ปฏิบัติการที่ 3 ความกระด้าง (Hardness)

บทนำ

          ความกระด้างของน้ำมีจุดเริ่มต้นจากความเขาใจที่วาเป็นการวัดความสามารถของน้ำในการตกตะกอนสบูโดยที่สบูจะถูกทำให้ตกตะกอนโดยอิออนหลัก คือ Ca++ และ Mg++ สวนอิออนรอง คือPolyvalent Cations เช่นAl3+ Fe3+ Mn2+ Sr2+ และ Zn2+ ซึ่งจะทำให้เกิดตะกอนเชิงซ้อนในปัจจุบันได้ให้คําจำกัดความไวดังนี้ น้ำกระด้าง หมายถึง น้ำที่ประกอบด้วยไอออนของแคลเซียมและแมกนีเซียมละลายอยู ซึ่งสวน

ใหญ่จะอยูในรูปของเกลือไฮโดรเจนคาร์บอเนต นอกจากนี้โลหะทั้งสองยังอยูในรูปของเกลือคลอไรดและเกลือซัลเฟต น้ำที่มีเกลือไฮโดรเจนคาร์บอเนตของโลหะทั้งสองละลายอยู เมื่อตมโลหะทั้งสองจะตกตะกอนอยูในรูปของ CaCO3และ MgCO3น้ำที่ได้จึงหายกระด้าง เราเรียกความกระด้างอันเนื่องมาจากCa(HCO3)2และ Mg(HCO3)2 นี้ว่าความกระด้างชั่วคราว (Temporary Hardness) สวนน้ำที่มีเกลือคลอไรดและเกลือซัลเฟตของแคลเซียมและแมกนีเซียมละลายอยู เมื่อเอาน้ำนี้มาตมแคลเซียมและแมกนีเซียมจะไม่ตกตะกอนแยกตัวออกจากน้ำ ความกระด้างอันเนื่องจากเกลือคลอไรดและเกลือซัลเฟตนี้เรียกว่าความกระด้างถาวร (Permanent Hardness)

หลักการ

          ในการหาปริมาณของแคลเซียมและแมกนีเซียมในน้ำสามารถทำได้โดยการไทเทรตกับอีดีทีเอ โดยใช้เอริโอโครมแบลคทีเป็นอินดิเคเตอร์

วัตถุประสงค์

          เพื่อวิเคราะห์หาความกระด้าง ด้วยวิธีตามที่กำหนดให้

อุปกรณ์และสารเคมี

          อุปกรณ์

                   1. ขวดรูปชมพู่ (erlenmeyer flask)        ขนาด 125 mL

                   2. ปิเปต (pipette)                           ขนาด 5, 10, 25, 50 mL

                   3. บิวเรต (burette)                          ขนาด 25 mL

                   4. บิกเกอร์                                    ขนาด 50, 150 ml

                   5. ขวดวัดปริมาตร                            ขนาด 1,000 ml

                   6. ช้อนตักสาร

                   7. น้ำกลั่น

          สารเคมี

                   1. Eriochrome Black T indicator

                   2. แมนนีเซียมคลอไรด์ (MgCl₂6H₂O)

                   3. Disodium Salt (0.01 M)

                   4. แอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ เข้มข้น (NH₄OH conc.)

                   5. แอมโมเนียมคลอไรด์ (NH₄Cl)

                   6.กรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น(HCl conc.)

                   7.แคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO₃)             8. เมทธิลเรดอินดิเคเตอร์

วิธีการ

          1. การเตรียมสารละลาย

                   1.1 สารละลายบัฟเฟอร์ (Buffer Solution)

          ละลายแอมโมเนียมคลอไรด์ (NH₄Cl) 16.9 g ในแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ (NH₄OH) 143 ml และเติมเกลือแมกนีเซียม EDTA 1.25 g แล้วเติมน้ำกลั่นให้ได้ปริมาตร 250 ml

                   1.2 Indicator I สำหรับความกระด้างทั้งหมด (Total hardnrss indicator)

          ผสม Eriochrome Black T 0.5 g กับโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) 100 g

                   1.3 Indicator I สำหรับความกระด้างแคลเซียม (Calcium hardnrss indicator)

          ผสมแอมโมเนียมโพพิวเรท (Murexide) 200 mg กับโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) 100 g

                   1.4 สารไตเตรท 0.01 M EDTA

          ละลายไดโซเดียม เอทิลินไดเอมีนเตรตตระอะซิเตท ไดไฮเดรท (EDTA) 3.723 g ในน้ำกลั่นแล้วเจือจางด้วยน้ำกลั่นให้ได้ 1,000 ml

          2. วิธีการวิเคราะห์ Total hardnrss

                   1. ดูดน้ำตัวอย่างมา 50 ml ใส่ลงในขวดรูปชมพู่ขนาด 250 ml เติมสารละลายบัฟเฟอร์ 1 ml จะให้ค่า pH 10.0 + 0.1

                   2. เติมสาร Indicator I ชนิดผงแห้งปริมาณเล็กน้อย จนเกิดสีม่วงแดง

                   3. ไตเตรทด้วยสารละลายมาตรฐาน EDTA 0.01 M พร้อมเขย่าขวด จุดยุติเมื่อสารละลายเปลี่ยนจากสีม่วงแดงเป็นสีน้ำเงิน

          การคำนวณผล

Total hardness (mg/l)  =  AxBx1,000 / ปริมาตรน้ำตัวอย่าง

* เมื่อ  A = ปริมาตร EDTA ที่ใช้ในการไตเตรทน้ำตัวอย่าง

         B = มก.CaCO₃ ซึ่งเท่ากับ 1