VATTENALKALINITET: VAD DET ÄR, BESTÄMNING OCH VIKT - KEMI

Den alkalinitet vatten är dess motstånd mot en förändring i pH på grund av tillsats av sura ämnen eller vätskor. Denna egenskap förväxlas ofta med grundläggande. Tillsatsen av CO ₂ , till exempel, kan orsaka en sänkning av pH (basalitet) utan att ändra alkaliniteten.

I färskt vatten beror alkalinitet främst på bidraget från föreningar som karbonat (CO ₃^2- ), bikarbonat (HCO ₃^- ) och hydroxyl (OH ^- ). I havsvatten, bidraget av bor-hydroxid (BOH ^4- ), silikater (SiO ₄^2- ) och fosfater (PO ₄^3- och HPO ₄^2- måste) tillsättas.

Grundvatten, ett exempel på mycket alkaliskt vatten. Källa: Max Pixel.

Vattenens alkalinitet uttrycks vanligtvis i mEq / L, motsvarande mängden syra som används vid dess titrering: saltsyra eller svavelsyra. Det är också vanligen uttryckt som mg CaCO ₃ / L, eller en del per miljon (ppm), även om andra salter är närvarande.

Detta kännetecken för vatten är vanligtvis associerat med dess hårdhet, eftersom kalcium och magnesiumkarbonater bidrar till alkalinitet. Medan kalcium och magnesium, det vill säga deras metallkatjoner Ca ²⁺ respektive Mg ²⁺ , är de element som ansvarar för hårdheten hos vatten.

Vad är alkaliniteten hos vatten?

Det är vattenens förmåga att neutralisera de sura ämnena som kan införlivas i det och därmed undvika en minskning av dess pH. Denna buffrande verkan beror på närvaron av svaga syror och deras konjugatbas.

Baser kan reagera med syror för att bli elektriskt neutrala, det vill säga oladdade arter.

HCO ₃^- + H ⁺ <=> CO ₂ + H ₂ O

Bikarbonatet (kemisk ekvation ovan) reagerar med vätejonen och blir koldioxid, en oladdad förening. En mol HCO ₃^- representerar en molekvivalent. Under tiden representerar karbonat (CO ₃^2- ) två molekvivalenter.

Grundvatten

Grundvatten bär föreningar från sura regn, inklusive svavelsyra. Närvaron av koldioxid från atmosfären som upplöses i vatten kan också bilda kolsyra.

Syror verkar på kalkstenar som är rika på kalcium och magnesiumkarbonater och orsakar deras upplösning. Detta orsakar ansamling av karbonat och bikarbonat i vattnet, som huvudsakligen är ansvariga för dess alkalitet.

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

Tillsats av en syra (ovan) orsakar en ökning av alkalinitet så länge som mer bikarbonat produceras än vätet som återstod från den tidigare reaktionen.

När alkaliskt grundvatten kommer i kontakt med atmosfären förlorar det koldioxid och karbonat fälls ut, vilket sänker alkaliniteten. En dynamisk jämvikt upprättas sedan mellan atmosfären, vattnet och de kolhaltiga mineralerna.

Under de förhållanden som finns i ytvatten minskar karbonatens bidrag till alkaliniteten och bikarbonat blir den maximala bidragaren till det.

Havsvatten

Förutom karbonat-, bikarbonat- och hydroxyl- och vätejoner bidrar andra föreningar till vattnets alkalitet. Dessa inkluderar borater, fosfater, silikater, konjugerade baser av organiska syror och sulfater.

Anaeroba processer såsom dinitrifikation och sulfatreduktion förekommer i havet och havet, som har ett bidrag på 60% av vattnets alkalitet. Dessa processer förbrukar väte, vilket orsakar en ökning av pH-värdet, i tillägg till ursprungs N ₂ och H ₂ S.

I allmänhet orsakar anaeroba processer en ökning av alkaliniteten. Tvärtom ger aeroba processer en minskning i den. I ytvatten, i närvaro av syre, finns det en process för nedbrytning av organiskt material som transporteras av vattnet.

När det bryter ned, produceras H ⁺ , som transporteras i vattnet, vilket ger en minskning av alkaliniteten.

Miljöföroreningar orsakar bland annat smältning av polarhuven, vilket resulterar i en ökning av havsvolymen. Detta orsakar en utspädning av de föreningar som är ansvariga för havsvattens alkalitet och därför minskas.

Enheter

Vattenalkalinitet rapporteras vanligtvis som mg CaCO ₃ / L, även om kalciumkarbonat inte är den enda närvarande föreningen, och inte heller den enda bidragaren till vattenalkalinitet. Det mg / I av karbonat kan omvandlas till mEq / L genom att dividera med 50 (ungefärlig ekvivalentvikt av CaCO ₃ ).

Bestämning

Det bestäms genom att titrera baserna som finns i vatten med en stark syra. De mest använda syrorna är 0,1 N saltsyra och 0,02 N svavelsyra.

50 ml av det vatten som ska titreras mäts i en volumetrisk kolv och placerar den volymen vatten i en 250 ml Erlenmeyer-kolv. Ofta används en blandning av indikatorer, vanligtvis fenolftalin och metylorange. Syran placeras i en burett och hälles droppe för droppe i vattnet som titreras.

Om vattenets alkalinitet är större än 9,6 i början av titreringen med syran, kommer en variation i färgning som kan hänföras till fenolftalin inte observeras. Sedan, när pH sjunker mellan 9,6 och 8,0, kommer utseendet på en vinbärfärg att observeras, vilket försvinner när pH sjunker från 8,0 under titreringen.

Steg av examen

Under det första steget titreras karbonatet, en reaktion som beskrivs i följande ekvation:

CO ₃^2- + H ₃ O ⁺ <=> HCO ₃^- + H ₂ O

När syran fortsätter att tillsättas under titreringen blir färgen på den titrerade lösningen orange på grund av den förändring som metylorange genomgår, vilket indikerar att karbonatet bildas och de andra baserna har förbrukats totalt.

I det sista steget återstår endast kolsyra:

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

Detta inträffar vid pH 4,3 - 4,5, kallad CO ₂ -ekvivalenspunkten . Detta är den befintliga föreningen och vattenets alkalinitet blir "noll". Om vattnet värms, kommer det att finnas bubbling av CO ₂ från nedbrytningen av H ₂ CO ₃ .

Volymen syra som krävs för att nå ekvivalenspunkten för CO ₂ är ett mått på den totala alkaliniteten i vattnet.

Betydelse

Förekomsten av vattnets alkalitet är en mekanism för att skydda miljön för att begränsa de skador som kan orsakas på vattenlevande flora och fauna, genom tillströmningen av avloppsvatten eller sura regn som kan modifiera pH-värdet där de bor.

Korallrev skadas allvarligt av en ökning av havets surhet. Vattnets alkalinitet begränsar omfattningen av denna skadliga verkan, neutraliserar överskottssyra och tillåter upprätthållande av ett pH-förenligt med liv.

Det har uppskattats att vattenets alkalitet måste ha ett minimivärde av 20 mg som CaCO ₃ / L, en gräns för att garantera upprätthållandet av vattenlevande liv.

Kunskap om vattenets alkalitetsvärde kan ge vägledning om mängden natrium- eller kaliumkarbonat och kalk som krävs för utfällning av kalcium som karbonat när vattenhårdheten reduceras.

referenser

Day, RA och Underwood, AL (1989). Kvantitativ analytisk kemi. 5 ^ta upplagan. Redaktionell Prentice-Hall Hispanoamericana, SA
Wikipedia. (2019). Alkalitet av vatten. Återställd från: es.wikipedia.org
Mr. Brian Oram. (2014). Rollen för Alkalinity Citizen Monitoring. Återställs från: water-research.net
Sanitetstjänsternas nationella övervakning. (Sf). vattenanalys: alkalinitet. . Återställd från: bvsper.paho.org
Bonilla Alvaro. (2017). Vattenens alkalinitet och dess effekt på underlag. Återställd från: intagri.com
Goyenola Guillermo. (2007). Bestämning av total alkalinitet. . Återställd från: imasd.fcien.edu.uy

VATTENALKALINITET: VAD DET ÄR, BESTÄMNING OCH VIKT - KEMI - 2025