水的总硬度是一个重要指标。它表示水中钙镁离子的含量。这些离子来自岩石和土壤。水穿过地层时会溶解矿物质。钙镁离子进入水中。水的硬度就这样形成。

硬水会给生活带来麻烦。烧水的水壶会出现水垢。水垢减少烧水效率。肥皂不容易起泡。衣服洗完发硬。洗澡后皮肤发干。工业锅炉用水更要注意硬度。水垢厚了可能引起爆炸。

测量水的总硬度很有必要。我们知道水中钙镁离子多少。可以决定要不要处理水。家庭用水可以安装软水机。工厂根据硬度选择合适的水。农业灌溉也要考虑水的硬度。

测量水的总硬度有标准方法。常用的是EDTA滴定法。EDTA是一种试剂。它能和钙镁离子结合。结合时颜色会变化。我们通过颜色变化判断终点。

实验需要一些器材。锥形瓶几个。滴定管一支。移液管一支。量筒一个。洗瓶一个。蒸馏水。EDTA标准溶液。缓冲溶液。铬黑T指示剂。这些器材容易准备。试剂也不贵。

实验前要洗干净器材。锥形瓶用自来水冲。再用蒸馏水洗三次。滴定管也要洗。先装水试试漏不漏。不漏才能用。移液管洗得很仔细。里面外面都要干净。

开始配溶液。缓冲溶液很重要。它保持pH值稳定。氨氯化铵缓冲溶液常用。pH值大约为十。在这个pH值下反应最好。

铬黑T是指示剂。它本身是蓝色的。遇到钙镁离子变红色。变色很明显。容易看出来。

EDTA标准溶液浓度已知。我们记下这个数字。后面计算要用。

用移液管取水样。移液管使用要规范。左手拿洗耳球。右手拿移液管。吸液到刻度以上。食指快速按住上口。轻轻放松手指。液面慢慢下降。降到刻度线停下。移到锥形瓶上方。松开手指让水样流出。流完等待十五秒。尖嘴部分有一点不要吹出去。

锥形瓶里现在有五十毫升水样。加入五毫升缓冲溶液。水样变成碱性。加入几滴铬黑T指示剂。水样变成酒红色。钙镁离子和指示剂结合了。

滴定管装满EDTA溶液。记录开始时的刻度。慢慢打开活塞。EDTA一滴一滴加入。右手摇动锥形瓶。让溶液混合均匀。红色慢慢变淡。接近终点时更小心。一滴一滴加。颜色突然变蓝。这就是终点。所有钙镁离子都和EDTA结合了。指示剂恢复本身颜色。

记录滴定管刻度。算出用了多少EDTA。体积读准确。眼睛平视液面凹处。

用这个公式计算硬度。EDTA浓度乘体积乘一千再除以水样体积。单位是毫克每升。数字越大水越硬。

重复做几次实验。每次取新鲜水样。操作步骤一样。记录每次用的EDTA体积。算出几个硬度值。取平均值。这样结果更可靠。

不同地方的水硬度不同。井水通常比较硬。雨水比较软。自来水经过处理。硬度适中。

我们测试了几个水样。自来水硬度一百二十毫克每升。井水硬度三百五十毫克每升。纯净水硬度几乎为零。结果符合预期。

实验可能产生误差。滴定管读数不准。眼睛看的位置偏上或偏下。移液管没有洗干净。里面有其他离子。指示剂加得太多或太少。颜色变化看不准。EDTA溶液浓度变化了。这些都会影响结果。

我们可以减少误差。读数时认真一点。多练习几次。器材洗得更干净。试剂保存好。避免阳光直射。

水的硬度分为暂时硬度和永久硬度。暂时硬度是碳酸氢盐引起的。加热可以去除。水垢就是沉淀下来的碳酸钙。永久硬度是硫酸盐氯化物引起的。加热不能去除。需要其他方法。

知道总硬度后可以计算暂时硬度和永久硬度。另外做实验测量。加热水样让碳酸氢盐分解。冷却后测剩余硬度。总硬度减剩余硬度就是暂时硬度。

硬水处理有几种方法。加热法去除暂时硬度。化学沉淀法加入石灰苏打。离子交换法用树脂交换钙镁离子。膜分离法用反渗透技术。家庭常用的是离子交换法。

测量水的总硬度简单实用。不需要昂贵设备。学校实验室都能做。每个人都可以学会。了解自家用水情况。选择合适的处理方法。

实验过程中要注意安全。试剂不要沾到皮肤上。万一沾到立即用水冲洗。废液不要随意倒掉。收集起来统一处理。保护环境人人有责。

这个实验联系生活和生产。帮助我们理解水的基本性质。水是生命之源。了解水就是关爱生命。