کیمیاگر

1 – آب سخت برای شرب و نوشیدن مناسب نیست و نه تنها مزه و گوارایی خود را از دست داده بلکه بر روی دستگاه گوارش ما نیز اثر سوء می گذارد .

2 – صابوب در آب سخت به خوبی کف نمی کند بنابراین مجبور هستیم مقادیر بیشتر صابون و وقت بیشتری را صرف کنیم تا قدرت تمیز کنندگی صابون را افزایش دهیم بنابراین مقرون به صرفه نمی باشد .

3 – اگر آب سخت باشد در لوله های آب گرم و سماورها و در دیگهای بخار کارخانه ها رسوب ایجاد می شود که باعث ایجاد ضایعات و خسارات شده و تمیز کردن رسوبها نیز خصوصاً در کارخانه ها با آن حجم زیاد باعث اتلاف وقت و نیرو و سرمایه مادی می شود

4 – برای حذف سختی آب باید هزینه ووقت صرف شود .

روش نرم کردن آب سخت :   

به طریقی یونهای Mg 2+ , Ca 2+ که عامل سختی آب هستند را از آن جدا می کنیم رسوب دادن Ca 2+ و Mg 2+  به وسیله یک عامل رسوب دهنده مثل آهک سود و بیکربنات سدیم در حوضچه های بزرگ انجام می شود که رسوب به دست آمده را از طریق ته نشین کردن و عبور دادن از صافی های شنی جدا می کنند .

استفاده از روشهای تعویض یونی به وسیله رزین تبادل کننده یون :    

زرین ها ستون هایی هستند که یونهای Mg 2+ , Ca 2+ نمونه آب را گرفته و طی مکانیسم خاص خود Na + را وارد آب می کنند .

خروج آب دارای Na⁺                    رزین سدیم                                    ورود آب دارای

و فاقد Mg²⁺ , Ca²⁺                                                                       Mg²⁺ , Ca²⁺        

طی این مکانیسم رزین دارای کلیسم و منیزیم می شود . ( Res , Mg , Res , Ca ) و Na + رزین وارد آب می شود که سختی ندارد و مزاحمتی ایجاد نمی کند رزینی که اینجا استفاده می شود رزین کاتیونی است که البته رزین انیونی نیز وجود دارد .

اینها روشهای حذف سختی آب بودند که در تصفیه خانه های آب صورت می گیرد اما آنچه در آزمایشگاه شیمی عمومی انجام می شود روش تعیین سختی آب است نه نرم کردن آب .

اساس کار :

توسط تیتراسیون کمپلسومتری Mg 2+ , Ca 2+ محلول در آب را به صورت در آورده و میزان کلسیم و منیزیم را می سنجیم اتیلن دی آمین تترااستیک اسید و املاح سدیم آن را به طور خلاصه EDTA نامیده می شود این اسید در آب نامحلول بوده ولی املاح دی سدیک آن در آب محلولند و به عنوان یک لیگاند با کاتیونهای فلزی ایجاد کمپلکس  می نمایند .

 

فرمول EDTA

اریوکروم بلک تی یا E .C.B.T معروف یا اندیکاتوری است که در تیتراسیون کمپلکسومتری استفاده شده و با کاتیونها کمپلکس می دهد محلول معرف با گذشت زمان ثبات خود را از دست می دهد پس باید به صورت خشک مورد استفاده قرار گیرد که از مخلوط نمودن با NaCl  جامد حاصل می گردد . در مقایسه پایداری کمپلکس های EDTA   و ECBT با کلسیم و منیزیم داریم :

پایداری                                                 ECBT – Mg > ECBT – Ca

پایداری                                               EDTA – Ca > EDTA  - Mg           

بنابر این با افزودن معرف کمپلکس پایدار و قرمز رنگ ECBT – Mg را داریم و با افزودن EDTA در تیتراسیون ابتدا ب +Ca 2 کمپلکس می دهد و سپس++Mg2 ترکبیب شده با معرف را جدا می نماید و ECBT نیز از کمپلکس رها شده و آبی رنگ می شود . ( ختم عمل )

محدودیت PH :

با فر یا تامپون برای تثبیت PH به کار می رود . باز ضعیف NH3 و نمک NH4CI آن به نسبت مشخص با فر آمونیاکی با PH = 10 را فراهم می کنند . اگر PH > 10 باشد محیط قلیایی شده و در این محیط-  Mg2  رسوب  Mg(OH)2 و یا رسوب CaCO3 را تشکیل می دهد اگر PH<10 منحنی تیتراسیون دارای طول قسمت قائم منحنی کوتاهتر گردید ه و خطای تیتراسیون زیاد شده و نقطه اکی والان دقیق به دست نمی آید و همچنین قدرت جذب معرف توسط Mg2+ و تشکیل EDBT – MG کاهش یافته و مصرف EDTA افزایش می یابد . اگر PH=10 باشد EDTA پایدار ترین فرم خود را دارد اگر PH = 10 نباشد معرف تغییر رنگ قرمز به آبی را در ختم عمل به خوبی نشان نمی دهد .

طرز کار :

1 – سختی موقت آب :

در اثر وجود بیکربناتهای کلسیم و منیزیم Ca(HCO3)2) و (Mg(HCO3)2 بوده و در اثر حرارت به رسوب MgCO3 و CaCO3 تبدیل می شود که با صاف کردن این سختی جدا می شود و از بین می رود .

2 – سختی دائم :

در اثر وجود سایر نمکهای کلسیم و منیزیم مثل کلرور نیترات – سولفات و ..... بوده که در اثر حرارت تشکیل رسوبی نمی دهد و به صورت محلول باقی می ماند .

3 – سختی کل :

مجموع  سختی دائم و موقت را سختی کل می نامند .

الف ) تعیین سختی دائم آب :

Cc 100 آب را در بشر آنقدر حرارت می دهیم تا حجم آن به          برسد سپس آن را درون بالن ژوژه cc 100 توسط کاغذ صافی صاف می نماییم محلول را با  آب مقطر به حجم می رسانیم cc 25 از آن را بر دسته و به آن 2 یا 4 قطره با فر آمونیاکی اضافه می کنیم تا PH حدود 10 گردد .

 آنگاه به اندازه نوک اسپاتول معرف ECBT افزوده تا به رنگ قرمز در آید محتوی ارلن را توسط EDTA ، M 1% موجود در بورت تیتر می نمائیم تا تغییر رنگ قرمز به آبی حاصل گردد .

ب ) تعیین سختی کل آب:

 یاداشت کردن       آبی          قرمز         تیتر با          کمی معرف       cc 2 بافر     cc 25

حجم مصرفی EDTA                         EDBA       ECBT                             نمونه آب

ج ) تعیین سختی موقت :

از کم کردن سختی کل از سختی دائم سختی موقت به دست می آید .

                                                       محاسبات :  

درجه سختی به تعداد میلی گرمهای یونهای Ca2+ و Mg2+ در یک لیتر آب اطلاق می شود . EDTA کاتیونهای فلزی به نسبت 1 به 1 ترکیب می گردد . سختی آب را بر حسب گرم در لیتر در نظر می گیرند .

اگر حجم مصرفی EDTA با V نشان داده شود می توان سختی آب را بر حسب ppm کربنات کلسیم به دست آورد .

درجه سختی به مقدار میلی گرم های یونهای Ca2+ و Mg2+ در یک لیتر آب اطلاق می شود .