Studiekompasset.dkKlasse: HF 2. år · Fag: SSO, Kemi B
Større skriftlig opgave
Fra regnvand til drikkevand
Side 1 af 18 sider
Indholdsfortegnelse
Indledning ............................................................................................................................................ 2
Vandkredsløbet .................................................................................................................................... 2
Vandes hårdhed .................................................................................................................................... 5
Vandværket .......................................................................................................................................... 5
Forsøg: Vandets hårdhed ..................................................................................................................... 6
Teori ............................................................................................................................................. 6
Eksperimentelt ............................................................................................................................. 7
Efterbehandling ............................................................................................................................ 8
Fejlkilder: ................................................................................................................................... 10
Forsøg: Nitrit og Nitrat i drikkevand og regnvand ............................................................................ 10
Teori ........................................................................................................................................... 11
Eksperimentelt ........................................................................................................................... 11
Efterbehandling: ......................................................................................................................... 13
Fejlkilder .................................................................................................................................... 15
Sammenligner [Ca
2+
], [Mg
2+
], [NO
2
-
] og [NO
3
-
] i drikkevand .......................................................... 15
Konklusion ......................................................................................................................................... 16
English summary................................................................................................................................ 17
Kildehenvisning ................................................................................................................................. 18
Bilag
Større skriftlig opgave
Fra regnvand til drikkevand
Side 2 af 18 sider
Indledning
Jeg har valgt at skrive om emnet fra regnvand til drikkevand, som jeg synes er et spændende emne,
da vand danner grundlag for alt liv på jorden. I min opgave, vil jeg kort fortælle om vandkredsløbet
og hvordan jorden renser regnvandet. Dernæst vil jeg fortælle om nitrogen kredsløbet, hvordan der
bliver dannet nitritioner og nitrationer og hvordan det kommer ned i vores grundvand, og derefter
vil jeg fortælle om hård og blødt vand. Efter jeg har besøgt Tved vandværk, lærte jeg, hvad der sker
når grundvandet renses, så jeg vil beskrive de processer, der sker når vandet pumpes op fra
undergrunden, til det er klar til at blive sendt ud til forbrugerne. Derudover vil jeg udføre 2 kemi
forsøg, som er udført i Kolding VUC laboratorium, det tog mig 4,45 timer at lave dem. I det første
forsøg vil jeg bestemme drikkevand og regnvands hårdhed, og koncentrationen af magnesiumioner
(Mg
2+
) og calciumioner (Ca
2+
) ud fra en ETA titrering. I det andet forsøg vil jeg teste
koncentrationen af nitritioner (NO
2
-
)
og nitrationer (NO
3
-
)
i regnvand og drikkevand ved at måle
absobansen.
Vandkredsløbet
1
I Danmark er vi så heldige af have rent grundvand, men i Sydeuropæiske lande bliver man nød til at
bruge overfladevand som renses. Jorden består af 71 % overflade vand og ca. 2,5 % ferskvand, og
heraf kan kun 1 % anvendes til brugsvand, mens de øvrige 1,5 % er ismasser på polerne. Det vand
vi bruger er ikke nyt vand, men det er vand hentet et sted i kredsløbet. Vandet bevæger sig i et evigt
kredsløb, som altid er i bevægelse. Når vi har brugt vandet, afgiver vi det igen til kredsløbet, så
vandet på jorden er næsten uforandret. Over havvandet sker der en fordampning på grund af sol
stråling, som medfører at vandet stiger til vejrs, hvorefter der sker en fortætning, der falder som
regn. Meget af nedbøren vil fordampe igen, mens noget af nedbøren vil sive ned i undergrunden, og
det der ikke når at blive opsuget, vil løbe ud i vandløbene og havet. Det, der siver ned i jorden, vil
blive til grundvand om mange år. I sommer halvåret vil nedsivningen være lille, da fordampningen
fra jord og planter er større end nedbøren. I vinterhalvåret er fordampningen mindre end nedbøren
og derved vil der sive regnvand ned til grundvandet.
1
B. s. 4-5 og H. s. 66-67
Større skriftlig opgave
Fra regnvand til drikkevand
Side 3 af 18 sider
Jorden renser regnvandet
2
Når nedbøren siver gennem jorden, bliver det renset, og der foregår en masse biologiske og kemiske
processer, når nedbøren renses. Det har en stor betydning, om jorden er sandet eller leret. I dele af
Jylland er jorden sandet, og her vil nedbøren hurtig komme ned til grundvandet, og dermed har man
meget grundvand, men selve grundvandet kan have en dårlig kvalitet, da sandet jord har en dårlig
rense evne. På Sjælland og Fyn har man leret jord, og her vil nedbøren være lang tid om at sive ned
til grundvandet. Men da leret jord har en meget fin rense evne, har dette grundvand en god kvalitet.
Den første kemiske proces sker i rodzonen, der består af porer, som er fyldt med dioxygen (O
2
) og
vand (H
2
O), og det vil sige, at dette jordlag er meget aerobt (iltholdig). Muldjord indeholder humus,
som er svært nedbrydelige organiske stoffer. Humus er et stort molekyle, som indeholder negative
ladede grupper som COO
-
,
som
fastholder positive ioner, og det vil sige, at der kan ske en
ionbytning, som der også kan ske i lerlaget.
Jorden indeholder også ca. 2-4 % organisk stoffer, som er nedbrudte plantedele og rester af døde
dyr, mens resten af jorden består af uorganisk stoffer som sten, grus, sand, silt og ler. Men jorden
indeholder også levende organisk stoffer som smådyr, bakterier og svampe, som er rigtig gode til at
nedbryde organiske stoffer som gødning, olie m.m., men de nedbrydes ikke fuldstændig, så der kan
komme rester af organiske stoffer i grundvandet, som er sundhedsskadelig for mennesker.
Problemet viser sig først om 50-100 år, når regnvandet er sivet ned til grundvandet. Derfor skal vi
tænke meget på, hvad det er for noget sprøjtegift vi bruger, da det forurener vores drikkevand.
Det andet lag består af ler, som er anaerobe (iltfattig). Her tager det lang tid for vandet at sive
igennem, og det medvirker, at vandet bliver renset bedre i dette jordlag, da det får længere tid til de
kemiske og biologiske processer. Man der kan dog være store sprækker i laget, hvor vandet ikke får
den nødvendige tid til de kemiske og biologiske processer, derfor vil grundvandet have en ringe
kvalitet. Leret indeholder kalk og sovlkis, som neutraliserer vandets indhold af syre og nitrat. Leret
indeholder desuden salte, hvor der kan ske en ionbytning, og det vil sige, at de salte der er i
regnvandet bytter plads med de salte, der er i jorden. Det gør, at ammoniumionerne er beskyttet
mod udvaskning.
)()()()(
44
lerNHaqNaaqNHlerNa
+
+
+
+
+→+
2
B. s. 10 og E. s. 221-223
Større skriftlig opgave
Fra regnvand til drikkevand
Side 4 af 18 sider
Naturens nitrogenkredsløbet
3
Den atmosfæriske luft indeholder ca. 4/5 kvælstof, og kvælstoffer er opbygget af meget stabile
kvælstofmolekyler, der skal meget energi til for at nedbryde dem. Planterne kan optage kuldioxid
(CO
2
), som de bruger til fotosyntesen, men de kan ikke nedbryde kvælstof. Det vil sige, at kvælstof
skal optages gennem rodhårene, det kan f.eks. være nitritioner (NO
3
-
) og ammoniumioner (NH
4
+
),
og disse ioner er skabt i atmosfæren. Ved lynudladning brydes tribbelbindingen i dinitrogen (N
2
),
fordi der opstår en høj temperatur, og derved reagerer dinitrogen (N
2
) og dioxid (O
2
), og der bliver
dannet nitrogenoxid (NO)
N
2
(g) + O
2
(g)
⇌ 2NO(g)
Derefter reagerer nitrogenoxid (NO) med dioxid, og der bliver dannet dinitrogendioxid (NO
2
).
22
22 NOONO →+
Dinitrogendioxid (NO
2
) reagerer med vand (H
2
O), og der bliver dannet salpetersyre (HNO
3
).
NOHNOOHNO +→+
322
23
Landmanden sprøjter hans marker med gylle eller kunstgødning, som indeholder organiske stoffer,
som har N-forbindelser. Når mikroorganismerne forbrænder det døde organiske stof, dannes der
ammoniak (NH
3
-
).
3222
NHOHCOOerforbindelsNOrganisk ++→+−
Når ammoniak (NH
3
) opløses i jordvandet, bliver der dannet ammoniumioner.
NH
3
(aq) + H
2
O(l) ⇌ NH
4
+
(aq) + OH
+
(aq)
Nitritfikation foregår i 2 dele. Først omdanner nitritbakterier amoniumionerne til nitritoner(NO
2
-
),
og derefter omdannes nitritioner (NO
2
-
) til nitrationer (NO
3
-
)
2 NH
4
+
(aq) + 3O
2
(aq) → 2NO
2
-
(aq) + 4H
+
(aq) + 2H
2
O(l)
2NO
2
-
(aq) + O
2
(aq)
→ 2NO
3
-
(aq)
Nitritioner (NO
2
-
) og nitrationer (NO
3
-
) optages af planterne, men hvis der er et overskud af disse,
vil det langsom sive ned til vores drikke vand. Nitritionerne og nitrationerne kan ikke binde sig til
leret da de er negativ ladet, og vil derfor ende i vores drikkevand. Nitrat (NO
3
-
) kan være
sundhedsskadelig for mennesker, da nitrationer (NO
3
-
) kan omdannes til nitritioner (NO
2
-
) i vores
mavesæk, som kan blokere iltoptagelse og det kan fremkalde kræft. Nitritioner (NO
2
-
) er som regel
en ustabil forbindelse og kan normalt fjernes ved iltning.
3
C. s.455-457, D. s. 48-51, E. s. 30+220-227 og J
Større skriftlig opgave
Fra regnvand til drikkevand
Side 5 af 18 sider
Vandes hårdhed
4
Jorden indeholder calciumcarbonat (CaCO
3
) og magnesiumcarbonat (MgCO
3
)
fra kridttiden, når det
reagerer med vandet (H
2
O) og kuldioxid (CO
2
),
som kommer fra planternes respiration, bliver der
dannet Ca
2+
og
Mg
2+
som siver ned i grundvandet.
CaCO
3
(s) + H
2
O(l) + CO
2
(aq) ⇌ Ca
2+
(aq) + 2HCO
3
-
(aq)
MgCO
3
(s)+H
2
O(l) + CO
2
(aq) ⇌ Mg
2+
(aq) + 2HCO
3
-
(aq)
Dermed indeholder drikkevandet blandt andet ionerne Ca
2+
og Mg
2+
Den samlede koncentration af Ca
2+
og Mg
2+
angives i hårdhedsgrader (°dH). Hårdheden er 1 °dH,
hvis indholdet af Ca
2+
og Mg
2+
svarer til 10 mg CaO pr. liter vand.
Dvs. at 1 °dH svarer til: [Mg
2+
] + [Ca
2+
] = 1,78
.
10
-4
M
Blødt vand har en hårdhed under 10°dH, mens middelhårdt vand ligger mellem 10°dH og 20°dH,
og hårdt vand har en hårdhed over 20°dH.
Det har betydning at kende vandets hårdhed, når man skal vaske tøj. Jo hårdere vandet er, jo mere
vaskemiddel skal man bruge. Se bilag 1.
Vandværket
5
På Tved vandværk i Kolding leverer man vand til 698 forbrugere, og deres gennemsnitlige forbrug i
2006 var 115,5 kubikmeter vand. Drikkevandet kommer fra 2 boringer, der har en dybde på 51
meter og 105 meter, hvor vandet bliver pumpet op ved hjælp af pumper, og når vandet kommer hen
til vandværket, bliver det renset. Den første proces: Vandet bliver iltet, og det foregår ved, at vandet
løber ned over risletrapper, hvor det bliver iltet ved hjælpen at luftens ilt. Inden vandet er iltet, har
det en lugt af rådne æg, som er svovlbrinte. Iltning gør også, at mangan og jern bliver omdannet til
tungtopløselige salte.
Ved iltningen omdannes jern(II)-ion (Fe
2+
)
til jern(III)-ion (Fe
3+
),
og det udfælder som jernhydroxid
(Fe(OH)
3
)
Fe(OH)
3
⇌ Fe
3+
+ 3OH
-
Ved iltning omdannes mangan (II)-ion (Mn
2+
) til mangan (IV)-ion (Mn
4+
), der udfælder som
brunsten(MnO
2
)
MnO
2
⇌
Mn
4+
+ 2O
2-
4
E. s. 74.og F. s. 42
5
A. s. 74 og 82, B. s. 39, C. s. 324+341+345 og I.
Større skriftlig opgave
Fra regnvand til drikkevand
Side 6 af 18 sider
Efter vandet er iltet løber det igennem en filtertank, som består af sand, hvor vandet filtreres, og
jernhydroxid (Fe(OH)
3
) og brunsten (MnO
2
)
bliver filteret fra, og herefter er vandet klar til at blive
pumpet ud til forbrugerne. Sandfilterne, som langsom bliver stoppet til med brunsten (MnO
2
) og
jernhydroxid (Fe(OH)
3
), bliver skyllet en gang om ugen, hvorved man fjerner jern- og
manganforbindelser. Derefter bliver vandet udledt til et bundfældningsbassin, hvor jern- og
manganforbindelserne bundfældes, hvorefter vandet ledes ud i Dalby å.
Forsøg: Vandets hårdhed
6
Formålet med dette forsøg er at bestemme hårdhedsgraden af drikkevand og regnvand.
I forsøget er der brugt følgende kemikalier 0,01 M Na
2
H
2
Y (di-natriumsaltet af EDTA),
1 M NaOH (natriumhydroxid), NH
4
+
/NH
3
-pufferopløsning, som er en opløsning, der består af et
korresponderende syre-base par. En sådan opløsning sikrer, at pH-værdien forbliver næsten
konstant. I dette tilfælde holdes pH på 10. Eriochromsort-T (en metalindikator, der påviser Mg
2+
),
Calgoncarbonsyre (en metalindikator, der påviser Ca
2+
). Derundover er der brugt måleglas på 10
mL, 100 mL og 250 mL konisk kolbe, burette i stativ, tragt og spartel.
Teori
EDTA-ionen er en meget god kompleksdanner. I tilstrækkeligt basisk miljø (hvor pH er over ca. 10)
vil ionen have ladningen –4 og ionen betegnes for nemheds skyld Y
4-
.
Den kan binde sig komplekst til mange metalioner, f.eks. Zn
2+
, Pb
2+
, Cu
2+
, Ca
2+
og Mg
2+
.
Ved første titrering bestemmer jeg det samlede indhold af Ca
2+
og Mg
2+
. Titreringen gennemføres
ved en pH-værdi på ca. 10 med eriochromsort-T som indikator. Denne indikator danner et vinrødt
kompleks med Mg
2+
(indikatoren betegnes T):
Mg
2+
+ T ⇌ MgT
2+
blå rød
Før man starter titreringen, ses en blandingsfarve mellem rød og blå, dvs. violet.
Efterhånden som titreringen skrider frem, bindes først Ca
2+
-ionerne og derefter de frie Mg
2+
til Y
4-
.
Ca
2+
+ Y
4-
⇌ CaY
2-
Mg
2+
+ Y
4-
⇌ MgY
2-
6
E. s.34 og F. s. 41-46
Større skriftlig opgave
Fra regnvand til drikkevand
Side 7 af 18 sider
Begge disse komplekser er farveløse og kaldes henholdsvis EDTA-komplekset af Ca
2+
og EDTA-
komplekset af Mg
2+
.
Derefter nedbrydes indikatorkomplekserne (MgT
2+
), fordi ligevægten forskydes ifølge Le
Chatelier´s princip.
Når der ikke er flere røde MgT
2+
, er ækvivalenspunktet nået, og jeg vil her se et farveskifte til ren
blå, som er farven på indikatoren.
I ækvivalenspunktet er alle de Ca
2+
og Mg
2+
-ioner, der var i drikkevandet, bundet til EDTA-ionen.
På grundlag af denne titrering kan man finde summen af koncentrationerne af Ca
2+
og Mg
2+
.
Der skal finde de to koncentrationer hver for sig. Derfor skal der laves en ny EDTA-titrering, som
gennemføres ved en pH-værdi på ca. 12.
Ved denne høje pH-værdi er magnesium-ionerne udfældet som magnesiumhydroxid:
Mg
2+
(aq) + 2 OH
-
(aq) ⇌ Mg(OH)
2
(s)
Under disse omstændigheder reagerer EDTA kun med Ca
2+
.
Som indikator anvendes calgoncarbonsyre, der danner et rødt kompleks med Ca
2+
.
I ækvivalenspunktet ses et farveskifte til rent blå.
Ved denne titrering bestemmes koncentrationen af Ca
2+
. Ved at kombinere resultaterne af
titreringerne ved de to forskellige pH-værdier, kan man derefter finde koncentrationen af Mg
2+
.
Eksperimentelt
Udførelse af Titrering nr. 1
Afmål 50 mL drikkevand og regnvand som overføres til hver deres 250 mL konisk kolbe. Tilsæt 2
mL af en NH
4
+
/NH
3
-pufferopløsning, som sikre at, pH-værdien bliver ca. 10. Opløs en lille
spatelfuld eriochromsort-T i væsken, rør undt med en spartel, så alt NH
4
+
/NH
3
-pufferopløsning
bliver opløst. Fyld buretten med 0,01 M EDTA-opløsning og nulstil buretten og titrér væsken. Der
titreres med en 0,01 M EDTA-opløsning indtil farveskift til rent blå. Farveskiftet kan være lidt
svært at se, fordi opløsningen har en blandingsfarve (af rød og blå) inden skiftet. Når væsken skifter
farve til blå aflæses på buretten. (gennemsnitlige aflæsning for drikkevand 9 mL og for regnvand
0,55 mL) Forsøget laves 2 gange for drikkevand og regnvand for at få dobbeltbestemmelse.
Større skriftlig opgave
Fra regnvand til drikkevand
Side 8 af 18 sider
Tilsat volumen EDTA
Drikkevand
Tilsat volumen EDTA
Regnvand
1. titrering
9,0 mL
0,5 mL
2. titrering
9,0 mL
0,6 mL
Udførelse af titrering nr. 2
Afmål 50 mL drikkevand og regnvand som hældes i hver deres koniskkolbe. Tilsæt 10 mL 1 M
NaOH, som sikrer en pH-værdi er på ca. 12, ryst og vent lidt. Der kan ses, at der udfældes
Mg(OH)
2,
da der er hvidt grums i væsken. Opløs en lille spatelfuld calgoncarbonsyre i væsken. Fyld
buretten med 0,01 M EDTA-opløsning og nulstil buretten. Titrér væsken og stop, når væsken skifter
farve til blå. Aflæs på buretten. (gennemsnitlige aflæsning for drikkevand 9,1 mL og for regnvand
0,4 ml) Forsøget laves 2 gange for drikkevand og regnvand for at få dobbeltbestemmelse.
Tilsat volumen EDTA
Drikkevand
1. titrering
9,0 mL
2. titrering
9,2 mL
Efterbehandling
[Mg
2+
] + [Ca
2+
]
[Ca
2+
]
[Mg
2+
]
i M
i °dH
i M
i mg/L
i M
i mg/L
Drikkevand
1,8∙10
-3
10,11
1,82∙10
-3
72,942
-----
-------
Regnvand
1,1∙10
-4
0,62
8,0∙10
-5
4,4086
3,0∙10
-5
0,72915
Til at beregne [Mg
2+
] + [Ca
2+
] skal der bruges følgerne formel.
V
n
c =
Først beregnes stofmængden (n), hvor jeg kender følgende oplysninger: koncentrationen c = 0,01M,
Volumen V = 0,00055 L.
Vcn =
=
molM 00055,001,0
mol000006,0=
Større skriftlig opgave
Fra regnvand til drikkevand
Side 9 af 18 sider
Derefter beregnes koncentrationen (c), hvor jeg kender følgende oplysning: volumen V = 0,05L,
stofmængden n = 0,000006mol
V
n
c =
M
L
mol
00011,0
05,0
000006,0
==
DVS at [Ca
2+
][Mg
2+
] =
M
4
101,1
−
Viser at 10mg CaO opløst i1L vand giver [Ca
2+
] = 1,78
.
10
-4
M. bruger følgende formler
M
m
n =
og
V
n
c =
Først beregnes stofmængden (n), hvor jeg kender følgende oplysninger: massen m =0,01g,
Molarmassen M, af CaO, som findes i det perioderiskesystem.
M
m
n =
mol
molgmolg
g
000178,0
/9994,15/078,40
01,0
=
+
=
Derefter beregnes koncentrationen (c), hvor jeg kender følgende oplysning: stofmængden n =
0,000178, volumen V= 1L
M
L
mol
V
n
c
4
1078,1
1
000178,0
−
===
Omregner [Ca
2+
]+[Mg
2+
] i regnvand om til hårdhedsgrader
dH
M
M
dH
62,0
1078,1
101,1
4
4
=
=
−
−
Bruger titrering nr. 2 til at beregne [Ca
2+
] og derefter [Mg
2+
] i regnvand.
Til at beregne [Mg
2+
] skal jeg bruge følgende formel
V
n
c =
Først beregnes stofmængden (n), hvor jeg kender følgende oplysninger: koncentrationen c = 0,01M,
Volumen V = 0,0004 L.
Vcn =
=
molM 0004,001,0
mol000004,0=
Derefter beregnes koncentrationen (c), hvor jeg kender følgende oplysninger: stofmængden n =
0,000004mol, Volumen V = 0,05 L.
M
L
mol
V
n
c 00008,0
05,0
000004,0
===
Større skriftlig opgave
Fra regnvand til drikkevand
Side 10 af 18 sider
Beregner koncentrationen af Mg
2+
og Ca
2+
MMMMg
5
100,300008,000011,0
−+
=−=
MCa
52
100,8
−+
=
Omregner [Ca
2+
] til mg/L
Det gør jeg ved at gange [Ca
2+
] med Calcium molarmassen og derefter gange med 1000 for at
omregne det fra g/L til mg/L.
[Ca
2+
]
LgMmolg /004409,0101,1/078,40
4
=
−
LmgLg /40858,41000/004409,0 =
Koncentration af Mg
2+
omregnes på sammen måde.
Der bruges sammen fremgangs til at beregne hårdhedsgraden og koncentrationen Ca
2+
ved
drikkevand. Jeg kan ikke regne koncentrationen af magnesium, da titrering 2. er større end titrering
1. og derved viser forsøget af drikkevandet ikke indeholder Mg
2+
. Det er fordi drikkevandet kun
indeholder meget små mængder Mg
2+
.
Fejlkilder:
➢ Spild
➢ Fejlaflæsning
➢ Overtitrering
➢ Meget små koncentrationer.
Forsøg: Nitrit og Nitrat i drikkevand og regnvand
7
Formålet med dette forsøg er at bestemme koncentrationen af nitritioner og nitrationer i regnvand
og drikkevand.
I forsøget er der brugt følgende kemikalier: 5,00∙15
-5
M, NaNO
2
, sulfanilamidopløsning,
koblingsreagens, 70 % eddikesyre og cadmium (Cd)
Derudover er der brugt 11 stk 250 mL konisk kolber, nummereret fra 1 til 11, måleglas 100 mL,
spektrofotometer, 2 kuvetter, 3 stk. buretter.
7
F. s. 140-142 og G. s 134-135
Større skriftlig opgave
Fra regnvand til drikkevand
Side 11 af 18 sider
Teori
Når man skal måle en opløsnings nitritkoncentratration, udnytter man, at NO
2
-
i sur opløsning
reagerer med aromatiske aminer og danner diazoniumioner. Der anvendes aminen sulfanilamid:
Diazoniumionen bringes dernæst til at reagere med et stof, som kaldes koblingsreagenset. Derved
dannes der et rødligt såkaldt azofavestof:
Nitritionerne omdannes fuldstændig til azofarvestoffet. Jo større nitritkoncentrationen er, desto
mere farvet bliver opløsningen. Man måler nitritkoncentrationen ved at måle opløsningens
absorbans med et spektrofotometer. Først måles opløsningen med kendt nitritkoncentration. På
grundlag af disse målinger tegnes en standardkurve. Derefter måles nitritkoncentration i drikkevand
og regnvand.
For at måle nitrat koncentrationen
i drikkevand og regnvand, sker der en redoxreaktion hvor Cd
oxideres til Cd
2+
og NO
2
-
bliver reduceret til NO
2
-
.
Redoxreaktion forløber i en sur væske.
2NO
3
-
+ 2Cd + 2H
+
→ 2NO
2
-
+ 2Cd
2+
+ H
2
O
På grundlag af denne redoxreaktion kan jeg finde koncentrationerne af NO
3
-
Eksperimentelt
Koblingsreagens 5,00∙10
-5
M:. Der afvejes 0,25 g N-(1-naphthyl)-ethylendiammoniumdichlorid i en
vejebåd, der overføres til en 250 ml målekolbe, skyl vejebåden så alt kommer med, fyld op med
demineraliseret vand, og ryst målekolben.
Natriumnitrit 5,00∙10
-3
M: Der afvejes 0,345 g NaNO
2
i en vejebåd, som overføres til en 1L målekolbe,
skyl vejebåden så alt kommer med, fyld op med demineraliseret vand, og ryst målekolben.
Natriumnitrit 5,00∙10
-5
M: udtages med fuldpipette 10,0 ml af 5,00∙10
-3
M NaNO
2,
overføres til en 1L
målekolbe, og der fyldes op med demineraliseret vand, og ryst målekolben.
Større skriftlig opgave
Fra regnvand til drikkevand
Side 12 af 18 sider
Sulfanilamidopløsning 5,00∙10
-5
M. Afvej 5g sulfanilamid i en vejebåd, overføres til en 500 mL
målekolbe, tilsæt 300 mL demineraliseret vand og 50 mL koncentreret saltsyre (HCL) og fyld op med
demineraliseret vand, og ryst målekolben.
Der anvendes 11 stk. rene 100 mL koniske kolber, som mærkes med tallene fra 1 til 11.
De 3 byretter fyldes med 5,00∙10
-5
M, natriumnitrit, sulfanilamidopløsning, koblingreagens. Først hældes
Natriumnitrit (NaNO
2)
og demineraliseretvand i de koniske kolber fra 1-7, og mængden angives i
skemaet. I glas 8 og10 hældes 50 mL drikkevand, i glas 9-12 hældes regnvand. For at kunne måle NO
3
-
ved denne metode, reducere vi Nitrationer (NO
3
-
) til Nitritioner (NO
2
-
) ved at tilsætte 32 dråber af en
opløsning, der indeholder 70% eddikesyre og 7 mikro skeer cadmium (Cd), i glas 10 og 12, ryst kraftig i
30-40 sek. og lad det stå i 5 min. Har fået inspiration af ”Visocolar Nitrit 5”.til at reducere nitrationer til
nitritioner.
Derefter tilsættes 2 mL sulfanilamidopløsning og 2 mL koblingsreagens i alle de koniske kolber fra 1-11.
ryst kolberne og lad dem stå i 10 minutter, inden absobansen måles. (Væskerne er violet i forskellige
nuancer undtagen nr. 1 er klar)
Tænd for spektrofotometret, så det kan varme op. Indstil spektrofotometret til en bølgelænge på 543 nm.
Væsken fra 1. kolbe hældes i kuvette, som fyldes ca. 1/3 del, der bruges som en blindprøve til at nulstille
apparatet, hvorefter der måles på kolberne 2 -11. Jeg bruger den sammen kuvette til alle forsøgene for at
mindske fejlkilderne. Resultaterne er skrevet i nedenstående skema
Nr.
Volumen
5,00∙10
-5
M NaNO
2
Volumen demineraliseret
vand
[NO
2
-
]
Absorbans
1
0 mL
50 mL
0 M
0,000
2
2,0 mL
48 mL
2,0∙10
-6
M
0,098
3
4,0 mL
46 mL
4,0∙10
-6
M
0,185
4
6,0 mL
44 mL
6,0∙10
-6
M
0,280
5
8,0 mL
42 mL
8,0∙10
-6
M
0,380
6
10,0 mL
40 mL
10,0∙10
-6
M
0,441
7
12,0 mL
38 mL
12,0∙10
-6
M
0,543
8
50 mL drikkevand
1,098∙10
-7
M
0,005
9
50 mL regnvand
1,756∙10
-7
M
0,008
10
50 mL drikkevand (NO
3
-
→ NO
2
-
)
3,754∙10
-6
M
0,171
11
50 mL regnvand (NO
3
-
→ NO
2
-
)
5,576∙10
-6
M
0,254
Større skriftlig opgave
Fra regnvand til drikkevand
Side 13 af 18 sider
[NO
2
-
]
[NO
3
-
]
i M
Mg/L
i M
i mg/L
Drikkevand
1,098∙10
-7
0,005
3,644∙10
-6
0,226
Regnvand
1,756∙10
-7
0,008
5,4001∙10
-6
0,346
Efterbehandling:
Afstemmer redoxreaktionen:
2NO
3
-
+ 2Cd + 2H
+
→ 2NO
2
-
+ 2Cd
2+
+H
2
O
Oxidation: N ↓ 2 2
Cd ↑ 2 2
Ladning: Venstre -2
Højre 0
Hydrogen: Venstre 2
Højre 0
Oxygen: Venstre 2
Højre 2
Beregner [NO
2
-
] i konisk kolbe nr. 2, bruger følgende formel
V
n
C =
Først beregnes stofmængden (n), hvor jeg kender følgende oplysninger: koncentrationen
c = 5,00∙10
-5
M og volumen V = 0,002L
molLMVcn
75
100,1002,01000,5
−−
===
Derefter beregnes koncentrationen (c), hvor jeg kender følgende oplysninger: stofmængden
n=1∙10
-7
, Volumen V= 50mL
M
L
mol
V
n
c
6
7
100,2
05,0
100,1
−
−
=
==
Samme fremgangsmåde for konisk kolbe 2-7
2 H
+
H
2
O
OK
5
-2
0
3
-2
2
Større skriftlig opgave
Fra regnvand til drikkevand
Side 14 af 18 sider
På grundlag af målingerne af kolbe 1-9 tegner jeg en standardkurve se bilag 2.
Lambert-Beers lov siger er.
][
4
−
= MnOlA
:
Lambers lov er opfyldt, da kurven er en ret linje, der går gennem 0,0.
Efter jeg har tegnet grafen i excel, har den lavet en forskrift
xy = 45555
y er absorbans og x er [NO
2
-
] jeg har valgt at beregne mig frem til resultaterne, men jeg kunne også
have aflæst resultaterne på grafen.
Beregner [NO
2
-
] i drikkevand ved at bruge forskriften
xy = 4555
, hvor jeg kender: absorbans y =
0,005
xy 45555=
x,0 =
x=
4555
005,0
xM =
−7
1009757,1
Omregner [NO
2
] i drikkevand til mg/L.
MmolgM
67
100494,5/0055,7,1
−−
=
Lmg /005049,494,5
6
=
−
Omregner [NO
2
] i regnvand til mg/L.
MmolgM
67
100791,8/0055,2,1
−−
=
Lmg/008079,008,0 =
Beregner hvor meget nitrat, der er i drikkevandet.
MMM
676
106439,310098,110754,3
−−−
=−
LgmolgM /000226,0/000,626439,3
6
=
−
LmgLg /226,01000/000226,0 =
Større skriftlig opgave
Fra regnvand til drikkevand
Side 15 af 18 sider
Beregner hvor meget nitrat, der er i regnvandet.
MMM
676
105757,,1100,6
−−−
=−
LgmolgM /000361,0/000,,5
6
=
−
LmgLg /345,01000/000361,0 =
Beregner den procentvise fald af [NO
2
-
] og [NO
3
-
]
%56,32100
/335,0
/226,0/335,0
3
=
−
=
−
Lmg
LmgLmg
NO
%5.37100
/008,0
/005,0/008,0
2
=
−
=
−
Lmg
LmgLmg
NO
Fejlkilder
- Fejl aflæsning.
- Spild.
- Meget små koncentrationer.
- Det kan være alt nitrat ikke er blevet reduceret til nitrit.
- For at gøre bestemmelsen af nitrat koncentrationen mere præcis kunne jeg have lavet 7
målinger med kendt Nitrat koncentration.
Sammenligner [Ca
2+
], [Mg
2+
], [NO
2
-
] og [NO
3
-
] i drikkevand
8
Fra mine forsøg
Fra vandværket
EU’s grænseværdier
for taphane.
[Ca
2+
]
72,94 mg/L
43 mg/L
200 mg/L
[Mg]
------
7,7 mg/L
50 mg/L
[NO
2
-
]
0,005 mg/L
0,005 mg/L
0,1 mg/L
[NO
3
-
]
0,226 mg/L
0,50 mg/L
50 mg/L
De værdier jeg har fået fra Tved vandværket er fra den Men efter den dato er en af
boringen blevet lukket og erstattet at en ny. Det kan være derfor værdierne ikke helt passer, men det
kan også være fordi, jeg har regnet med meget så små koncentrationer. Se bilag 3.
8
C. s. 455
Større skriftlig opgave
Fra regnvand til drikkevand
Side 16 af 18 sider
Konklusion
Formålet med første forsøg, var at bestemme hårdhedsgraden af drikkevand og regnvand. Jeg fandt
ud af at hårdhedsgraden på drikkevandet fra Tved vandværk er 10°dH , det ligger på middelhård,
for regnvand var den 0,6 °dH som er meget blødt. Jeg testede også drikkevandet og regnvand for
koncentrationen af Ca
2+
og Mg
2+
, jeg fandt ud af Ca
2+
i drikkevand er 72,942 mg/L, jeg kunne ikke
regne det for Mg
2+
da titrering 2 var større end titrering 1, det er fordi koncentrationen af Mg
2+
er
meget lille. I regnvand var koncentrationen af Ca
2+
4,40 mg/L og for koncentrationen Mg
2+
0,72
mg/L. Det vil sige koncentrationen Mg
2+
og Ca
2+
er meget mindre i regnvand, da det ikke har været
igennem jorden som indeholder CaCO
3
og MgCO
3
. Det er godt at vide hårdhedsgraden at ens vand,
så man kan bruge den rigtige mængde vaskemiddel, så tøjet kan blive rent.
Formålet med det andet forsøg var at finde koncentration af NO
2
-
og NO
3
-
i regnvand og
drikkevand. Jeg fandt ud af den procentvise fald for NO
3
-
i regnvand til drikkevand er 32,56 % og
for NO
2
-
er den 37,5 %. Regnvandet indeholdte 0,346 mg/L NO
3
-
og 0,008 mg/L NO
2
-
.
Drikkevandet koncentration af NO
2
-
er 0,005 mg/L og NO
3
-
er 0,226 mg/L begge tal overholder
EU´s bestemmelser for hvor meget NO
2
-
og NO
3
-
der må være i drikkevandet. Sammenlignes med
Tved vandværk har vi fået den sammen koncentration af NO
2
-
, men for NO
3
-
er vandværket
koncentration 0,5 mg/L, jeg har målt den til 0,226 mg/L, det kan være fordi alt NO
3
-
ikke er blevet
reduceret til NO
2
-
. Alle de koncentrationer jeg har fundet overholder EU´s grænseværdier.
Større skriftlig opgave
Fra regnvand til drikkevand
Side 17 af 18 sider
English summary
I have chosen to write about rainwater to ground water, in my paper I have written about the water
circuit and the chemical process that happens in the ground, which helps cleaning the water. Then I
have described how nitrite (NO
2
-
) and nitrate (NO
3
-
) comes in our ground water, most of it comes
from fertilizers. I have made some experiments where I tested the drinking water and rainwater
from magnesium (Mg
2+
) and calcium (Ca
2+
). Concentration of magnesium (Mg
2+
) and calcium
(Ca
2+
) tells the hardness of the water. The drink water was 10°dH which tells that the water is hard,
and the rain water was 0,62°dH which it very soft. It is good to know the hardness of the water,
because when you wash your clothes, you can use the right dose of detergent so the clothe gets
clean. Then I tested drinking water and rainwater for nitrite (NO
3
-
) and nitrate (NO
2
-
). I found out
that rainwater contents more nitrite (NO
2
-
) and nitrate (NO
3
-
) than the drink water, which is
important for our health that the water only contains small quantities of nitrite (NO
2
-
) because
nitrate (NO
3
-
)can change to nitrite (NO
2
-
) in our body, and that can cause cancer.
Større skriftlig opgave
Fra regnvand til drikkevand
Side 18 af 18 sider
Kildehenvisning
Litteratur
A. Andersen, Erik Strandgaard m.fl. ”Databog fysik kemi” , F & K forlaget, 10. udgave, 4
oplag.
B. Jensen, Jess Ingo m.fl. ”Grundvandet som drikkevandsressource”, Vejle Amt, 2001.
C. Karlby, Henning og Sørensen, Inga. ”Vandforsyning”, Ingeniøren bøger, 2. udgave 1. oplag
2002.
D. Lauritsen, Hans Jessen.”Jordbunden”, Gyldendal, 1991.
E. Mygind, Helge. ”Kemi 2000 B-Niveau”, P. Haase & Søns Forlag as 1. udgave 1. oplag 1995.
F. Mygind, Helge. ”Kemi 2/3- øvelser” P. Haase & Søns Forlag as, 3. oplag 2002.
G. Mygind, Helge. ”Kemi 2000 C-Niveau”, P. Haase & Søns Forlag as 1994.
H. Sanden Elsebeth m.fl. . ”Alverdens Geografi”, Geografforlaget, 1. udgave 1. oplag 2005.
Interview:
I. ”Tved vandværk Kolding”, interview dato
Internet.
J. http://www.kolding.dk/data/0043076.asp?sid=19732&uid=41068