Лужність, гідрокарбонати, карбонати

У більшій частині поверхневих вод серед головних аніонів переважають гідрокарбонати. Основним джерелом гідрокарбонатних і карбонатних іонів є процеси хімічного вивітрювання та розчинення карбонатних порід. Значні кількості гідрокарбонатних іонів надходять із атмосферними опадами й ґрунтовими водами. У поверхневих водах вміст гідрокарбонатних і карбонатних іонів коливається від 1 до 500 мг/л.

Співвідношення між концентрацією гідрокарбонатних і карбонатних іонів залежить від концентрації іонів водню й, отже, визначається величиною рН досліджуваної води. При рН 6 - 10 іони НСО₃ є основною формою існування у воді двоокису вуглецю. При рН менше 4 гідрокарбонатні іони практично відсутні (у воді вугільна кислота і двоокис вуглецю); при рН більше 7 з’являються карбонатні іони, які при рН більше 10,5 стають головною формою існування похідних вугільної кислоти.

Лужність – це концентрація суми аніонів слабких кислот (головним чином аніонів вугільної кислоти). У незабруднених прісних водах карбонатна лужність нерідко настільки велика в порівнянні з лужністю, внесеної іншими аніонами, що її можна приймати рівною загальній лужності. По лужності можна судити про формування хімічного складу вод. У рибному господарстві рекомендована лужність повинна бути не нижче 1, 5-2 мг • экв./л, тобто кількість НСО₃ не менше 90 мг/л, що особливо важливо в період так званої весняної евтрофікації водойм, вираженої спалахом і тривалим плином процесів фотосинтезу в прогріваємих й слабо мінералізованих водах, збагачених мінералізованими за зиму і принесеними з поталими водами біогенними речовинами, і зрушенням рН у сильно лужну сторону.

Хід визначення. Визначення проводять протягом доби після відбору проби без фіксації води. Беруть 100 мл досліджуваної води в попередньо сполоскану тією ж водою колбу, додають 2 краплі метилоранжу і титрують 0,1 н. розчином соляної кислоти до переходу забарвлення із лимонного кольору в апельсиновий.

Розрахунок. Мг • екв. НСО₃/л дорівнює

V_HCl · 1000/V_{H O},

де V_HCl- об’єм розчину соляної кислоти, витрачений на титрування проби води, мл; V_{H O} – об’єм досліджуваної проби води, узятої на титрування, мл; 61 - маса одного еквівалента НСО .

НСО₃ мг/л = n · 1000 · 61/V

*При наявності карбонатної вуглекислоти, що виявляється при визначенні двоокису вуглецю, для розрахунку гідрокарбонатів з кількості 0,1 н HCl, витраченої на титрування проби, віднімають подвоєну кількість мл 0,1 н НС1, що пішли на титрування в тім же об’ємі води СОз при визначенні СО₂.

Реактиви. 1. Розчин соляної кислоти х. ч. 0,1 н. готується з фіксаналу або розведенням водою, вільною від СО₂, до 1 л 8,3 мл концентрованої НС1.

3. Розчин метилоранжу готовлять розчиненням 0,1 г метилового жовтогарячого в 100 мл дистильованої води.

 

Хлориди

Первинними джерелами хлоридів у природних водах є магматичні породи, а також обмін з океаном через атмосферу та взаємодія опадів із ґрунтами. Істотний вплив роблять промислові та господарсько-побутові стічні води. Хлориди мають велику міграційну здатність внаслідок доброї розчинності. У річкових і озерних водах хлориди зустрічаються в кількостях від часток до тисяч міліграмів в 1 л.

Для визначення хлоридів найбільш простий і розповсюджений аргентометричний метод, хоча при невисокому вмісті хлоридів (до 40 мг/л) найбільш точний меркуріметричний.

Якісне визначення хлоридів. До 5 мл проби додають 3 краплі 10%-ного розчину азотнокислого срібла і порівнюють ступінь помутніння розчину.

Візуальна характеристика проби Концентрація хлоридів, мг/л

Опалесценція, слабка каламуть 1-10

Сильна каламуть 10-60

Пластівці, що осаджуються не 50-100

зразу

Білий об’ємистий осад Більше 100

Хід визначення. До 50-100 мл досліджуваної води (залежно від кількості хлоридів) додають 0,5 - 1 мл розчину хромату калію і при безперервному помішуванні титрують розчином азотнокислого срібла до переходу жовто-зеленого кольору в бурий. Одночасно проводять визначення холостої проби. Для встановлення кінцевої крапки титрування доцільно використовувати “свідок”.

Розрахунок. Кількість хлоридів (у мг С1/л) розраховують за формулою

(a₁ - а₂) н · 35,45 · 1000/V,

де а₁ – об’єм розчину азотнокислого срібла, витраченого на титрування проби, мл; а₂ - обсяг розчину азотнокислого срібла, витраченого на титрування холостої проби, мл; н - нормальність розчину азотнокислого срібла; V – об’єм проби, узятої на визначення, мл.

Реактиви. 1. Розчин азотнокислого срібла х. ч. одержують розчиненням у дистильованій воді 8,4937 г AgNО₃, доводячи об’єм до 1 л. Якщо розчин мутний, дають йому відстоятися, а потім сифонірують; зберігають у темній склянці. Бюретки для AgNО₃ зберігають у чорному чохлі, розчин після роботи з бюретки весь зливають.

2. 10%-ный розчин хромату калію готовлять із додаванням AgNO₃ до появи червоно-бурого осаду, який через 1 – 2 доби фільтрують і готують об’єм до мітки.

3. Стандартний розчин NaCl х. ч. 0,65 н. готують розчиненням 2,9221 г хлористого натрію, попередньо прожареного при 500-600 °С до повного видалення вологи; у дистильованій воді доводять об’єм розчину до 1 л. По точному розчині NaCl визначають нормальність AgNO₃: до 15 мл доливають дистильовану воду до 50 мл, додають 0,5 мл розчину хромату калію і титрують розчином азотнокислого срібла до появи осаду бурого кольору. Нормальність азотнокислого срібла визначають за формулою:

h = h₁ (а₁/a₂).

де h₁ - нормальність розчину хлористого натрію; а₁ – об’єм розчину хлористого натрію, мл; а₂ – об’єм розчину азотнокислого срібла, мл (після того як з нього віднята кількість мл азотнокислого срібла, що йде на холосте визначення).

 

Сульфати

Сульфати є одним з найважливіших аніонів поверхневих вод. Надходять сульфати в процесі хімічного вивітрювання й розчинення сірко-містких матеріалів, у результаті життєдіяльності рослинних і тваринних організмів, з підземними стоками. Вміст сульфатних аніонів у воді обмежується порівняно малою розчинністю, але при низьких концентраціях кальцію, а також у присутності сторонніх солей концентрація сульфатів може значно підвищуватися.

При відсутності кисню під дією сульфатредуцируючих бактерій сульфати відновлюють до сірководню. Сульфіди й сірководень у присутності кисню можуть знову окислитися до сульфатів.

Якісне визначення сульфатів. До 1 мл досліджуваної води додають 4-5 краплі НС1 (1:1) і 0,5 мл 10%-ного розчину хлористого барію. По характеру каламуті, що виділяється, і осаду судять про вміст сульфатів і підбирають відповідні об’єми проб для кількісного аналізу.

 

Візуальна характеристика проби Концентрація сульфатів, мг/л

Відсутність каламуті 5

Слабка каламуть, що з’являється 5-10

через кілька хвилин

Слабка каламуть, що з’являється 10-100

відразу

Сильна каламуть, що швидко 100 - 5 00

осідає

 

Турбідиметричне визначення. Метод призначений для аналізу неопалесцентних незабарвлених і слабозабарвлених вод із вмістом сульфатів вище 1 - 2 мг SО₄/л. Зважені й колоїдні речовини видаляють фільтруванням проби. Для усунення впливу гідрокарбонатів пробу нейтралізують розчином НС1. Дj 5 мл досліджуваної води, поміщеної в пробірку із притертою пробкою, додають 1-2 краплі розчину HC1, 5 мл змішаного реактиву s перемішують. Через 40 хв. вимірюють оптичну щільність розчину на ФTК (фіолетовий світлофільтр) у кюветах з товщиною шару 2 см, протиставляючи щільність дистильованої води. Одночасно роблять визначення оптичної щільності досліджуваної води без додавання реактивів, але додавши такий же об’єм дистильованої води. Якщо буде потреба останню віднімають із оптичної щільності проби. Вміст знаходять по калібровочній кривій (у мг SO₄/л). Для побудови калібровочної кривої в мірні колби на 100 мл доливають 0; 1; 2; 3; 5; 10; 20 мл стандартного розчину сульфату калію і доводять об’єм до мітки двічі дистильованою водою. Концентрація цих розчинів відповідно дорівнює 0; 1; 2; 3; 5; 10; 15; 20 мг/л. Роблять визначення, як описано. Калібровочну криву будують, відкладаючи на осі ординат оптичну щільність.

Реактиви. 1. Розчин соляної кислоти х. ч. - і концентровану соляну кислоту змішують із двічі дистильованою водою у співвідношенні 1:1.

2. Змішаний реактив - 100 мл 5 %-ного розчину ВаС1₂ змішують із 300 мл гліколю і 300 мл етилового спирту. Доводять величину рН приблизно до 3 соляною кислотою (1:1) і залишають розчин на 1 - 2 доби.

3. Розчин хлористого барію х, ч. 5 %- ний - 5 г попередньо висушеного при 120°С до постійної маси ВаС1₂ розчиняють двічі дистильованою водою і доводять об’єм розчину в мірній колбі до 100мл.

4. Гліколь СН₂ОН = СН₂ОН х.ч.

5. Етиловий спирт С₂Н₅ОН гідролізної марки “Спирт ректифікат ГОСТ 18300-72”.

6. Стандартні розчини сульфату калію х. ч.:

а) основний розчин із вмістом 1 мг SO₄/л готують розчиненням у двічі дистильованій воді 0,1810 г висушеного при 110°С до постійної маси K₂SО₄ з доведенням об’єму розчину до 1000 мл;

б) робочий розчин, 0,1 мг/мл. 10 мл основного розчину розбавляють двічі дистильованою водою до 100 мл.