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EDTA法測水樣硬度――鈣鎂含量測定
發布時間：2017-09-01
一、實驗原理
硬度表示鈣鎂鹽含量的多少。
水的硬度分為暫時硬度和永久硬度。“暫硬”主要由鈣鎂的酸式碳酸鹽形成，其煮沸時即分解成碳酸鹽沉淀而失去硬度。“永硬”主要由鈣鎂的硫酸鹽、氯化物及硝酸鹽形成。不能用煮沸方法除去。
暫硬和永硬之和稱為“總硬”。由鎂離子形成的硬度稱為“鎂硬”，由鈣離子形成的硬度稱為“鈣硬”。
EDTA配合物滴定法測定水中的鈣、鎂是應用最廣泛的測定水的硬度的標準方法。
1、總硬度(鈣鎂合量)的測定
在pH10的氨性緩沖溶液中，以鉻黑T為指示劑，用EDTA滴定鈣鎂合量。
EDTA首先與Ca2+配合，然后與Mg2+配合。
由于鉻黑T與Mg2+顯色的靈敏度高，與Ca2+顯色的靈敏度低(1gK(CaIn)=5.40，lgK(MgIn)=7.00)，所以當水樣中Mg2+的含量較低時，用鉻黑T作指示劑往往得不到敏銳的終點。這時可在EDTA標準溶液中加入適量Mg2+(標定前加入Mg2+對測定結果有無影響?)或在緩沖溶液中加入一定量的Mg-EDTA鹽，利用置換滴定法的原理來提高終點變色的敏銳性。
加入的MgY發生下列置換反應：
MgY與鉻黑T顯很深的紅色。滴定到終點時EDTA奪取Mg-鉻黑T中的Mg2+又形成MgY，游離出指示劑Hin2+，顏色變化明顯。
2、鈣硬的測定
在pH>12.5時，Mg2+生成Mg(OH)2沉淀，在用沉淀掩蔽法掩蔽Mg2+后，用EDTA單獨滴定Ca2+。鈣指示劑與Ca2+顯紅色，靈敏度高，在pHl2～13滴定Ca2+時，終點呈指示劑自身的藍色。
終點時反應為：
鎂硬為總硬與鈣硬之差。
二、實驗試劑
1、同EDTA標定實驗的試劑；
2、鈣指示劑稱取0.4g鈣指示劑加100mL甲醇溶解或稱取1g鈣指示劑，加100g干燥NaCl，研磨均勻，蓋緊瓶塞備用；
3、Mg-EDTA溶液；
4、2mol?L-1 NaOH。
三、實驗步驟
1、總硬度的測定
移取100mL水樣于250mL錐形瓶中，加5mL緩沖溶液(加一份，滴一份)，10滴Mg-EDTA溶液，3～4滴鉻黑T指示劑，用0.02mol?L-1EDTA標準溶液滴定終點時，標準液應慢慢加入，并充分搖動至由紅色轉變為純藍色為終點，所耗EDTA溶液體積為V1。
2、水的鈣硬度測定
移取100mL水樣于錐形瓶中，加入8～10mL 2mol?L-1NaOH，充分振搖，放置數分鐘，加8滴鈣指示劑，用0.02mol?L-1NaOH標準溶液滴定至由紅色轉變成純藍色為終點。所耗EDTA溶液體積為V2。
分析結果計算：以度(德國度)表示(1L水中含CaO10mg為1度)。
總硬(度)=Cv1M(CaO)×1000
鈣硬(度)=Cv2M(CaO)×1000
鎂硬=總硬-鈣硬
M(CaO)為CaO的毫摩爾質量，0.056g?mmol。結果要求保留3位有效數字。
四、主意事項
1、滴定速度不能過快，要與反應速度相適應，特別是近終點時要慢加，以免滴過。
2、硬度較大的水樣，在加緩沖溶液后會漸漸析出CaCO2及Mg(OH)2CO2微粒，與EDTA反應慢，使滴定終點不穩定。遇此情況可在水樣中加適量稀HCl溶液振搖后，再調至近中性，或加1～2滴鹽酸(1+1)酸化(pH試紙試)后，煮沸數分鐘除去CO2。然后加緩沖溶液，則終點穩定。或在加入80％～90％的EDTA后再加氨緩沖液。
3、測鈣時，加NaOH后要充分振搖，再加指示劑，以免Mg2+與指示劑生成沉淀色料與Mg(OH)2共沉淀，使終點不易分辨。
4、干擾的消除方法
如果水中有Cu2+存在，可加入2％的Na2S溶液lmL使Cu2+成CuS沉淀，過濾之。若有Fe3+和Al2+離子存在，可加入1～3mL三乙醇胺掩蔽(應在酸性溶液中加入，然后再調節至堿性)，若水樣含錳超過lmg?L-1，在堿性溶液中易氧化成高價，使指示劑變為灰白或渾濁的玫瑰色。加入2mLl％的鹽酸羥胺還原高價錳，以消除干擾。
水樣中鐵含量高時，測總硬時終點變色從酒紅色到紫色，若含量超過10mg?L-1時，掩蔽有困難，需要用蒸餾水稀釋到含Fe3+＜10mg?L-1 ，含Fe2+＜7mg?L-1。
參考資料：分析化學
