如何用配位滴定法检测水中硬度

  水的硬度是指水中Mg2+、Ca2+浓度的总量,是水质的重要指标之一。硬度可以分为暂时硬度和永久硬度:暂时硬度指由Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2或CaCO3、MgCO3形成的硬度,可加热煮沸去除;永久硬度主要指CaSO4、MgSO4、CaCl2、MgCl2等形成的硬度。

  一般天然地表水中硬度较小,如长江水为4~7度,松花江水月平均硬度2~3度，地下水、咸水、海水的硬度较大，一般为10~100度，有的甚至可能达到几百度。而今天就来介绍一些配位滴定法检测水中硬度的方法。

水质硬度的表示方法

1)mmol/L。这是现在硬度的通用单位。

2)mg/L(以CaCO3计)。1mmol/L=100.1mg/L(以CaCO3计)。我国饮用水中总硬度不超过450mg/L(以CaCO3计)。

3)德国度(简称度)。1德国度相当于10mg/LCaO所引起的硬度,即1度。通常所指的硬度是德国硬度

1度=10mg/L(以CaO计)

1mmol/L(CaO)=56.1÷10=5.61(度)

1度=100.1÷5.61=17.8(mg/L)(以CaCO3计)

配位滴定法检测水中硬度

水中总硬度的测定,目前常采用EDTA配位滴定法。在pH=10的氨性缓冲溶液条件下,以铬黑T为指示剂,用EDTA标准溶液进行滴定。其测定原理如下：

在pH=10的氨性缓冲溶液条件下,指示剂铬黑T和EDTA都能与Mg2+、Ca2生成配合物,且配合物稳定程度顺序为CaY2>MgY2>MgIn>Caln。在加入指示剂铬黑T时铬黑T与试样中少量的Mg2+、Ca2+生成紫红色的配合物:

Mg²⁺+HIn^2- ⇌MgIn^-+H⁺

Ca²⁺+HIn^2-⇌CaIn^-+H⁺

滴定开始后,EDTA首先与试样中游离的Mg2+、Ca2+配位,生成稳定无色的MgY-和CaY2-配合物：

H₂Y^2-+Mg²⁺ ⇌ MgY^2-+2H⁺

H₂Y^2-+Ca²⁺ ⇌CaY^2-+2H⁺

当游离的Ca2+、Mg2+与EDTA配位完全后,由于CaY2-、MgY2-配合物的稳定性远大于CaIn-、MgIn-配合物,继续滴加的EDTA会夺取CaIn、Mgln-配合物中的Ca2+、Mg2+,使铬黑T游离出来,溶液由紫红色变为蓝色,指示滴定终点。反应

如下:

H₂Y^2- + MgIn ⇌ MgY^2- + HIn^2-+H⁺

H₂Y^2- + CaIn^-⇌CaY^2-+HIn^2-+H⁺

根据EDTA标准溶液的浓度及滴定时的用量,即可计算出总硬度:

总硬度(mmol/L)= C_EDTA V_EDTA/V

式中 CEDTA-EDTA标准溶液的浓度,mol/L;

VEDTA-EDTA标准溶液的体积,ml;

V—原水样的体积,ml。

从上述反应可看出,在测定过程中的每一步反应都有H⁺产生,为了控制滴定条件为pH=10,使EDTA与Ca2+、Mg2+形成稳定的配合物,所以必须使用氨性缓冲溶液稳定溶液的pH值。这就使用配位滴定法检测水中硬度的整个过程。