ZASADOWOŚĆ WODY: CO TO JEST, DETERMINACJA I ZNACZENIE - CHEMIA - 2025

Zasadowość wody jest jej odporność na zmiany pH w wyniku dodania substancji kwaśnych lub cieczy. Ta cecha jest często mylona z zasadowością. Na przykład dodatek CO ₂ może spowodować obniżenie pH (zasadowości) bez zmiany zasadowości.

W wodzie słodkiej zasadowość wynika głównie z udziału takich związków, jak węglan (CO ₃ ^2- ), wodorowęglan (HCO ₃ ^- ) i hydroksyl (OH ^- ). W wodzie morskiej należy dodać wodorotlenek boru (BOH ^4- ), krzemiany (SiO ₄ ^2- ) i fosforany (PO ₄ ^3- i HPO ₄ ^2- ).

Wody gruntowe, przykład wody silnie zasadowej. Źródło: Max Pixel.

Zasadowość wody jest zwykle wyrażana w mEq / l, co odpowiada ilości kwasu użytego do jej miareczkowania: chlorowodorowego lub siarkowego. Zwykle jest również wyrażany jako mg CaCO ₃ / l lub część na milion (ppm), nawet jeśli obecne są inne sole.

Ta cecha wody jest zwykle związana z jej twardością, ponieważ węglany wapnia i magnezu przyczyniają się do zasadowości. Natomiast wapń i magnez, czyli ich kationy metali odpowiednio Ca ²⁺ i Mg ²⁺ , są pierwiastkami odpowiedzialnymi za twardość wody.

Jaka jest zasadowość wody?

Jest to zdolność wody do neutralizacji kwaśnych substancji, które mogą się do niej włączyć, unikając w ten sposób obniżenia jej pH. To działanie buforujące jest spowodowane obecnością słabych kwasów i ich sprzężonych zasad.

Zasady mogą reagować z kwasami, aby stać się elektrycznie obojętnymi, czyli nienaładowanymi.

HCO ₃ ^- + H ⁺ <=> CO ₂ + H ₂ O

Wodorowęglan (powyższe równanie chemiczne) reaguje z jonem wodoru, tworząc dwutlenek węgla, nienaładowany związek. Jeden mol HCO ₃ ^- stanowi równoważnik molowy. Tymczasem węglan (CO ₃ ^2- ) stanowi dwa równoważniki molowe.

Wody gruntowe

Wody gruntowe przenoszą związki z kwaśnych deszczy, w tym kwas siarkowy. Obecność dwutlenku węgla z atmosfery, który rozpuszcza się w wodzie, może również tworzyć kwas węglowy.

Kwasy działają na skały wapienne, bogate w węglany wapnia i magnezu, powodując ich rozpuszczanie. Powoduje to gromadzenie się w wodzie węglanów i wodorowęglanów, które są głównie odpowiedzialne za jej zasadowość.

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

Dodanie kwasu (powyżej) powoduje wzrost zasadowości, o ile wytwarza się więcej wodorowęglanu niż wodoru pozostałego z poprzedniej reakcji.

Kiedy alkaliczna woda gruntowa wchodzi w kontakt z atmosferą, traci dwutlenek węgla i wytrąca się węglan, co obniża zasadowość. Następnie ustala się dynamiczną równowagę między atmosferą, wodą i minerałami zawierającymi węgiel.

W warunkach panujących w wodach powierzchniowych, udział węglanów w zasadowości maleje, a wodorowęglan staje się największym jego udziałem.

Woda morska

Oprócz jonów węglanowych, wodorowęglanowych oraz jonów hydroksylowych i wodorowych inne związki przyczyniają się do alkaliczności wody. Należą do nich borany, fosforany, krzemiany, sprzężone zasady kwasów organicznych i siarczany.

Procesy beztlenowe, takie jak dinitryfikacja i redukcja siarczanów, zachodzą w oceanie i morzu, które mają 60% udział w zasadowości wody. Procesy te zużywają wodór, powodując w ten sposób wzrost pH, oprócz pochodzącego N ₂ i H ₂ S.

Ogólnie procesy beztlenowe powodują wzrost zasadowości. Wręcz przeciwnie, procesy tlenowe powodują jego spadek. W wodach powierzchniowych w obecności tlenu zachodzi proces degradacji niesionej przez wodę materii organicznej.

Podczas degradacji powstaje H ⁺ , który jest przenoszony do wody, powodując spadek zasadowości.

Zanieczyszczenie środowiska powoduje między innymi topnienie czapy polarnej, co skutkuje wzrostem ilości wody morskiej. Powoduje to rozcieńczanie związków odpowiedzialnych za zasadowość wody morskiej, a tym samym jej spadek.

Jednostki

Zasadowość wody jest zwykle podawana w mg CaCO ₃ / l, chociaż węglan wapnia nie jest jedynym obecnym związkiem, ani nie jest jedynym czynnikiem przyczyniającym się do zasadowości wody. Mg / l węglanu można przeliczyć na mEq / l, dzieląc przez 50 (przybliżona masa równoważna CaCO ₃ ).

Determinacja

Ustala się to poprzez miareczkowanie zasad obecnych w wodzie mocnym kwasem. Najczęściej używane kwasy to 0,1 N kwas solny i 0,02 N siarkowy.

50 ml wody do miareczkowania odmierza się w kolbie miarowej, umieszczając tę ​​objętość wody w 250 ml kolbie Erlenmeyera. Często stosowana jest mieszanina wskaźników, zwykle fenoloftaleina i oranż metylowy. Kwas umieszcza się w biurecie i wlewa kropla po kropli do miareczkowanej wody.

Jeśli zasadowość wody jest większa niż 9,6 na początku miareczkowania kwasem, nie można zaobserwować zmiany zabarwienia związanej z fenoloftaleiną. Następnie, gdy pH spadnie między 9,6 a 8,0, zostanie zaobserwowany kolor porzeczki, który znika, gdy pH spadnie z 8,0 podczas miareczkowania.

Etapy studiów

W pierwszym etapie miareczkuje się węglan, co jest reakcją opisaną następującym równaniem:

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

W miarę dodawania kwasu podczas miareczkowania, kolor miareczkowanego roztworu zmienia się na pomarańczowy z powodu zmiany, której podlega oranż metylowy, co wskazuje, że powstające węglany i inne zasady zostały całkowicie zużyte.

W końcowym etapie pozostaje tylko kwas węglowy:

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

Dzieje się to przy pH 4,3 - 4,5, zwanym punktem równoważności CO ₂ . To jest istniejący związek i zasadowość wody osiąga wartość „zero”. Jeśli woda zostanie podgrzana, nastąpi bulgotanie CO ₂ z rozkładu H ₂ CO ₃ .

Objętość kwasu wymagana do osiągnięcia punktu równoważnikowego dla CO ₂ jest miarą całkowitej zasadowości wody.

Znaczenie

Istnienie zasadowości wody jest mechanizmem ochrony środowiska mającym na celu ograniczenie szkód, jakie mogą wyrządzić faunie i florze wodnej napływ ścieków lub kwaśne deszcze, które mogą zmienić pH w miejscu ich zamieszkania.

Rafy koralowe są poważnie niszczone przez wzrost kwasowości wody morskiej. Zasadowość wody ogranicza zasięg tego szkodliwego działania, neutralizując nadmierną kwasowość i umożliwiając utrzymanie pH zgodnego z życiem.

Oszacowano, że zasadowość wody musi mieć minimalną wartość 20 mg CaCO ₃ / L, co jest wartością graniczną gwarantującą utrzymanie organizmów wodnych.

Znajomość wartości alkaliczności wody może dostarczyć wskazówek dotyczących ilości węglanu sodu lub potasu i wapna potrzebnych do wytrącenia wapnia w postaci węglanu, gdy twardość wody jest obniżona.

Bibliografia

1. Day, RA i Underwood, AL (1989). Ilościowa chemia analityczna. Wydanie 5 ^ta . Od redakcji Prentice-Hall Hispanoamericana, SA
2. Wikipedia. (2019). Alkaliczność wody. Odzyskane z: es.wikipedia.org
3. Panie Brian Oram. (2014). Rola monitorowania zasadowości obywateli. Odzyskany z: water-research.net
4. Krajowy nadzór służb sanitarnych. (sf). analiza wody: zasadowość. . Odzyskany z: bvsper.paho.org
5. Bonilla Alvaro. (2017). Zasadowość wody i jej wpływ na podłoża. Odzyskany z: intagri.com
6. Goyenola Guillermo. (2007). Oznaczanie całkowitej zasadowości. . Odzyskany z: imasd.fcien.edu.uy