Sprawozdanie Chemia doświadczenie 6.1 PDF

Preview

Summary

Download Sprawozdanie Chemia doświadczenie 6.1 PDF

Description

22.10.2019 Gr. 10. ST,

ZESPÓŁ NR 12

Ćwiczenie 6.1

SPRAWOZDANIE Ocena przydatności wody do celów budowlanych Temat ćwiczenia

I.

CEL ĆWICZENIA Celem

tego

ćwiczenia

była

ocena

przydatności

wody

do

celów

budowlanych

na

podstawie

przeprowadzonych doświadczeń z użyciem różnych odczynników, które miały wykazać zawartość szkodliwych substancji oraz sprawdzić podstawowe wymagania dotyczące wody zarobowej.

II.

PODSTAWY TEORETYCZNE Składnikami które w sposób zasadniczy wpływają na jakość wody zarobowej to: KWASY (JONY WODOROWE):  Reagując ze składnikami cementu oraz jego produktami uwodzenia tworzą łatwo rozpuszczalne związki – co utrudnia, a nawet czasem uniemożliwia wiązanie cementu. OLEJE, TŁUSZCZE, DETERGENTY:  Powodują zakłócenia procesu wiązania betonu.  Mogą obniżać wytrzymałość betonu stwardniałego SUBSTANCJE HUMUSOWE:  Powodują powstanie charakterystycznego zabarwienia  Zawierają kwas huminowy, uliminowy, kreonowy które reagując z wodorotlenkiem wapnia ( Ca(OH) 2) obecnym w zaczynie cementowym tworzą nierozpuszczalne sole co utrudnia wiązanie betonu.

SIARKOWODÓR I JEGO SOLE:  Siarkowodór reagując z wodorotlenkiem wapnia może tworzyć Ca(HS) 2 – wodorosiarczek wapnia, łatwo rozpuszczalny w wodzie i niewykazujący właściwości wiążących.  Na obecność siarkowodoru wskazuje charakterystyczny zapach. CHLORKI:  Jony Cl- powodują zwykle znaczne przyspieszenie wiązania cementu, co często jest niekorzystne technologicznie.  Powodują korozję żelbetu.  Powodują korozję betonu SIARCZANY:  Jony siarczanowe reagując ze składnikami zaczynu cementowego tworzą związki znaczenie zwiększające swoją objętość, co może być przyczyną rozsadzania betonu.  Dla słabej agresji siarczanowej, to tworzący się w reakcji z wodorotlenkiem wapnia gips do pewnego stopnia uszczelnia beton.  Gdy stężenie jonów siarczkowych jest dość duże nadmiar gipsu może spowodować spękanie betonu.

ALKALIA:  Tlenki i wodorotlenki sodu i potasu wchodząc w reakcje ze składnikami niektórych kruszyw mogą prowadzić do korozji wewnętrznej betonu. CUKRY (WĘGLOWODANY):  Z jonami wapnia tworzą cukrzany wapnia, które spowalniają wiązanie cementu i obniżają wytrzymałość betonu.  Czasami obecność betonu może całkowicie uniemożliwić wiązanie. FOSFORANY:  Reagując ze związkami wapnia powodują opóźnienie wiązania się betonu.  Podobnie wpływa na wiązanie obecność w wodzie zarobowej związków metali ciężki, zwłaszcza ołowiu i cynku. AZOTANY:  Przyspieszają wiązanie spoiwa cementowego.  Azotany pochodzące od słabych zasad w obecności wody mogą ulegać hydrolizie z utworzeniem kwasu azotowego, co prowadzi do korozji kwasowej. TWARDOŚĆ WODY – określa ilość zawartych w niej związków wapnia i magnezu w przeliczeniu na CaO. Ze względu na rodzaj związków wapnia i magnezu występujących w wodzie, rozróżnia się: 1) TWARDOŚĆ WĘGLANOWĄ (PRZEMIJAJĄCA) – wywołana obecnością wodorowęglanów wapnia i magnezu, zanika w czasie ogrzewania wody w reakcji:

Ca(HCO3)2

→

CaCO3 ↓

+ H2O + CO2

↑

Mg(HCO3)2

→

MgCO3 ↓

+ H2O + CO2

↑

2) TWARDOŚĆ NIEWĘGLANOWĄ ( TRWAŁĄ) – wywołaną obecnością innych soli wapnia i magnezu np. chlorków, siarczanów, azotanów. Całkowita twardość wody jest sumą twardości węglanowej i niewęglanowej. Woda o zbyt dużej twardości utrudnia proces wiązania zaczynu cementowego, ponieważ zmniejsza rozpuszczalność składników cementu wodzie, utrudniając proces przechodzenia do roztworu jonów wapnia. Woda miękka natomiast jest przyczyną korozji ługującej betonu.

Podstawowe wymagania dotyczące wody zarobowej Tabela 1 SUBSTANCJA LUB CECHA Oleje i tłuszcze Detergenty Barwa Zawiesiny Zapach/obecność siarkowodoru Kwasy Substancje humusowe

WYMAGANIE Nie więcej niż widoczne ślady Ewentualna piana powinna zanikać w ciągu 2 minut Bezbarwna lub bladożółta nie więcej niż 4cm3 w 80cm3 probówki Brak zapachu, z wyjątkiem lekkiego zapachu dopuszczalnego w przypadku wody pitnej i lekkiego zapachu cementu pH≥4 po dodaniu NaOH barwa żółtobrązowa lub jaśniejsza

Wymagania dotyczące zawartości szkodliwych substancji w wodzie zarobowej Tabela 2 DOPUSZCZALNA ZAWARTOŚĆ, SUBSTANCJA

mg dm3 mg (beton sprężony) dm3 mg (beton zbrojny) 1000 dm3 mg 4500 (beton niezbrojny) dm3 500

Chlorki

Siarczany ( w przeliczeniu na SO42-)

2000

Alkalia ( w przypadku stosowania do betonu kruszyw reaktywnych ) w przeliczeniu na Na2O

1500

Cukry

100

Fosforany ( w przeliczeniu na P2O5)

100

Azotany ( w przeliczeniu na NO3-)

500

Ołów ( w przeliczeniu na Pb2+)

100

2+

Cynk ( w przeliczeniu na Zn )

100

Zawartość jonów chlorkowych w badanej wodzie zarobowej Objętość AgNO3 dodana do roztworu do momentu zmiany barwy, cm3 < 0,28 0,28 ÷ 0,56 0,56 ÷ 2,53

Tabela 3 Zawartość jonów chlorkowych w badanej wodzie,

mg dm3 < 500 500 ÷ 1000 1000 ÷ 4500

>2,53

> 4500 Zależność barwy analizowanego roztworu od zawartości cukru Tabela 4 Barwa roztworu

Przybliżona zawartość cukrów,

Brak zabarwienia lub barwa inna niż podana niżej Jasnoróżowa, powstająca z opóźnieniem

0 ≤ 100

Czerwona lub fioletowa

> 100

mg dm3

Zależność barwy papierka ołowianego od zawartości siarkowodoru Tabela 5 Barwa papierka Brak zaczernienia

mg Przybliżona zawartość siarkowodoru, dm3 0

Zaczernienie

> 20 Zawartość jonów siarczanowych w badanej wodzie zarobowej Tabela 6

Kolor osadu w zależności od zawartości jonów

Przybliżona zawartość jonów siarczanowych,

mg dm3 Brak osadu bądź jego znacznie opóźnione powstawanie (>1 minuta) Powstawanie obfitego osadu

< 2000 > 2000

Zawartość jonów azotanowych (III) w wodzie zarobowej Tabela 7 Kolor osadu w zależności od zawartości jonów

Przybliżona zawartość jonów zarobowych,

Brak osadu, osad o innej barwie niż brunatna Brunatny osad

mg dm3

< 500 > 500

Zawartość jonów fosforanowych w badanej wodzie Tabela 8 Kolor osadu w zależności od zawartości jonów

Przybliżona zawartość jonów fosforanowych,

Brak osadu/ osado innym kolorze niż żółty

< 100

Żółty osad

> 100

mg 3 dm

Zawartość jonów cynku (II) w wodzie zarobowej Tabela 9 Kolor osadu w zależności od zawartości jonów

Przybliżona zawartość jonów cynku (II),

Brak osadu, powstanie osadu o innej barwie niż biała

< 100

Powstanie białego osadu

> 100

mg dm3

Zawartość jonów ołowiu (II) w badanej wodzie Tabela 10 Kolor osadu w zależności od zawartości jonów

Przybliżona zawartość jonów ołowiu (II)

Brak osadu, powstanie osadu o innej barwie niż żółta Powstanie obfitego żółtego osadu III.

mg dm3

< 100 > 100

DOŚWIADCZENIE

a) Sprawdzanie wymagań podstawowych

Obecność substancji humusowych: Do probówki wlano 5 cm3, dodano 5 cm3 3% roztworu NaOH, wstrząśnięto i odstawiono na godzinę. WYNIK: Po godzinie woda nie zmieniła barwy. Zapach wody: Do cylindra miarowego o pojemności 100 cm 3 nalano 80 cm3 badanej wody. Następnie energicznie ją wstrząśnięto i sprawdzono zapach. WYNIK: Próbka nie odznaczyła się wyczuwalnym zapachem.

Obecność detergentów: Ów wcześniej wstrząśniętą probówkę odstawiono na 2 minuty. WYNIK: Utworzyła nie wytworzyła się piana. Zawiesiny: Próbkę wody odstawiono na 30 minut WYNIK: Wydzieliło się około 20 cm3 osadu. Przejrzystość wody: Jedną probówkę napełniono wodą destylowaną, a drugą wodą badaną. Oby dwie probówki umieszczono obok siebie przed arkuszem białego papieru. WYNIK: Próbka z wodą badaną stała się mętna i bladożółta. Wynik stężenia jonów wodorowych (pH): Na papierek uniwersalny naniesiono kilka kropel badanej wody, a następnie porównano jego zabarwienie ze skalą wzorcową. WYNIK: pH > 4 ( pH ~ 8) Zawartość siarkowodoru H2S: Do probówki dodano ok. 5cm3 napełniono badaną wodą, po czym dodano niewielką ilość stężonego kwasu solnego (HCl) o stężeniu 1

mol , probówkę przykryto papierkiem ołowianym, który dm3

umocowano na wlocie probówki przy pomocy zacisku i podgrzano w płomieniu palnika. WYNIK: Papierek nie zmienił zabarwienia na czarny – brak siarkowodoru. Zawartość cukrów: Do zlewki o pojemności 100 cm3 odmierzono za pomocą cylindra miarowego 50 cm3 badanej wody i 1 cm3 kwasu solnego (HCl 1

mol 3 ) i podgrzewano przez 30 minut w łaźni wodnej z wrzącą dm

wodą. Po przestygnięciu, kilkakrotnie przepłukano badaną wodą probówkę (uprzednio dobrze wymytą wodą destylowaną) i dodano do niej 3 krople 5% roztworu naftolu oraz 1 cm3 stężonego H2SO4. WYNIK: Roztwór zmienił kolor na ciemnożółty. Zawartość jonów chlorkowych: Dwie próbki wody po 10 cm3 umieszczono w kolbach stożkowych. Do każdej dodano 4 krople K2CrO4. Następnie stale mieszając dodawano porcje po 0,5 cm 3 AgNO3, o stężeniu 0,5

mol , dm3

aż do uchwycenia momentu zmiany koloru roztworu. W pierwszej dodano 2 porcje po 0,5cm 3, a w drugiej 3. Średnia z obydwu oznaczeń wynosi zatem :

0,50 cm3 +0,75 cm3 2

WYNIK: Roztwór zmienił barwę po dodaniu ok. 2,5 porcji AgNO3.

= 0,625 cm3.

Zawartość jonów siarczanowych SO42-: Do probówki nalano 1 cm3 badanej wody oraz 4 cm3 wody destylowanej. Dodano 2,5 cm3 HCl (10%) oraz 2,5 cm3 BaCl2 (10%). WYNIK: Nie wytrącił się osad. Zawartość fosforanów: Próbkę ok. 5 cm3 badanej wody umieszczono w probówce i dodano 5 cm 3 roztworu AgNO3 i 4 cm3 roztworu siarczanu żelaza. WYNIK: Powstał obfity ciemnobrązowy osad

Zawartość azotanów: Próbkę 5 cm3 badanej wody umieszczono w probówce i dodano 1 cm 3 stężonego H2SO4 i 4 cm3 roztworu siarczanu żelaza (II) o stężeniu 1

mol . dm3

WYNIK: Nie wytrącił się osad. Zawartość ołowiu: Próbkę ok. 5 cm3 badanej wody umieszczono w probówce i dodano 5 cm 3 KI o stężeniu 1

mol dm3

i wstrząśnięto. WYNIK: Nie wytrącił się osad. Zawartość cynku: Próbkę ok. 5 cm3 badanej wody umieszczono w probówce i dodano 5 cm 3 NaOH o stężeniu 1

mol dm3

i wstrząśnięto.

WYNIK: Nie wytrącił się osad. IV.

ANALIZA WYNIKÓW

Na podstawie przeprowadzonych doświadczeń oraz Tabeli 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 zestawiono wyniki badań dotyczące próbki wody razem z wymaganiami jakie musi spełniać woda zarobowa. SUBSTANCJA

WYMAGANIA

WYNIK BADAŃ

OCENA

OLEJ I TŁUSZCZE

NIE WIĘCEJ NIŻ WIDOCZNE ŚLADY

BRAK

+

DETERGENTY

EWENTUALNA PIANA ZANIKA W CIĄGU 2 MINUT

BRAK PIANY (MINIMALNA)

+

BARWA

BEZBARWNA/ BLADOŻÓŁTA

JASNOŻÓŁTA/BLADOŻÓŁTA

+

ZAWIESINY

NIE WIĘCEJ NIŻ 4cm3 W 80cm3 PROBÓWKI

ZAWIESINA ≤4cm3

+

ZAPACH/OBECNOŚĆ

BRAK ZAPACHU, z wyjątkiem

BRAK ZAPACHU

+

H 2S

lekkiego zapachu dopuszczalnego w przypadku wody pitnej i lekkiego zapachu cementu

KWASY, pH

pH≥4

pH>4 (pH= ok. 8)

+

SUBSTANCJE HUMUSOWE

PO DODANIU NaOH BARWA ŻÓŁTOBRĄZOWA LUB JAŚNIEJSZA

BEZBARWNA

+

mg (BETON SPRĘŻONY) 3 dm mg (BETON ZBROJNY) ≤1000 dm3 mg ≤4500 (BETON dm3

≤500 CHLORKI

mg , A 4500 dm3 mg dm3

MIĘDZY 1000

+

NIEZBROJNY)

SIARCZNY CUKRY FOSFORANY AZOTANY

V.

≤2000

mg dm3

mg dm3 mg ≤100 dm3 mg ≤500 dm3 ≤100...