determinazione della durezza totale - Cineca

DETERMINAZIONE DELLA SALINITA’ DELL’ACQUA DI MARE
PRINCIPIO
La salinità è uno dei parametri fondamentali e più misurati dell’acqua di mare. Da essa dipendono
diverse proprietà dell’acqua di mare, tra cu i la densità, la conducibilità, il punto di congelamento.
E’ inoltre un fattore ecologico di considerevole importanza, in grado di influenzare la tipologia di
organismi che vivono in un corpo idrico.
La salinità dell’acqua di mare dipende dalla concentrazione di 11 ioni detti costituenti maggiori. Di
fatto si tratta degli elementi chimici presenti con concentrazione maggiore di 1 ppm (1 mg Kg -1): il
maggior contributo è dato da Cl- e Na+.
Il valore medio della salinità oceanica superficiale è pari a ~35 g kg-1 (‰), ma varia tra ~34 e ~38
‰, a seconda degli apporti di acqua per precipitazioni atmosferiche, fiumi, fusione del ghiaccio in
zone polari e dell’evaporazione.
La determinazione della salinità di un campione di acqua di mare (contenuto totale di ioni disciolti)
sfrutta il fatto che il rapporto tra i principali costituenti è praticamente costante e può essere fatta a
partire dalla misura di clorinità. Per clorinità si intende il contenuto totale degli alogenuri, cioè
cloruro (Cl-), bromuro (Br-) e ioduro (I-) del campione.
La relazione tra salinità e clorinità (entrambe espresse in g kg-1 (‰) )è la seguente:
S(‰)= 1.80655 Cl(‰)
La clorinità si determina con il metodo di Mohr (metodo argentometrico), ovvero una titolazione
che sfrutta la precipitazione degli alogenuri ad opera del nitrato d’argento:
AgNO3(aq) + Cl- ⇒ AgCl(s) + NO3AgNO3(aq) + Br- ⇒ AgBr(s) + NO3AgNO3(aq) + I- ⇒ AgI(s) + NO3REAGENTI
- AgNO3 0.1 M (soluzione titolante)
- K2CrO4 al 5% (indicatore)
- campione di acqua di mare
PROCEDURA:
1. Trasferire 20mL di acqua di mare in matraccio da 100mL, registrandone il peso. Portare a
volume con acqua distillata.
2. Aspirare esattamente 10mL di soluzione diluita e trasferire in beuta. Aggiungere 50 mL di acqua
distillata.
3. Prelevare una pipettata (~2mL) di K2CrO4 al 5% come indicatore e aggiungerli al campione da
titolare.
4. Aspirare esattamente 10mL di soluzione standard di AgNO3 0.1 M con la pipetta graduata.
5. Titolare con la soluzione prelevata fino alla prima variazione cromatica dovuta alla precipitazione
di Ag2CrO4.
6. Registrare il volume di AgNO3 aggiunto.
7. Calcolare S(‰) del campione.
DETERMINAZIONE DELLA DUREZZA DELL’ACQUA
DEFINIZIONE DI DUREZZA:
Dicesi “durezza” di un’acqua il contenuto complessivo di ioni calcio e ioni magnesio che
conferiscono particolari proprietà. Altri ioni di metalli pesanti, come ferro, alluminio, zinco,
manganese, ecc. sono apportatori di durezza, ma il loro contributo nelle acque naturali non è
rilevante. È ormai superata la vecchia distinzione tra durezza permanente, che rimane in soluzione
anche dopo una prolungata ebollizione, e durezza temporanea, che per ebollizione precipita sotto
formo di CaCO3 e di Mg(OH)2.
Si preferisce invece caratterizzare un’acqua (specialmente se per uso industriale) mediante i due
parametri della durezza totale e della alcalinità.
1. DETERMINAZIONE DELLA DUREZZA TOTALE CON METODO
COMPLESSOMETRICO
PRINCIPIO:
Si esegue una determinazione complessometrica della somma calcio + magnesio, con nero eriocromo
come indicatore.
Questa determinazione della durezza è basata sulla reazione:
EH2-2 + Mg2+ ⇔ EMg-2 + H+
che in campo alcalino ha un decorso veloce e quantitativo verso destra. Al punto di equivalenza si ha, al
solito, l’identità tra equivalenti di EDTA (acido etilendiamminotetracetico) consumati ed equivalenti di
ioni alcalino-terrosi presenti. Poiché tutti gli ioni che partecipano alla suddetta reazione sono incolori, il
P.E. deve essere rivelato con l’aiuto di un indicatore. La spiccata tendenza dello ione EH 2-2 a legarsi
stabilmente con molti ioni metallici, è dovuta, sia alla funzione salificante dei carbossili, sia a quella
complessante degli atomi di azoto. Esso forma così dei con molti ioni metallici sempre nel rapporto
molare 1:1, indipendentemente dalla carica dello ione. Il complesso ottenuto deve avere un colore
diverso da quello dell’indicatore al pH di esercizio ed inoltre deve essere più instabile del complesso
metallo-EDTA (e quindi decomponibile dal reattivo titolante). Molti indicatori soddisfano a tali
requisiti. Per l’analisi delle acque è particolarmente usato il NET (nero eriocromo T)
REAGENTI:
- EDTA 0,01 M (soluzione titolante)
- Soluzione tampone a pH 10
- Nero eriocromo T, NET (indicatore)
- campione di acqua del rubinetto
PROCEDIMENTO:
Ad un campione di 100 ml dell’acqua in esame, aggiungere 10 ml di soluzione tampone (prelevare con
pipetta), una punta di spatola di nero eriocromo e titolare con EDTA 0,01 M fino a viraggio da violettorosso a azzurro-bluastro.
Il risultato si esprime in gradi francesi (°F):
Durezza totale (in °F) = a * 0,01 * 100
dove a è la quantità di EDTA utilizzata.
CLASSIFICAZIONE DELLE ACQUE
IN BASE ALLA DUREZZA
Classificazione
Acqua molto dolce
Acqua dolce
Acqua a durezza media
Acqua a durezza discreta
Durezza in gradi francesi
0÷4
4÷8
8 ÷ 12
12 ÷ 18
Acqua dura
Acqua molto dura
18 ÷ 30
> 30
2. DETERMINAZIONE DELLA DUREZZA TOTALE CON METODO
IDROTIMETRICO O DI BOUTRON-BOUDET (semiquantitativo)
PRINCIPIO:
Questa metodica rappresenta una prova rapida ma caratterizzata da modesta precisione, rispetto al
metodo complessometrico. È una prova che si basa sulla capacità degli ioni Ca+2 ed Mg+2 di formare
composti poco solubili con saponi alcalini (sali di sodio o di potassio di acidi grassi) tramite ad
esempio la reazione
2 C17H33COONa (aq) + Ca2+  (C17H33COO)2Ca (s) + 2 Na+
La titolazione consiste allora in una aggiunta di sapone all'acqua con frequente agitazione ed il
viraggio è raggiunto allorché nella soluzione in esame riesce a formarsi una schiuma
permanente. In quel momento tutti i cationi di Ca e Mg sono stati salificati e l’eccesso di
sapone produce la schiuma. E’ da tener presente che questa prova permette solo
INDICATIVAMENTE di determinare la sola durezza totale nel campione di acqua.
REAGENTI:
Soluzione saponosa: 35 g di sapone di Marsiglia bianco sciolti in 600 ml di alcol a 90°, portati a un
litro con acqua distillata. Questa soluzione si trova già pronta in commercio.
PROCEDIMENTO:
1. Riempire il beaker con 40 ml di acqua del rubinetto.
2. Aspirare 10 mL di soluzione saponosa con pipetta graduata.
3. Aggiungere goccia a goccia la soluzione saponosa all’acqua, agitando vigorosamente con
bacchetta di vetro, fino alla formazione di una schiuma persistente.
4. Segnare i mL di soluzione saponosa utilizzati per ottenere una schiuma persistente.
5. Calcolare la durezza in gradi francesi (°f) utilizzando la formula:
dove V sono i mL di soluzione saponosa utilizzati.