standard solution: M EDTA = 0.01 x 10/ ml added (EDTA) من الحجم المضاف من الEDTA من السحاحة يتم قياس المولارتى الحقيقية للEDTA. ويتم عمل Standardization لمحلول الEDTA كل شهر. 6- تحضير المعوق Na2S: Dissolve 5.0 g sodium sulfide nonahydrate (Na2S.9H2O) or 3.7 g Na2S.5H2O in 100 ml distilled water. Exclude air with a tightly fitting rubber stopper. This inhibitor deteriorates through air oxidation تفاصيل وملاحظات على تحضير محلول كربونات الكالسيوم القياسى: Weigh 1.000 g anhydrous CaCO3 powder (primary standard or special reagent low in heavy metals, alkalis, and magnesium) into a 500-mL Erlenmeyer flask. Place a funnel in the flask neck and add, a little at a time, 1 + 1 HCl until all CaCO3 has dissolved. Add 200 ml distilled water and boil for a few minutes to expel CO2. Cool, add a few drops of methyl red indicator, and adjust to the intermediate orange color by adding 3N NH4OH or 1 + 1 HCl, as required. Transfer quantitatively and dilute to 1000 ml with distilled water. ثانياً:خطوات التجربة: 1- EDTA in burette (0.01M or 0.001M) or 0.02 M, 0.002 M. 2- 100 ml sample + 2ml buffer (pH =10) + Erio-T + inhibitor. 3- Titrate to blue color (end point). ثالثاً:الحسابات (Calculations): (M x V) as CaCO3 = (M x V.)EDTA (Wt/Mwt x 1000) x V = (M.V.) EDTA Wt as CaCO3 = N EDTA x V EDTA x [40+12 + (16x3)] / (ml sample. x 1000) = M EDTA x VEDTA x 100/ ml sample. x 1000 Hardness (ppm as CaCO3) = Wt x 106 To convert hardness in ppm to mmol/l: Ppm = mg/l divide by 1000 gm/l divide by mwt of CaCO3 mol/l divide by 1000 gives mmol/l. 1- for concentration between 10 ppm – 250 ppm: Hardness (ppm as CaCO3) = (ml 0.01M EDTA x 1000) / ml sample. (نأخذ فى المعتاد 100 مل من العينة) 2- for concentration less than 10 ppm: Hardness (ppm as CaCO3) = (ml 0.01M EDTA x 1000) / ml sample (نأخذ فى المعتاد500 مل من العينة) (ملاحظات): تبرد العينة فى درجة حرارة الغرفة. لا توضع كمية كبيرة من ال Erio-Tحتى لا يتحد بجميع أيونات الكالسيوم والمغنسيوم ويتبقى جزء فيظهر لونه الأزرق فيعتقد الشخص المُحلل أنه لا يوجد عسر فى العينة. 3- Titration # EDTA [The colour: wine red violet blue (sky blue)]. ملحوظة: فى حالة العسر العالى يظهر فعلاً اللون الأحمر الخمرى أما لوكان العسر قليل فإنه يظهر اللون البنفسجى أو المائل للزُرقة. يجب عمل المعايرة فى زمن لا يزيد عن 5 دقائق من وضع الBuffer. (ينصح بالرجوع إلى الstandard method أو إلى الASTM لمزيد من الملاحظات) تم بحمد الله
