Alkalnost vode je otpornost na promjene u pH zbog dodavanja kiselih tvari ili tekućine. Ova se karakteristika često brka s osnovnošću. Primjerice, dodavanje CO 2 može uzrokovati pad pH (bazične) bez promjene alkalnosti.
U slatkoj vodi alkalnost je uglavnom zbog doprinosa spojeva poput karbonata (CO 3 2-), bikarbonata (HCO 3 -) i hidroksila (OH -). U morsku vodu mora se dodati doprinos bora hidroksida (BOH 4-), silikata (SiO 4 2-) i fosfata (PO 4 3- i HPO 4 2-).
Podzemne vode, primjer visoko alkalne vode. Izvor: Max Pixel.
Alkalnost vode obično se izražava u mEq / L, što odgovara količini kiseline koja se koristi za njezino titranje: klorovodična ili sumporna. Obično se izražava i u mg CaCO 3 / L ili u dijelu na milijun (ppm), čak i ako su prisutne druge soli.
Ova karakteristika vode obično je povezana s njegovom tvrdoćom, jer kalcijevi i magnezijevi karbonati doprinose lužini. Dok su kalcij i magnezij, tj. Njihovi kationi metala Ca 2+ i Mg 2+, elementi su odgovorni za tvrdoću vode.
Koja je alkalnost vode?
To je sposobnost vode da neutralizira kisele tvari koje se mogu ugraditi u nju, čime se izbjegava pad njezinog pH. To puferiranje djeluje zbog prisutnosti slabih kiselina i njihovih konjugiranih baza.
Baze mogu reagirati s kiselinama da postanu električno neutralne, odnosno neispranjene vrste.
HCO 3 - + H + <=> CO 2 + H 2 O
Bikarbonat (gore navedena kemijska jednadžba) reagira s vodikovim ionom da postane ugljični dioksid, neispunjeni spoj. Jedan mol HCO 3 - predstavlja molarni ekvivalent. U međuvremenu, karbonat (CO 3 2-) predstavlja dva molarna ekvivalenta.
podzemna voda
Podzemna voda nosi spojeve iz kiselih kiša, uključujući sumpornu kiselinu. Prisutnost ugljičnog dioksida iz atmosfere koja se otapa u vodi također može tvoriti ugljičnu kiselinu.
Kiseline djeluju na vapnenačke stijene, bogate kalcijevim i magnezijevim karbonatima, izazivajući njihovo otapanje. To uzrokuje nakupljanje karbonata i bikarbonata u vodi, koji su uglavnom odgovorni za njegovu lužinu.
2 CaCO 3 + H 2 SO 4 → 2 Ca 2+ + 2HCO 3 - + SO 4 2-
Dodavanje kiseline (gore) uzrokuje povećanje alkalnosti sve dok se proizvede više bikarbonata od vodika preostalog iz prethodne reakcije.
Kada alkalna podzemna voda dođe u kontakt s atmosferom, ona gubi ugljični dioksid i karbonatne precipitate, što smanjuje lužinu. Tada se uspostavlja dinamička ravnoteža između atmosfere, vode i ugljičnih minerala.
U uvjetima koji postoje u površinskim vodama doprinos karbonata u alkalnosti opada, a bikarbonat mu maksimalno pridonosi.
Morska voda
Pored karbonatnih, bikarbonatnih, hidroksilnih i vodikovih iona, drugi spojevi doprinose alkalnosti vode. Tu se uključuju borati, fosfati, silikati, konjugirane baze organskih kiselina i sulfata.
U oceanu i moru događaju se anaerobni procesi poput dinitrifikacije i redukcije sulfata, koji doprinose 60% alkalnosti vode. Ovi postupci troše vodik, uzrokujući povećanje pH, pored N podrijetlom 2 i H 2 S.
Općenito, anaerobni procesi uzrokuju porast alkalnosti. Naprotiv, aerobni procesi stvaraju smanjenje u njemu. U površinskim vodama, u prisutnosti kisika, dolazi do procesa razgradnje organskih tvari koje prenosi voda.
Kako se razgrađuje, stvara se H +, koji se prenosi u vodu, stvarajući smanjenje alkalnosti.
Zagađenje okoliša uzrokuje, između ostalih posljedica, i otapanje polarne kape, što rezultira povećanjem količine morske vode. To uzrokuje razrjeđivanje spojeva odgovornih za alkalnost morske vode, a time i smanjenje.
Jedinice
Alkalnost vode obično se navodi kao mg CaCO 3 / L, iako kalcijev karbonat nije jedini prisutan spoj, niti jedini doprinosi alkalnosti vode. Mg / L karbonata može se pretvoriti u mEq / L dijeljenjem na 50 (približno ekvivalentna težina CaCO 3).
odlučnost
Određuje se titranjem baza prisutnih u vodi jakom kiselinom. Najviše se koriste kiseline 0,1 N klorovodične i 0,02 N sumporne.
50 ml vode koja se titrira mjeri se u volumetrijsku tikvicu, te se taj volumen vode stavi u 250 ml tikvicu Erlenmeyer. Često se koristi mješavina pokazatelja, najčešće fenoftalein i metil narančasta. Kiselina se stavi u biret i kap po kap ulije u vodu koja se titrira.
Ako je alkalnost vode na početku titracije s kiselinom veća od 9,6, neće se primijetiti varijacija obojenja koja se može pripisati fenoftaleinu. Zatim, kada pH padne između 9,6 i 8,0, uočit će se boja ribizle koja nestaje kada pH padne s 8,0 tijekom titracije.
Stupnjevi stupnja
Tijekom prve faze, karbonat se titrira, reakcija navedena u sljedećoj jednadžbi:
CO 3 2- + H 3 O + <=> HCO 3 - + H 2 O
Kako se kiselina nastavlja dodavati tijekom titriranja, boja titrirane otopine postaje narančasta zbog promjene koja je podvrgnuta metil naranči, što ukazuje da su karbonatni oblici i ostale baze potpuno potrošene.
U završnoj fazi ostaje samo ugljična kiselina:
HCO 3 - + H 3 O + <=> H 2 CO 3 + H 2 O
To se događa pri pH 4,3 - 4,5, zvanoj točki ekvivalencije CO 2. To je postojeći spoj i alkalnost vode postaje "nula". Ako se zagrijava voda, bit će mjehurića CO 2 iz razgradnje H 2 CO 3.
Volumen kiseline potreban za postizanje točke ekvivalencije za CO 2 je mjera ukupne alkalnosti vode.
Važnost
Postojanje alkalnosti vode mehanizam je zaštite okoliša radi ograničavanja štete koju vodenoj flori i fauni može prouzrokovati priliv otpadnih voda ili kiselih kiša sposobnih mijenjati pH gdje žive.
Povećavanjem kiselosti morske vode ozbiljno su oštećeni koraljni grebeni. Alkalnost vode ograničava opseg ovog štetnog djelovanja, neutralizirajući višak kiselosti i omogućava održavanje pH koji je kompatibilan sa životom.
Procijenjeno je da alkalnost vode mora imati minimalnu vrijednost od 20 mg kao CaCO 3 / L, što je granica koja jamči održavanje vodenog života.
Poznavanje alkalne vrijednosti vode može dati smjernice o količini natrijevog ili kalijevog karbonata i vapna potrebnih za taloženje kalcija kao karbonata kada je tvrdoća vode smanjena.
Reference
- Day, RA i Underwood, AL (1989). Kvantitativna analitička kemija. 5 ta izdanje. Uredništvo Prentice-Hall Hispanoamericana, SA
- Wikipedia. (2019). Alkalnost vode. Oporavilo sa: es.wikipedia.org
- Gospodine Brian Oram. (2014). Uloga nadgledanja alkalnosti građana. Oporavilo od: water-research.net
- Nacionalna nadzornost sanitarnih službi. (SF). analiza vode: alkalnost., Oporavilo sa: bvsper.paho.org
- Bonilla Alvaro. (2017). Alkalnost vode i njezin utjecaj na supstrate. Oporavilo od: intagri.com
- Goyenola Guillermo. (2007). Određivanje ukupne alkalnosti., Oporavak od: imasd.fcien.edu.uy