Определение рН, кислотности и щелочности воды 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Определение рН, кислотности и щелочности воды



Одним из показателей качества воды, позволяющих судить о химических и биологических процессах протекающих в ней, является значение рН. В природных водах, являющихся сложными растворами, концентрация ионов водорода зависит не только от диссоциации и гидролиза молекул воды, диссоциации и гидролиза солей, но и от содержания диоксида углерода и его производных, содержания гумусовых кислот и др.

Основной системой, регулирующей содержание ионов водорода в природных водоемах, является так называемая карбонатная система. Углекислый газ, растворяясь в воде, частично превращается в угольную кислоту, способную диссоциировать по уравнению:

Н2СО3ÛНСО3-+

Содержание ионов водорода определяется из соотношения:

,

где К1 – первая константа диссоциации, равна 4.10-7.

Существенное влияние на содержание ионов водорода оказывает имеющиеся в воде гидрокарбонаты Са(НСО3) и Мg(НСО3)2, которые в результате диссоциация увеличивают содержание в воде ионов НСО3- и уменьшают содержание Н+.

Ионы НСО3- также диссоциируют с образованием протонов:

НСО3- Н++ СО32-

Условиям равновесия обычно отвечают следующие переходы:

СО2 + Н2О Н+ + НСО3- + + СО32-

Из уравнения видно, что различное значение рН воды указывает на различное содержание в воде различных составляющих данного уравнения.

При нормальных условиях рН природных вод близко к значению 8,5. При этом значении распространен гидрокарбонатион НСО3-. В этой форме углерод легко усваивается водными организмами. Содержание ионов водорода в природных водах может меняться в довольно широких пределах (рН = 4...9). Количественное соотношение между различными соединениями углекислоты определяется уравнениями диссоциации I и II ступени, которые зависят от концентрации ионов водорода, поэтому существование различных форм углекислоты в растворе определяется рН. При рН до 3,7-4,0 вся находящаяся в воде углекислота представлена только диоксидом углерода. По мере повышения рН доля СО2 уменьшается, а следовательно, возрастает доля гидрокарбонатов – НСО3-. При рН = 8,3-8,4 практически вся углекислота находится в виде гидрокарбонта (98%), а на долю СО2 + СО32- приходится менее 2%. При дальнейшем повышении рН свободного СО2 в воде нет, а только НСО3- и СО32-. При рН = 12 в растворе находятся только карбонаты. Зависимость содержания различных соединений углерода от рН приведена на рис. 2.

 

Рис. 2. Содержание различных форм углерода в зависимости от величины рН

 

Защелачивание водоемов свидетельствует об интенсивном процессе фотосинтеза. Закисление говорит о наличии гумусовых кислот. Изменение рН может быть вызвано гидролизом солей тяжелых металлов, поступлением кислых или щелочных стоков и другими причинами.

Карбонатная система обладает буферными свойствами и способна поддерживать определенное значение рН и нейтрализовать поступление кислыхили щелочных стоков. К основным характеристикам природных вод относят их кислотность и щелочность. Под кислотностью понимают содержание в воде веществ, способных вступить в реакцию с сильными щелочами. К этим веществам можно отнести:

а) сильные кислоты, полностью диссоциирующие в воде;

б) слабые кислоты (уксусная, сернистая, угольная и др.);

в) катионы слабых оснований (ионы аммония, железа, органических оснований и др.).

Соединения, содержащие эти катионы, гидролизуются с образованием ионов водорода. При аналитическом определении кислотности вода различают общую и свободную кислотность. Свободная кислотность – это кислотность, которую обнаруживают при титровании щелочью до рН = 4,5.

Общая кислотность определяется суммарным количеством щелочи (мг-экв/л), пошедшей на титрование до щелочной среды (до рН ~ 8,3), Полагают, что в этом случае будут нейтрализованы все вещества, обусловливающие кислотность.

Щелочность воды обусловлена наличием растворимых оснований, средними и кислыми солями, обычно гидрокарбонатами щелочных и щелочноземельных металлов. Определяется щелочность воды титрованием сильными кислотами. Различают свободную и общую щелочность.

Если рН воды > 8,3, то количество кислоты (мг-экв/л) необходимое для снижения рН до 8,3, будет характеризовать свободную щелочность.

При дальнейшем титровании до рН =4,5 определяют суммарное количество кислоты, которое характеризует общую щелочность воды.

Цель работы: научиться определять рН воды, кислотность и щелочность природных вод различными методами, анализировать причины, влияющие на данные свойства вод.

Оборудование и реактивы: иономер универсальный ЭВ-74; стеклянный и хлорсеребряный электроды; фенолфталеин, 1%-ный спиртовой раствор; метиловый оранжевый, 1%-ный спиртовой раствор; едкий натр (или калий), 0,1 н. раствор; серная кислота, 0,1 н. раствор.

Порядок выполнения работы



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-08-16; просмотров: 749; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.239.119.159 (0.009 с.)