Laboratuvar

Sertlik Tayini

Suların sertliği, suların kullanılan sabunu çöktürme kapasitesinin bir ölçüsü olarak tanımlanır. Sabun; genel olarak suda mevcut kalsiyum ve magnezyum iyonları ile birleşerek çöker. Bu iki iyon, doğal sularda sertlik yapan diğer iyonlardan daha fazla bulunduğundan, çoğunlukla sertlik kalsiyum ve magnezyum iyonlarının konsantrasyonlarının toplamı olarak ifade edilir.

 

Sertlik; nümerik olarak karbonat alkalinitesi ve bikarbonat alkalinitesinin toplamından daha büyük olduğunda; sertliğin toplam alkaliniteye eşdeğer olan kısmı “karbonat sertliği“; geri kalan kısım ise “karbonat olmayan sertlik” olarak tanımlanır. Sertlik, nümerik olarak karbonat ve bikarbonat alkalinitesinin toplamına eşit veya daha az ise, sertliğin tümü karbonat sertliği olup karbonat olmayan sertlik yoktur.

 

Sert sularla ilgili problemleri şu şekilde sıralamak mümkündür:

  • Sabun tüketimine neden olurlar.
  • Sıcak su borularında, ısıtıcılarda, kazanlarda kireç birikimine ve taşlaşmaya neden olurlar.
  • Deride tahrişlere neden olurlar.
  • Porselenlerde renk giderimine neden olup, özellikle lavabo ve küvetlerin beyaz rengini bozarlar.
  • Sebzelerin katılaşmasına ve renksizleşmesine neden olurlar.
  • Kumaşların ömrünü azaltır, yıpranmalarına neden olurlar.
  • Konserve endüstrisinde problemlere neden olurlar.

 
Suların sertliğine ilişkin problemlerin çözümünde genel eğilim su yumuşatma işlemlerini özel kuruluşların ve endüstrilerin kendilerinin yapmaları yönündedir. Özellikle meşrubat endüstrilerinde yumuşak su kullanılması gereklidir. Sertlik giderme işlemleri pahalı arıtma tekniklerini gerektirir.

 

Sularda Sertlik Tayini için iki metot mevcuttur. Bunlardan A Metodu sertliğin hesap yolu ile bulunmasıdır ve tüm sulara uygulanabilir. Kalsiyum ve magnezyum iyonları ayrı ayrı tayin edilir ve toplam sertlik aşağıdaki formül yardımıyla hesaplanır;

 
mg CaCO3/L = 2.497 [Ca+2, mg/L] + 4.118 [Mg+2, mg/L]
 

B Metodu EDTA ile titrasyonu içerir. Bu metotta kalsiyum ve magnezyum iyonları ölçülür. Sertlik Tayini sonucu belirlenen iyonlara veya kullanılan metoda göre ifade edilir. Sertlik (Ca, Mg); Sertlik (Ca, Mg, Sr, Fe, Al, vd); Sertlik (EDTA) gibi. Sertliğin hesapla bulunmasında, sertliğe neden olan tüm iyonların konsantrasyonu ölçülür ve kalsiyum karbonat eşdeğeri olarak ifade edebilmek için uygun faktörlerle çarpılarak hepsi toplanır. Aşağıda sonucu CaCO3 eşdeğeri (mg/L) cinsinden elde edebilmek için katyonların gerekli çarpım faktörleri verilmiştir.

 
Tablo 1. Su ortamında bulunan katyon konsantrasyonlarının CaCO3‘a dönüştürülmesi için gerekli dönüştürme faktörleri

Katyon (mg/L) CaCO3‘a dönüştürme Faktörü
Ca 2.497
Mg 4.116
Si 1.142
Fe 1.792
Al 5.564
Zn 1.531
Mn 1.822

 

EDTA Titrasyon Metodu İle Sertlik Tayini

Girişimler

Bazı metal iyonları titrasyon dönüm noktasının belirlenmesi işleminde girişim yaparlar. Bu girişimler, EDTA ile titrasyondan önce su numunesine bazı inhibitörlerin ilavesi ile azaltılır. Numunede askıda veya kolloidal organik madde mevcutsa, titrasyon dönüm noktası üzerinde girişim yapabilirler. Bu girişimi ortadan kaldırmak üzere numune su banyosunda kuruluğa kadar buharlaştırılır ve muffle fırınında 550 °C’de tüm organik madde tamamen okside olana kadar tutulur. Kalıntı 20 ml 1 N HCl’de çözülür ve pH’ı 1 N NaOH ile 7’ye ayarlanır; destile su ile 50 ml’ye tamamlanır. Oda sıcaklığına kadar soğutulur ve deney işlemlerine devam edilir.

 

Titrasyon Önlemleri

Titrasyon, en uygun olarak oda sıcaklığına yakın sıcaklıklarda yapılır. Numunenin sıcaklığı donma sıcaklığına yakın olduğunda renk değişimi çok yavaş bir şekilde gelişir. Sıcak suda ise indikatör ayrışması problemi ortaya çıkar.

 

Deneyin yapıldığı ortam pH’ında CaCO3 çökelmesi meydana gelebilir. Titrasyon maddesi, bu tür çökelekleri yavaşça çözebilmesine rağmen, dönüm noktasını öteleyerek çoğunlukla düşük sonuçlara neden olur. Tüm deney işlemlerinin 5 dakikada tamamlanması CaCO3 çökelmesi eğilimini minimuma indirir. Aşağıda açıklanan 3 yöntem çökelme kayıplarını önlemede kullanılabilir.

  • (1) CaCO3 konsantrasyonunu azaltmak üzere numunenin destile su ile seyreltilmesi: Bu seyreltme işleminde en basit uygulama 25 ml numunenin 1:1 oranında destile su ile seyreltilmesidir. Kullanılan numune miktarı çok küçük olursa büret okuma nedeni ile sistematik hatalar oluşmaktadır. Eğer bu seyreltmede de çökelme olursa (2) ve (3) şıklarındaki modifikasyonlar uygulanmalıdır.
  • (2) Eğer numunenin yaklaşık sertliği biliniyorsa; titrasyon maddesinin % 90 veya daha fazlası numuneye, numumenin pH’sı tampon ile ayarlanmadan önce ilave edilir.
  • (3) Numune asitlendirilir ve CO2‘in uçması için 2 dakika karıştırılır. Bu işlem tampon ile pH ayarlanmasından önce yapılmalıdır. Numunede yapılacak bir alkalinite tayini bu amaçla numuneye ilave edilecek asit miktarını belirleyebilir.

 

Sertlik Tayini İçin Gerekli Reaktifler

  • Tampon çözeltisi: 16.9 g amonyum klorür (NH4Cl), 143 ml derişik amonyum hidroksitte (NH4OH) çözülür. 125 g EDTA’nın magnezyum tuzu ilave edilir. Bu karışım destile su ile 250 ml’ye seyreltilir.
  • İnhibitörler: Çoğu sular için inhibitör kullanmak gerekmez. Ancak girişim yapan iyonları içeren sulara inhibitör ilave edilmesi gerekir.
    – İnhibitör 1: Asidik numuneler tampon veya 0.1 N NaOH ile 6 yada daha yüksek pH’a ayarlanır. 250 mg Sodyum siyanür (NaCN) toz halde titre edilecek çözeltiye katılır. pH, 10 ± 0.1 olacak şekilde yeterli miktarda tampon ilave edilir ( Uyarı: sodyum siyanür çok zehirli bir bileşiktir. Kullanımı sırasında gerekli koruyucu önlemlerin alınması gerekir).
    – İnhibitör 2: 5 g Sodyum sülfür nanohidrat (Na2S.9H2O) veya 3.7 g Na2S.5H2O, 100 ml destile suda çözülür. Bu inhibitör hava ile okside olarak bozulduğundan kapağı hava almayacak şekilde kapatılmalıdır. Aksi takdirde; metal varlığında metal sülfür çökeleği oluşturarak dönüm noktasının belirsizleşmesine neden olur.
    – İnhibitör 3: 4.5 g hidroksilamın hidroklorür, 100 ml % 95’lik etilalkol veya izopropil alkolde çözülür.
  • İndikatör: Erichrome Black T boyası, 1 (1-hidroksi-2-Naftil azo)-5 nitro-2-naftol-4-Sülfonik asidin sodyum tuzudur. Renk indeksinde No:203 ile ifade edilir. İndikatör çözeltisinin hazırlanmasında aşağıdaki formüller yaygın bir şekilde kullanılır.
    – 0.5 g boya, 4.5 g hidroksilamin hidroklörür ile karıştırılır. Bu karışım 100 ml, % 95’lik etil veya izoropil alkolde çözülür.
    – 0.5 g boya 100 g trietanolamin veya 2-metoksitanol ile karıştırılır.
    – 0.5 g boya ile 100 g NaCl karıştırılarak toz karışım hazırlanır.
  • Standart EDTA titrasyon maddesi, 0.01 M: 3.723 g analitik saflıkta disodyum etilendiamin tetra-asetat dihidrat (EDTA) destile suda çözülür ve 1000 ml’ye seyreltilir. Bu çözelti polietilen veya pyrex şişelerde saklanır.
  • Standart kalsiyum çözeltisi: 1 g anhidro kalsiyum karbonat (CaCO3) tozu 500 ml’lik erlenmayere konur. Huni yardımıyla yavaş yavaş 1+1 HCl, tüm CaCO3 çözünene kadar ilave edilir. 200 ml destile su ilave edilir ve CO2 çıkana kadar birkaç dakika kaynatılır. Soğutularak, birkaç damla metil kırmızısı indikatörü ilave edilir ve 3 N NH4OH veya (1+1) HCl ilavesi ile renk portakal rengine ayarlanır. 1 litrelik volumetrik kaba boşaltılır ve işaret çizgisine kadar destile su ile doldurulur. Bu standart çözeltinin 1 ml’si 1 mg CaCO3‘a eşdeğerdir.
  • Sodyum hidroksit, NaOH, 0.1 N

 

Sertlik Deneyinin Yapılışı

Kirli suların ve atık su örneklerinin ön arıtımı: Bu amaçla nitrik asit-sülfürik asit veya nitrik asit-perklorikasit parçalama metodu kullanılabilir.

 

Numunenin titrasyonu: Numune hacmi, EDTA titrasyon maddesinden 15 ml’den daha az sarfiyat olacak şekilde seçilir. Titrasyon süresi 5 dakikayı geçmemelidir. Porselen kapsülde veya diğer uygun bir kapta 25 ml numune, destile su ile 50 ml’ye seyreltilir. 1-2 ml tampon çözeltisi ilave edilir. Çoğunlukla 1 ml tampon çözeltisi pH’ı 10’a ayarlamak için yeterlidir. Kesin bir renk değişiminin olmaması, işlemin bu kademesinde inhibitör ilavesinin gerekli olduğunu ya da indikatörün bozulduğunu gösterir. 1-2 damla indikatör çözeltisinden damlatılarak, standart EDTA çözeltisi ilavesi ile sürekli karıştırılarak titre edilir. Sarı-kırmızımtrak renk kaybolana kadar en son damlalar 3-5 saniye ara ile ilave edilir. Dönüm noktasında çözeltinin rengi maviye döner.

 

Eğer yeterli miktarda numune mevcutsa ve girişim yoksa, numune hacmini büyüterek metodun hassasiyetini arttırmak mümkündür.

 

Sertlik Tayini Sonucunun Hesabı

Sertlik (EDTA), mg/L CaCO3 = A x B x 1000 / ml numune

 

formülü yardımıyla hesaplanır. Burada;

 

A : Numunenin titrasyonu için sarfedilen ml EDTA çözeltisi,
B : 1 ml EDTA çözeltisinin mg CaCO3 eşdeğeri’dir.

Yeşil Kalem

Daha yeşil ve güzel bir Dünya için yola çıkan Yeşil Aşkı, herkesi Dünya’ya zarar vermeden, çevre dostu ve sürdürülebilir bir yaşama davet ediyor. Bütün gayemiz; temiz bir çevre, yaşanabilir bir dünya ve yeşil gören gözlerdir. Yeşil görmeyen gözler, Renk zevkinden mahrumdur.

blank

21 thoughts on “Sertlik Tayini

  • blank

    Merhaba, 1 mL EDTA çözeltisinin mg CaCO3 eşdeğeri nedir acaba?

  • 1 ml 0,01 N EDTA çözeltisi = 0,5 mg CaCO3

  • blank

    Formüldeki 1000 nereden geliyor?

  • Birim çevirme için kullanılan katsayıdır.

  • blank

    Merhabalar, Standart kalsiyum çözeltisi hazırlanırken 3N NH4OH veya (1+1) HCl ilavesi ile renk portakal rengine dönmüyor. Nasıl bir yol izleyebiliriz?

  • Merhaba Merve Hanım, “CO2 çıkana kadar birkaç dakika kaynatılır” kısmında bir sorun olabilir. CO2 çıkmıyorsa renk dönmüyor olabilir. Bu nedenle kaynatma süresini uzatabilirsiniz.

  • blank

    Peki elimizde toz halinde bir madde var bunun mg yüzdesini nasıl buluruz? Teşekkürler

  • Şükrü Bey Merhaba, toz halindeki maddeyi suya geçirerek yani eluat hazırlayarak (10 gr katının üzerine 100 ml su ekleyerek) yapabilirsiniz.

  • blank

    Soğutma sıvılarında sertlik attırıcı olarak kullanabilir miyiz? Aynı zamanda klorürünü arttırmaması lazım.

  • blank

    İndikatörü arttırmak kullanılan sarfiyatı arttırır mı?

  • Çağla Hanım Sertlik Analizi için İndikötürü arttırmak kullanılan sarfiyatı arttırmayacaktır. Çünkü sertlik tayininde dönüm noktasındaki renk değişimi pH ile alakalıdır.

  • blank

    Merhaba, sularda sertlik tayini ile ilgili yazınızı okul sunumumda kullanmak istiyorum. Fakat kaynakça olarak bir isim veya kurum belirtmem gerekiyor. Bununla ilgili yardımcı olursanız sevinirim. İyi Çalışmalar.

  • Elmas Hanım Merhaba, Kaynakça da isim olarak “YEŞİL AŞKI” şeklinde belirtebilirsiniz. Eğer şahıs ismi gerekli ise “H.Berat AKGÜL” olarak yazabilirsiniz. Şimdiden Başarılar Dileriz.

  • blank

    Merhaba numune miktarını 25 ml olarak mı kullanmalıyım yoksa 50 ml olarak mı?

  • Pelin Hanım Merhaba, SM 2340 C Sertlik Tayini Standardında “25 ml numune, destile su ile 50 ml’ye seyreltilir.” olarak ifade edilmekte. Fakat 50 ml numune kullandığımızda da değişen bir şey olmadığını gözlemledik. Çünkü saf suyun içinde herhangi bir katkı sağlayacak değer bulunmamakta ve Sertlik Tayini Sonucunu hesaplarken de numune miktarını ona göre yazılmakta. Böylece aynı sonucu gelmiş oluyor.

  • blank

    Admin suyun sertliğini bulma ile ilgili bir problem var çözemediğim yardımcı olabilir misiniz?

  • Cem Bey Merhaba. Yardımcı olmaya çalışalım.

  • blank

    Merhaba bir soru sorabilir miyim? Bir erlen içine 25 mL su örneği alınarak üzerine 25 mL damıtık su, 1-2 mL Tampon çözeltisi ve 1-2 damla indikatör çözeltisi eklenmiştir. Daha sonra 0,01 M EDTA çözeltisi ile Renk şarap kırmızısından maviye dönünceye kadar titre edilmiştir. Titrasyonda harcanan EDTA çözelti miktarı 3,85 mL olduğuna göre bu suyun toplam Sertlik Derecesi(Fransız) kaçtır?

  • Rüveyda Hanım Merhaba, 7,7 Fransız Sertliğidir. Analiz Sonucu 38,5 ppm çıkar. 1/2 seyreltme yapıldığı için 77 ppm olur. 77 ppm’de 7,7 Fransız Sertliğine denk gelir.

  • blank

    Formülasyonda B’yi 0,5 mi alacağız?

  • Merhaba Melda Hanım. 1 ml 0,01 M EDTA çözeltisi 1 mg CaCO3’a eşdeğerdir. Bu nedenle B=1’dir.

Bir yanıt yazın

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir