ЛУЖНІСТЬ ВОДИ: ЩО ЦЕ ТАКЕ, РІШУЧІСТЬ ТА ЗНАЧЕННЯ - ХІМІЯ - 2025

Лужність води є його стійкість до зміни рН в зв'язку з додаванням кислих речовин або рідин. Цю характеристику часто плутають з основністю. Наприклад, додавання CO ₂ може призвести до зниження pH (основності) без зміни лужності.

У прісній воді лужність в основному пояснюється внеском таких сполук, як карбонат (CO ₃ ^2- ), бікарбонат (HCO ₃ ^- ) та гідроксил (OH ^- ). У морську воду слід внести внесок гідроксиду бору (BOH ^4- ), силікатів (SiO ₄ ^2- ) та фосфатів (PO ₄ ^3- та HPO ₄ ^2- ).

Підземні води, приклад високощелочних вод. Джерело: Max Pixel.

Лужність води зазвичай виражається в мЕкв / л, що відповідає кількості кислоти, використаної при її титруванні: соляна або сірчана. Зазвичай він виражається як мг CaCO ₃ / л або частина на мільйон (ppm), навіть якщо присутні інші солі.

Ця характеристика води зазвичай пов'язана з її твердістю, оскільки карбонати кальцію та магнію сприяють лужності. У той час як кальцій і магній, тобто їхні катіони металів Са ²⁺ і Mg ²⁺ відповідно, є елементами, відповідальними за твердість води.

Яка лужність води?

Саме здатність води нейтралізувати кислі речовини, які можуть входити до неї, таким чином уникаючи зниження її pH. Ця буферна дія обумовлена ​​наявністю слабких кислот та їх кон'югованих основ.

Основи можуть реагувати з кислотами, щоб стати електрично нейтральними, тобто незарядженими видами.

HCO ₃ ^- + H ⁺ <=> CO ₂ + H ₂ O

Бікарбонат (вищевказане хімічне рівняння) реагує з іоном водню, перетворюючись на вуглекислий газ, незаряджену сполуку. Один моль HCO ₃ ^- являє собою молярний еквівалент. Тим часом карбонат (CO ₃ ^2- ) являє собою два молярні еквіваленти.

Підземні води

Підземні води несуть сполуки з кислих дощів, включаючи сірчану кислоту. Присутність вуглекислого газу з атмосфери, який розчиняється у воді, також може утворювати вуглекислоту.

Кислоти діють на вапнякові породи, багаті на карбонати кальцію та магнію, викликаючи їх розчинення. Це спричиняє скупчення у воді карбонату та бікарбонату, які в основному відповідають за його лужність.

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

Додавання кислоти (вище) викликає підвищення лужності, доки утворюється більше бікарбонату, ніж водень, що залишився від попередньої реакції.

Коли лужні ґрунтові води контактують з атмосферою, вона втрачає оксиди вуглецю та карбонати, що знижує лужність. Потім між атмосферою, водою та вуглекислими мінералами встановлюється динамічна рівновага.

За умов, що існують у поверхневих водах, внесок карбонату в лужність зменшується, а бікарбонат стає максимальним його фактором.

Морська вода

Окрім карбонату, бікарбонату та іонів гідроксилу та водню, інші лучники сприяють лужності води. До них відносяться борати, фосфати, силікати, кон'юговані основи органічних кислот і сульфатів.

Анаеробні процеси, такі як динітрифікація та відновлення сульфатів, відбуваються в океані та морі, які мають внесок у 60% від лужності води. Ці процеси споживають водень, тим самим викликаючи підвищення pH, крім вихідних N ₂ і H ₂ S.

В цілому анаеробні процеси викликають збільшення лужності. Навпаки, аеробні процеси спричиняють його зменшення. У поверхневих водах за наявності кисню відбувається процес деградації органічних речовин, що переносяться водою.

У міру його деградації утворюється Н ⁺ , який надходить у воду, спричиняючи зниження лужності.

Забруднення навколишнього середовища спричиняє, крім інших наслідків, танення полярної шапки, що призводить до збільшення об’єму морської води. Це спричиняє розрідження сполук, що відповідають за лужність морської води, а отже, її зменшення.

Одиниці

Лужність води зазвичай повідомляється як мг CaCO ₃ / L, хоча карбонат кальцію не є єдиною присутнім сполукою, а також не є єдиним, хто сприяє лужності води. Мг / л карбонату можна перетворити на mEq / L шляхом ділення на 50 (приблизна еквівалентна маса CaCO ₃ ).

Визначення

Він визначається титруванням підстав, присутніх у воді, сильною кислотою. Найбільш використовувані кислоти - 0,1 N соляна та 0,02 N сірчана.

50 мл води для титрування вимірюють у мірній колбі, розміщуючи цей об'єм води в колбі Ерленмайєром 250 мл. Часто використовується суміш показників, зазвичай фенолфталеїн та метиловий апельсин. Кислоту поміщають у бюретку і краплинно вливають у воду, яку титрують.

Якщо лужність води на початку титрування кислотою перевищує 9,6, варіації забарвлення, які можна віднести до фенолфталеїну, не спостерігатимуться. Потім, коли рН знизиться між 9,6 та 8,0, спостерігатиметься поява кольору смородини, яке зникає, коли рН падає з 8,0 під час титрування.

Етапи ступеня

Під час першої стадії карбонат титрують, реакцію викладають у наступному рівнянні:

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

Оскільки кислота продовжує додаватися під час титрування, колір титруваного розчину стає помаранчевим через зміну, яку зазнає метиловий оранжевий, що вказує на те, що карбонатні форми та інші основи повністю споживаються.

На завершальній стадії залишається лише вуглекислата:

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

Це відбувається при рН 4,3 - 4,5, що називається точкою еквівалентності CO ₂ . Це існуюча сполука і лужність води стає «нульовою». Якщо вода нагріється, від розпаду H ₂ CO ₃ буде барботитися СО ₂ .

Об'єм кислоти, необхідний для досягнення точки еквівалентності для CO _2, є показником загальної лужності води.

Важливість

Наявність лужності води - це механізм захисту навколишнього середовища для обмеження шкоди, яка може бути завдана водній флорі та фауні, припливом стічних вод або кислотних дощів, здатних змінювати рН там, де вони живуть.

Підвищення кислотності морської води серйозно пошкоджується кораловими рифами. Лужність води обмежує ступінь цієї згубної дії, нейтралізуючи зайву кислотність і дозволяючи підтримувати pH, сумісний з життям.

Було підраховано, що лужність води повинна мати мінімальне значення 20 мг, як CaCO ₃ / L, обмеження для гарантування підтримки водного життя.

Знання значення лужності води може дати вказівки щодо кількості натрію або калію карбонату та вапна, необхідних для осадження кальцію як карбонату при зниженні твердості води.

Список літератури

1. Day, RA та Underwood, AL (1989). Кількісна аналітична хімія. 5 ^та видання. Редакція Prentice-Hall Hispanoamericana, SA
2. Вікіпедія. (2019). Лужність води. Відновлено з: es.wikipedia.org
3. Містер Брайан Орам. (2014). Роль моніторингу лужності громадян. Відновлено з: water-research.net
4. Національний контроль санітарних служб. (sf). аналіз води: лужність. . Відновлено з: bvsper.paho.org
5. Бонілла Альваро. (2017). Лужність води та її вплив на субстрати. Відновлено з: intagri.com
6. Гойєнола Гільєрмо. (2007). Визначення загальної лужності. . Відновлено з: imasd.fcien.edu.uy