ЩЕЛОЧНОСТЬ ВОДЫ: ЧТО ЭТО ТАКОЕ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ЗНАЧЕНИЕ - ХИМИЯ - 2025

Щелочность воды является его устойчивость к изменению рН в связи с добавлением кислых веществ или жидкостей. Эту характеристику часто путают с основностью. Например, добавление CO ₂ может вызвать снижение pH (щелочности) без изменения щелочности.

В пресной воде щелочность в основном связана с участием таких соединений, как карбонат (CO ₃ ^2- ), бикарбонат (HCO ₃ ^- ) и гидроксил (OH ^- ). В морскую воду необходимо добавить гидроксид бора (BOH ^4- ), силикаты (SiO ₄ ^2- ) и фосфаты (PO ₄ ^3- и HPO ₄ ^2- ).

Подземные воды, пример сильно щелочной воды. Источник: Max Pixel.

Щелочность воды обычно выражается в мэкв / л, что соответствует количеству кислоты, используемой при ее титровании: соляной или серной. Он также обычно выражается в мг CaCO ₃ / л или в миллионных долях (ppm), даже если присутствуют другие соли.

Эта характеристика воды обычно связана с ее жесткостью, поскольку карбонаты кальция и магния способствуют щелочности. В то время как кальций и магний, то есть их катионы металлов Ca ²⁺ и Mg ²⁺ соответственно, являются элементами, ответственными за жесткость воды.

Какая щелочность воды?

Это способность воды нейтрализовать кислотные вещества, которые могут быть включены в нее, что позволяет избежать снижения ее pH. Это буферное действие связано с присутствием слабых кислот и их сопряженных оснований.

Основания могут реагировать с кислотами, становясь электрически нейтральными, то есть незаряженными частицами.

HCO ₃ ^- + H ⁺ <=> CO ₂ + H ₂ O

Бикарбонат (химическое уравнение выше) реагирует с ионом водорода, превращаясь в диоксид углерода, незаряженное соединение. Один моль HCO ₃ ^- представляет собой молярный эквивалент. Между тем карбонат (CO ₃ ^2- ) представляет собой два молярных эквивалента.

грунтовая вода

Подземные воды переносят соединения от кислотных дождей, включая серную кислоту. Присутствие углекислого газа из атмосферы, растворяющегося в воде, также может образовывать угольную кислоту.

Кислоты действуют на известняковые породы, богатые карбонатами кальция и магния, вызывая их растворение. Это вызывает накопление карбоната и бикарбоната в воде, которые в основном ответственны за ее щелочность.

2 CaCO ₃ + H ₂ SO ₄ → 2 Ca ²⁺ + 2HCO ₃ ^- + SO ₄ ^2-

Добавление кислоты (см. Выше) вызывает повышение щелочности до тех пор, пока образуется больше бикарбоната, чем водорода, оставшегося от предыдущей реакции.

Когда щелочные грунтовые воды вступают в контакт с атмосферой, они теряют углекислый газ и карбонатные осадки, что снижает щелочность. Затем устанавливается динамическое равновесие между атмосферой, водой и углеродистыми минералами.

В условиях, существующих в поверхностных водах, вклад карбоната в щелочность уменьшается, и бикарбонат становится максимальным его вкладчиком.

Морская вода

В дополнение к карбонатным, бикарбонатным, гидроксильным и водородным ионам, другие соединения способствуют щелочности воды. К ним относятся бораты, фосфаты, силикаты, сопряженные основания органических кислот и сульфаты.

Анаэробные процессы, такие как динитрификация и сульфатредукция, происходят в океане и море, на которые приходится 60% щелочности воды. Эти процессы потребляют водород, вызывая увеличение pH, помимо образования N ₂ и H ₂ S.

Обычно анаэробные процессы вызывают повышение щелочности. Напротив, аэробные процессы вызывают его уменьшение. В поверхностных водах в присутствии кислорода происходит процесс разложения органических веществ, переносимых водой.

По мере разложения образуется H ^+, который переносится в воду, вызывая снижение щелочности.

Загрязнение окружающей среды вызывает, среди прочего, таяние полярной шапки, что приводит к увеличению объема морской воды. Это вызывает разбавление соединений, ответственных за щелочность морской воды, и, следовательно, ее уменьшение.

Единицы

Щелочность воды обычно указывается в мг СаСО ₃ / л, хотя карбонат кальция не единственное присутствующее соединение и не единственный фактор, влияющий на щелочность воды. Мг / л карбоната можно преобразовать в мэкв / л путем деления на 50 (приблизительный эквивалентный вес CaCO ₃ ).

определение

Он определяется путем титрования оснований, присутствующих в воде, сильной кислотой. Чаще всего используются кислоты 0,1 н. Соляная и 0,02 н. Серная.

50 мл воды, подлежащей титрованию, отмеряют в мерной колбе, помещая этот объем воды в колбу Эрленмейера на 250 мл. Часто используется смесь индикаторов, обычно фенолфталеин и метиловый оранжевый. Кислоту помещают в бюретку и по каплям выливают в титруемую воду.

Если щелочность воды выше 9,6 в начале титрования кислотой, изменение окраски, связанное с фенолфталеином, не будет наблюдаться. Затем, когда pH снижается от 9,6 до 8,0, будет наблюдаться появление цвета смородины, которая исчезает, когда pH падает с 8,0 во время титрования.

Этапы получения степени

На первом этапе карбонат титруется, реакция описывается следующим уравнением:

CO ₃ ^2- + H ₃ O ⁺ <=> HCO ₃ ^- + H ₂ O

По мере того, как кислота продолжает добавляться во время титрования, цвет титрованного раствора становится оранжевым из-за изменения, которое претерпевает метиловый оранжевый, что указывает на то, что карбонатные формы и другие основания полностью израсходованы.

На завершающем этапе остается только углекислота:

HCO ₃ ^- + H ₃ O ⁺ <=> H ₂ CO ₃ + H ₂ O

Это происходит при pH 4,3–4,5, что называется точкой эквивалентности CO ₂ . Это существующее соединение, и щелочность воды становится «нулевой». Если вода нагревается, при разложении H ₂ CO ₃ будет пузыриться CO ₂ .

Объем кислоты, необходимый для достижения точки эквивалентности CO _2, является мерой общей щелочности воды.

значение

Наличие щелочности воды является механизмом защиты окружающей среды, чтобы ограничить ущерб, который может быть нанесен водной флоре и фауне притоком сточных вод или кислотных дождей, способных изменить pH в местах их обитания.

Коралловые рифы серьезно пострадали из-за повышения кислотности морской воды. Щелочность воды ограничивает степень этого вредного воздействия, нейтрализуя избыточную кислотность и позволяя поддерживать уровень pH, совместимый с жизнью.

Было подсчитано, что щелочность воды должна иметь минимальное значение 20 мг в пересчете на CaCO ₃ / л, предел, гарантирующий сохранение водных организмов.

Знание значения щелочности воды может дать представление о количестве карбоната натрия или калия и извести, необходимых для осаждения кальция в виде карбоната при снижении жесткости воды.

Ссылки

1. Дэй, Р.А. и Андервуд, А.Л. (1989). Количественная аналитическая химия. Издание 5 ^т . Редакция Prentice-Hall Hispanoamericana, SA
2. Wikipedia. (2019). Щелочность воды. Получено с: es.wikipedia.org
3. Мистер Брайан Орам. (2014). Роль гражданского мониторинга щелочности. Получено с: water-research.net
4. Национальное управление санитарных служб. (SF). анализ воды: щелочность. , Получено с: bvsper.paho.org
5. Бонилья Альваро. (2017). Щелочность воды и ее влияние на основания. Получено с: intagri.com
6. Гойенола Гильермо. (2007). Определение общей щелочности. , Получено с: imasd.fcien.edu.uy