Alkalnost vode je upor enak ki nasprotuje spremembo pH zaradi dodatka kislih snovi ali tekočin. Ta značilnost je pogosto zamenjena z osnovnostjo. Na primer dodajanje CO 2 lahko povzroči znižanje pH (bazičnost) brez spreminjanja alkalnosti.
V sladki vodi je alkalnost predvsem posledica prispevka spojin, kot so karbonat (CO 3 2- ), bikarbonat (HCO 3 - ) in hidroksil (OH - ). V morsko vodo je treba dodati prispevek borovega hidroksida (BOH 4- ), silikatov (SiO 4 2- ) in fosfatov (PO 4 3- in HPO 4 2- ).
Podzemna voda, primer zelo alkalne vode. Vir: Max Pixel.
Alkalnost vode je ponavadi izražena v mEq / L, kar ustreza količini kisline, uporabljene pri njeni titraciji: klorovodikova ali žveplova. Običajno se izrazi tudi v mg CaCO 3 / L ali v deležu na milijon (ppm), tudi če so prisotne druge soli.
Ta značilnost vode je ponavadi povezana z njeno trdoto, saj kalcijevi in magnezijevi karbonati prispevajo k alkalnosti. Medtem ko sta kalcij in magnezij, to je njuna kovinska kationa Ca 2+ in Mg 2+ , odgovorna za trdoto vode.
Kakšna je alkalnost vode?
Zmožnost vode, da nevtralizira kisle snovi, ki se lahko vgradijo vanj, s čimer se izogne znižanju pH. To pufersko delovanje je posledica prisotnosti šibkih kislin in njihovih konjugacijskih baz.
Baze lahko reagirajo s kislinami, da postanejo električno nevtralne, torej nezapolnjene vrste.
HCO 3 - + H + <=> CO 2 + H 2 O
Soda bikarbonat (zgoraj navedena kemijska enačba) reagira z vodikovim ionom in postane ogljikov dioksid, nepolnjena spojina. En mol HCO 3 - predstavlja molarni ekvivalent. Medtem karbonat (CO 3 2- ) predstavlja dva molarna ekvivalenta.
Podzemna voda
Podzemna voda nosi spojine iz kislih dežev, vključno z žveplovo kislino. Prisotnost ogljikovega dioksida iz atmosfere, ki se raztopi v vodi, lahko tvori tudi ogljikovo kislino.
Kisline delujejo na apnenčaste kamnine, bogate s kalcijevim in magnezijevim karbonatom, kar povzroča njihovo raztapljanje. To povzroči kopičenje karbonata in bikarbonata v vodi, ki sta odgovorna predvsem za njegovo alkalnost.
2 CaCO 3 + H 2 SO 4 → 2 Ca 2+ + 2HCO 3 - + SO 4 2-
Dodajanje kisline (zgoraj) povzroči povečanje alkalnosti, dokler nastane več bikarbonata kot vodik, ki je ostal iz prejšnje reakcije.
Ko alkalna podzemna voda pride v stik z atmosfero, izgubi ogljikov dioksid in oborine karbonata, kar znižuje alkalnost. Nato se vzpostavi dinamično ravnotežje med atmosfero, vodo in ogljikovimi minerali.
Pod pogoji, ki obstajajo v površinskih vodah, se prispevek karbonata k alkalnosti zmanjša, bikarbonat pa največ prispeva k njemu.
Morska voda
Druge spojine poleg karbonatnih, bikarbonatnih ter hidroksilnih in vodikovih ionov prispevajo k alkalnosti vode. Sem spadajo borati, fosfati, silikati, konjugirane baze organskih kislin in sulfatov.
V oceanu in morju se pojavljajo anaerobni procesi, kot so dinitrifikacija in redukcija sulfata, ki prispevajo 60% alkalnosti vode. Ti procesi porabijo vodik, kar povzroči povečanje pH, poleg poreklom N 2 in H 2 S.
Na splošno anaerobni procesi povzročajo povečanje alkalnosti. Nasprotno, aerobni procesi povzročajo zmanjšanje le-tega. V površinskih vodah ob prisotnosti kisika pride do razgradnje organskih snovi, ki jih prenaša voda.
Ko se razgradi, nastane H + , ki se prenaša v vodo, kar povzroči zmanjšanje alkalnosti.
Onesnaževanje okolja med drugim povzroča taljenje polarne kape, kar ima za posledico povečanje količine morske vode. To povzroči redčenje spojin, odgovornih za alkalnost morske vode, in s tem njeno zmanjšanje.
Enote
O vodni alkalnosti se običajno poroča kot mg CaCO 3 / L, čeprav kalcijev karbonat ni edina prisotna spojina, prav tako ne edini, ki prispeva k vodni alkalnosti. Mg / L karbonata se lahko pretvori v mEq / L z deljenjem na 50 (približno ekvivalentna teža CaCO 3 ).
Odločnost
Določimo ga s titriranjem baz, prisotnih v vodi, z močno kislino. Najbolj uporabljene kisline so 0,1 N klorovodikova in 0,02 N žveplova.
50 ml vode, ki jo je treba titrirati, se izmeri v prostorninski bučki, pri čemer se ta prostornina postavi v 250 ml bučko. Pogosto se uporablja mešanica indikatorjev, običajno fenoftalein in metil pomaranča. Kislina je nameščena v bireti in kapljica kapljica se kaplja po vodi v titrirano vodo.
Če je alkalnost vode na začetku titracije s kislino večja od 9,6, razlike v obarvanosti, ki jih je mogoče pripisati fenoftaleinu, ne bomo opazili. Potem, ko se pH zmanjša med 9,6 in 8,0, opazimo pojav riberove barve, ki izgine, ko pH med titracijo pade z 8,0.
Stopnje stopnje
V prvi fazi se karbonat titrira, reakcija je opisana v naslednji enačbi:
CO 3 2- + H 3 O + <=> HCO 3 - + H 2 O
Ker se med titracijo še naprej dodaja kislina, se barva titrirane raztopine obarva oranžno zaradi spremembe, ki jo je metil oranž podvrgel, kar kaže na to, da so karbonatne oblike in druge baze popolnoma porabljene.
V končni fazi ostane le ogljikova kislina:
HCO 3 - + H 3 O + <=> H 2 CO 3 + H 2 O
To se zgodi pri pH 4,3 - 4,5, ki se imenuje točka enakovrednosti CO 2 . To je obstoječa spojina in alkalnost vode postane "nič". Če se voda segreje, bo nastala mehurčkov CO 2 pri razpadanju H 2 CO 3 .
Količina kisline, potrebna za dosego točke enakovrednosti za CO 2, je merilo celotne alkalnosti vode.
Pomen
Obstoj alkalnosti vode je mehanizem varovanja okolja za omejitev škode, ki jo lahko povzroči vodni rastlinski in živalski svet zaradi vdora odpadne vode ali kislih dežev, ki lahko spreminjajo pH, kjer živijo.
Povečanje kislosti morske vode resno poškoduje koralne grebene. Alkalnost vode omejuje obseg tega škodljivega delovanja, nevtralizira odvečno kislost in omogoča vzdrževanje pH, združljivega z življenjem.
Ocenjeno je bilo, da mora imeti alkalnost vode najmanjšo vrednost 20 mg kot CaCO 3 / L, kar je meja za zagotavljanje vzdrževanja vodnega življenja.
Poznavanje vrednosti alkalnosti vode lahko daje smernice o količini natrijevega ali kalijevega karbonata in apna, ki sta potrebna za obarjanje kalcija kot karbonata, ko se zmanjša trdota vode.
Reference
- Day, RA in Underwood, AL (1989). Kvantitativna analitična kemija. 5 ta izdaja. Uredništvo Prentice-Hall Hispanoamericana, SA
- Wikipedija. (2019). Alkalnost vode. Pridobljeno: es.wikipedia.org
- G. Brian Oram. (2014). Vloga spremljanja državljanov alkalnosti. Pridobljeno: water-research.net
- Nacionalna nadzornost sanitarnih storitev. (sf). analiza vode: alkalnost. . Pridobljeno: bvsper.paho.org
- Bonilla Alvaro. (2017). Alkalnost vode in njen vpliv na podlage. Pridobljeno: intagri.com
- Goyenola Guillermo. (2007). Določitev skupne alkalnosti. . Pridobljeno: imasd.fcien.edu.uy