ВОДНА АЛКАЛНОСТ: КАКВО Е, РЕШИТЕЛНОСТ И ЗНАЧЕНИЕ - ХИМИЯ - 2025

На алкалността на вода е неговата устойчивост на промяна в рН поради добавянето на киселинни вещества или течности. Тази характеристика често се бърка с основността. Добавянето на CO ₂, например, може да доведе до понижаване на рН (основен), без да се промени алкалността.

В сладката вода алкалността се дължи главно на приноса на съединения като карбонат (CO ₃ ^2-), бикарбонат (HCO ₃ ^-) и хидроксил (OH ^-). В морската вода трябва да се добави приносът на борен хидроксид (BOH ^4-), силикати (SiO ₄ ^2-) и фосфати (PO ₄ ^3- и HPO ₄ ^2-).

Подземни води, пример за силно алкална вода. Източник: Max Pixel

Алкалността на водата обикновено се изразява в mEq / L, което съответства на количеството киселина, използвано за нейното титруване: солна или сярна. Той също така обикновено се изразява като mg CaCO ₃ / L или част на милион (ppm), дори ако присъстват други соли.

Тази характеристика на водата обикновено се свързва с нейната твърдост, тъй като калциевите и магнезиевите карбонати допринасят за алкалност. Докато калций и магнезий, тоест техните метални катиони Ca ²⁺ и Mg ²⁺ съответно, са елементите, отговорни за твърдостта на водата.

Каква е алкалността на водата?

Това е способността на водата да неутрализира киселинните вещества, които могат да бъдат включени в нея, като по този начин се избягва понижаване на нейното рН. Това буферно действие се дължи на наличието на слаби киселини и техните конюгирани основи.

Основите могат да реагират с киселини, за да станат електрически неутрални, тоест незаредени видове.

HCO ₃ ^- + Н ⁺ <=> CO ₂ + H ₂ O

Бикарбонатът (химическото уравнение по-горе) реагира с водородния йон, за да се превърне в въглероден диоксид, незаредено съединение. Един мол HCO ₃ ^- представлява моларен еквивалент. Междувременно карбонатът (CO ₃ ^2-) представлява два моларни еквивалента.

подпочвена вода

Подземните води пренасят съединения от киселинни дъждове, включително сярна киселина. Наличието на въглероден диоксид от атмосферата, който се разтваря във вода, също може да образува въглеродна киселина.

Киселините действат върху варовикови скали, богати на калциеви и магнезиеви карбонати, причинявайки тяхното разтваряне. Това причинява натрупването на карбонат и бикарбонат във водата, които са главно отговорни за неговата алкалност.

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

Добавянето на киселина (по-горе) причинява повишаване на алкалността, докато се получава повече бикарбонат, отколкото водорода, останал от предишната реакция.

Когато алкалните подземни води влизат в контакт с атмосферата, тя губи утайки от въглероден диоксид и карбонат, което понижава алкалността. След това се установява динамично равновесие между атмосферата, водата и въглеродните минерали.

При условията, които съществуват в повърхностните води, приносът на карбонатите към алкалността намалява, а бикарбонатът става максимален принос за него.

Морска вода

В допълнение към карбонатни, бикарбонатни и хидроксилни и водородни йони, други съединения допринасят за алкалността на водата. Те включват борати, фосфати, силикати, конюгирани основи на органични киселини и сулфати.

В океана и морето протичат анаеробни процеси като динитрификация и редукция на сулфати, които имат принос от 60% от алкалността на водата. Тези процеси консумират водород, като по този начин води до повишаване на рН, в допълнение към произход N ₂ и Н ₂ S.

Като цяло анаеробните процеси предизвикват увеличаване на алкалността. Напротив, аеробните процеси водят до намаляване на него. В повърхностните води при наличие на кислород протича процес на разграждане на органичната материя, носена от водата.

Тъй като той се разгражда, се получава Н ⁺, който се пренася във водата, което води до намаляване на алкалността.

Замърсяването на околната среда причинява, наред с други последствия, топенето на полярната шапка, което води до увеличаване на обема на морската вода. Това причинява разреждане на съединенията, отговорни за алкалността на морската вода, и следователно нейното намаляване.

Единици

Водната алкалност обикновено се отчита като mg CaCO ₃ / L, въпреки че калциевият карбонат не е единственото присъстващо съединение, нито е единственият допринасящ за водната алкалност. Mg / L карбонат може да бъде превърнат в mEq / L чрез разделяне на 50 (приблизително еквивалентно тегло на CaCO ₃).

Решителност

Определя се чрез титруване на присъстващите във вода основи със силна киселина. Най-използваните киселини са 0,1 N солна и 0,02 N сярна.

50 ml от водата за титруване се измерва в обемна колба, като този обем вода се поставя в 250 ml колба с Ерленмайер. Често се използва смес от показатели, обикновено фенолфталеин и метил оранжево. Киселината се поставя в бюрета и се излива капка по капка във водата, която се титрува.

Ако алкалността на водата е по-голяма от 9,6 в началото на титруването с киселината, няма да се наблюдава промяна в оцветяването, приписваща се на фенолфталеин. След това, когато рН се понижи между 9,6 и 8,0, ще се наблюдава появата на цвят на касис, който изчезва, когато рН падне от 8,0 по време на титруването.

Етапи на степента

По време на първия етап карбонатът се титрува, реакция, очертана в следното уравнение:

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

Тъй като киселината продължава да се добавя по време на титруването, цветът на титрувания разтвор става оранжев поради промяната, която метил оранжевото претърпява, което показва, че карбонатните форми и другите основи са напълно консумирани.

В последния етап остава само въглеродна киселина:

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

Това се случва при рН 4.3 - 4.5, наречена точка на еквивалентност на CO ₂. Това е съществуващото съединение и алкалността на водата става "нула". Ако водата се нагрее, ще има барботиране на CO ₂ от разлагането на H ₂ CO ₃.

Обемът на киселина, необходима за достигане на точката на еквивалентност на CO _2, е мярка за общата алкалност на водата.

важност

Наличието на алкалност на водата е механизъм за опазване на околната среда за ограничаване на щетите, които могат да бъдат причинени на водната флора и фауна, от притока на отпадни води или киселинни дъждове, способни да променят рН там, където живеят.

Кораловите рифове са сериозно увредени от повишаване на киселинността на морската вода. Алкалността на водата ограничава степента на това вредно действие, като неутрализира излишната киселинност и позволява поддържането на pH, съвместимо с живота.

Изчислено е, че алкалността на водата трябва да има минимална стойност от 20 mg като CaCO ₃ / L, граница за гарантиране поддържането на водния живот.

Познаването на стойността на алкалността на водата може да даде насоки за количеството натриев или калиев карбонат и вар, необходими за утаяването на калция като карбонат, когато твърдостта на водата е намалена.

Препратки

1. Day, RA и Underwood, AL (1989). Количествена аналитична химия. 5 ^та издание. Редакция на Prentice-Hall Hispanoamericana, SA
2. Wikipedia. (2019). Алкалност на водата. Възстановено от: es.wikipedia.org
3. Мистър Брайън Орам. (2014). Ролята на мониторинга на гражданите на алкалността. Възстановени от: water-research.net
4. Национален надзор на санитарните услуги. (SF). анализ на водата: алкалност., Възстановено от: bvsper.paho.org
5. Бонила Алваро. (2017). Алкалността на водата и нейният ефект върху субстратите. Възстановени от: intagri.com
6. Гойенола Гилермо. (2007 г.). Определяне на обща алкалност., Възстановена от: imasd.fcien.edu.uy