原理 PartA：The Determination Calcium by Displacement Titration PartB：The Determination of Hardness in Water 原理 EDTA之相關知識 EDTA（ethylenediaminetetraacetic acid）是乙二胺四醋酸的簡稱，其結構式如下，由於其兩個氮上面的未共用電子對和四個羧酸形成特殊的六芽團配位子，共有六個位置可與金屬離子結合形成多鍵而安定的錯離子化合物。 EDTA無色且可溶於水中，需添加指示劑與金屬離子結合呈色，當超過當量點時，與指示劑結合之金屬離子皆與EDTA結合，使指示劑呈游離態呈現另種顏色，做為滴定終點的判定。 實驗欲利用形成錯合物的滴定法來測定金屬離子的含量，需考慮三個因素： 形成常數要大。 螯合劑與金屬作用定量上是1：1的形式。 適當之指示劑。 利用此特性，以標準EDTA溶液滴定樣品中的金屬離子產生穩定的錯合物，並透過指示劑的變色，得知其滴定終點，進而計算出樣品中金屬離子的含量。
原理 B.置換法 在置換法中，會加入過量的Mg 或Zn的EDTA錯合物於分析物溶液，如果分析物比Mg或Zn離子與EDTA產生更安定的錯合物時，反應式如下： MgY2-+M2+MY2-+Mg2+ （M2+為分析物離子） 而游離出來的Mg離子將會以EDTA標準溶液定量之。 C. 水的硬度測定 硬水 (Hard Water) 一般指需用極多肥皂才能產生泡沫水，同時此類之水容易於鍋爐及管線中產生水垢，通常水之硬度(Hardness)是指能使肥皂沉澱之金屬離子量。肥皂大部份是被鈣和鎂所沉澱，但亦能被多價離子例如鐵、鋁、鋅、鍶和錳所沉澱，只是在水中之陽離子以鈣與鎂為最主要部份，因此水之硬度可說是鈣和鎂離子之總濃度所代表之特性，通常以相當碳酸鈣之量表示之。 水的硬度測定常用EDTA法來滴定水中的金屬離子，先將樣品緩衝至pH 10後，採用Calmagite指示劑，指示劑與水中的Mg2＋，Ca2+等離子結合形成紅色錯離子，當以標準EDTA滴定時，水中鈣、鎂等離子會與EDTA形成錯離子，當繼續滴定時，EDTA再與金屬離子及指示劑結合之錯離子中的Ca2＋，Mg2+形成螯合錯離子，致使指示劑與金屬離子分離，回復其原來的藍色，此時即達滴定終點，記錄EDTA的使用量，計算水的硬度，硬度以CaCO3濃度來表示，單位為ppm即每1L水中含CaCO3的毫克數。
實驗流程 A： 以置換滴定決定溶液中鈣離子的含量 1.配製溶液 配製0.1M Mg/EDTA溶液：取3.72g的EDTA‧2Na於錐形瓶中，加入50mL蒸餾水溶解之。再加入2.46g MgSO4‧7H2O，及幾滴酚酞，然後逐滴加入6M NaOH至溶液呈粉紅色。溶液倒入定量瓶中，加水稀釋至100mL。將部份此溶液先加入pH 10 緩衝溶液，再加入數滴的calmagite而呈現深紫色。當紫色溶液加入一滴0.01M Na2H2Y後，顏色應改變成藍色，而在加入等量的0.01M Mg2+，則再變成紅色，原溶液的組成必須調整加入Mg2+或H2Y2-皆能符合上述要求為止。 配製0.01M EDTA‧2Na溶液：取0.93g（精秤， 紀錄重量）EDTA加水稀釋至250mL，計算EDTA的濃度。 2.CaO之含量測定 取0.3g待測物（誤差至0.1mg）於燒杯中，加入5~10mL 6M HCl溶解之。 加入50mL蒸餾水，加熱煮沸1～2分（去除CO2），冷卻至室溫後加入2～3滴甲基紅（溶液呈紅色）。 逐滴加入6M NaOH中和溶液，溶液由紅色變黃色。 將溶液倒入500mL定量瓶中，加蒸餾水至刻度。 取50.00mL溶液至錐形瓶中，加入2mL pH 10緩衝溶液、1mL Mg/EDTA 及3~4滴Calmagite指示劑，溶液變成紅色。 以0.01M EDTA溶液滴定至藍色，紀錄EDTA溶液所使用mL數。並計算CaO的含量（mg）。 【計算公式】
實驗流程 實驗相關知識及注意事項 B：水的硬度測定 取100.0mL試樣於錐形瓶中，加入4滴6M HCl酸化Sample。 加熱煮沸數分鐘去除CO2。自然冷卻後，加入1～2滴甲基紅。 逐滴加入0.1M NaOH中和溶液至呈黃色。 加入2mL pH 10 緩衝溶液、1mL Mg/EDTA，及3～4滴Calmagite，溶液變紅色。 以0.01M EDTA溶液滴定至藍色，紀錄EDTA溶液所使用mL數。 計算水中CaCO3 ppm（mg/L）的含量。 【計算公式】 實驗相關知識及注意事項 A：CaO之含量測定 待測物中必須包含150～160mg Ca2＋。 此滴定中可能遭遇的干擾現象和Mg2＋的直接滴定法所遭遇的相同，故除去干擾的方法也相同。 B：水的硬度測定 加入HCl酸化目的為使Ca2＋以離子方式存在。 滴定終點若呈現綠色，可能試樣中Ca2＋、Mg2＋含量較少。