Vandens šarmingumas yra jo atsparumas pH pokyčiams, pridedant rūgščių medžiagų ar skysčių. Ši savybė dažnai painiojama su pagrindiškumu. Pvz., Pridėjus CO 2 , pH (baziškumas) gali sumažėti nepakeičiant šarmingumo.
Gėlame vandenyje šarmingumą daugiausia lemia junginiai, tokie kaip karbonatas (CO 3 2- ), bikarbonatas (HCO 3 - ) ir hidroksilis (OH - ). Jūros vandenyje reikia pridėti boro hidroksido (BOH 4 ), silikatų (SiO 4 2 ) ir fosfatų (PO 4 3 ir HPO 4 2 ).
Požeminis vanduo - labai šarminio vandens pavyzdys. Šaltinis: „Max Pixel“.
Vandens šarmingumas paprastai išreiškiamas mEq / L, atitinkančiu titruojant sunaudotos rūgšties kiekį: druskos arba sieros. Paprastai jis taip pat išreiškiamas CaCO 3 mg / l arba milijono dalimi (ppm), net jei yra kitų druskų.
Ši vandens savybė paprastai siejama su jo kietumu, nes kalcio ir magnio karbonatai prisideda prie šarmingumo. Kalcis ir magnis, ty jų metalų katijonai atitinkamai Ca 2+ ir Mg 2+ , yra elementai, atsakingi už vandens kietumą.
Koks yra vandens šarmingumas?
Tai vandens gebėjimas neutralizuoti rūgščias medžiagas, kurios gali būti į jį įtrauktos, tokiu būdu išvengiant jo pH sumažėjimo. Šis buferinis veiksmas vyksta dėl silpnų rūgščių ir jų konjuguotų bazių buvimo.
Bazės gali reaguoti su rūgštimis ir tapti elektriškai neutralios, tai yra, neįkrautos rūšys.
HCO 3 - + H + <=> CO 2 + H 2 O
Bikarbonatas (aukščiau pateikta cheminė lygtis) reaguoja su vandenilio jonu ir virsta anglies dioksidu, neįkrautu junginiu. Vienas molis HCO 3 - reiškia molinį ekvivalentą. Tuo tarpu karbonatas (CO 3 2- ) reiškia du molinius ekvivalentus.
Požeminis vanduo
Požeminiame vandenyje yra rūgščių lietaus junginių, įskaitant sieros rūgštį. Vandenyje tirpstantis anglies dioksidas iš atmosferos taip pat gali sudaryti angliarūgštę.
Rūgštys veikia kalkakmenio uolienas, turinčias daug kalcio ir magnio karbonatų, sukeldamos jų tirpimą. Tai sukelia karbonato ir bikarbonato kaupimąsi vandenyje, kurie daugiausia yra atsakingi už jo šarmingumą.
2 CaCO 3 + H 2 SO 4 → 2 Ca 2+ + 2HCO 3 - + SO 4 2
Pridėjus rūgšties (aukščiau), padidėja šarmingumas, jei susidaro daugiau bikarbonato nei vandenilis, likęs po ankstesnės reakcijos.
Kai šarminis požeminis vanduo liečiasi su atmosfera, jis netenka anglies dioksido, o nuosėdos išmeta karbonatą, kuris sumažina šarmingumą. Tuomet susidaro dinaminė pusiausvyra tarp atmosferos, vandens ir anglinių mineralų.
Paviršinių vandenų sąlygomis karbonato indėlis į šarmingumą mažėja, o bikarbonatas tampa didžiausiu indėliu į jį.
Jūros vanduo
Be karbonato, bikarbonato, hidroksilo ir vandenilio jonų, kiti junginiai prisideda prie vandens šarmingumo. Tai apima boratus, fosfatus, silikatus, konjuguotas organinių rūgščių bazes ir sulfatus.
Anaerobiniai procesai, tokie kaip dinitrifikacija ir sulfato redukcija, vyksta vandenyne ir jūroje, kurie sudaro 60% vandens šarmingumo. Šie procesai vartoti vandenilį, tokiu būdu sukeliant, o pH padidinimą, be to, kilmės N 2 ir H 2 S.
Apskritai, dėl anaerobinių procesų padidėja šarmingumas. Aerobiniai procesai, priešingai, sukelia jo sumažėjimą. Paviršiniuose vandenyse, esant deguoniui, vyksta organinių medžiagų, kurias nešioja vanduo, skaidymas.
Skildamas susidaro H + , kuris patenka į vandenį ir sumažėja šarmingumas.
Aplinkos tarša, be kitų pasekmių, ištirpsta poliariniu dangteliu, dėl kurio padidėja jūros vandens tūris. Tai sukelia junginių, atsakingų už jūros vandens šarmingumą, praskiedimą, todėl jo sumažėjimas.
Vienetai
Vandens šarmingumas paprastai nurodomas kaip CaCO 3 / l mg , nors kalcio karbonatas nėra vienintelis esantis junginys ir jis nėra vienintelis vandens šarmingumo veiksnys. Karbonato mg / l galima konvertuoti į mEq / L dalijant iš 50 (apytikslis ekvivalentinis CaCO 3 svoris ).
Nustatymas
Jis nustatomas titruojant vandenyje esančias bazes stipria rūgštimi. Labiausiai naudojamos rūgštys yra 0,1 N druskos ir 0,02 N sieros.
50 ml titruojamo vandens matuojama matavimo kolboje, įpilant tą tūrį vandens į 250 ml Erlenmejerio kolbą. Dažnai naudojamas indikatorių mišinys, dažniausiai fenolftaleinas ir metiloranžinis. Rūgštis dedama į biuretę ir po lašą pilama į titruojamą vandenį.
Jei titravimo su rūgštimi pradžioje vandens šarmingumas yra didesnis nei 9,6, fenolftaleino spalvos pokyčiai nebus pastebimi. Tada, kai pH sumažėja tarp 9,6 ir 8,0, bus pastebima serbentų spalva, kuri titravimo metu išnyks, kai pH sumažės nuo 8,0.
Laipsniai
Pirmame etape karbonatas titruojamas, reakcija aprašyta šioje lygtyje:
CO 3 2- + H 3 O + <=> HCO 3 - + H 2 O
Titruojant ir toliau pridedama rūgšties, titruoto tirpalo spalva tampa oranžinė dėl metiloranžinio pasikeitimo, tai rodo, kad karbonatas ir kitos bazės yra visiškai sunaudotos.
Paskutiniame etape lieka tik angliarūgštė:
HCO 3 - + H 3 O + <=> H 2 CO 3 + H 2 O
Tai įvyksta esant pH 4,3 - 4,5, vadinamam CO 2 ekvivalento tašku . Tai yra esamas junginys ir vandens šarmingumas tampa „nulis“. Jei vanduo yra kaitinamas, bus oro burbuliukų CO 2 iš H skilimo 2 CO 3 .
Rūgšties tūris, reikalingas pasiekti CO 2 ekvivalento tašką, yra bendro vandens šarmingumo matas.
Svarba
Vandens šarmingumas yra aplinkos apsaugos mechanizmas, siekiant apriboti žalą, kurią vandens florai ir faunai gali sukelti nuotekų ar rūgščių lietaus antplūdis, galintis pakeisti pH ten, kur jie gyvena.
Koralų rifams didelę žalą daro padidėjęs jūros vandens rūgštingumas. Vandens šarmingumas riboja šio žalingo poveikio mastą, neutralizuodamas perteklinį rūgštingumą ir leidžiantis išlaikyti pH, suderinamą su gyvybe.
Apskaičiuota, kad vandens šarmingumas turi būti ne mažesnis kaip 20 mg, skaičiuojant CaCO 3 / L, - tai riba, užtikrinanti vandens gyvūnijos palaikymą.
Žinios apie vandens šarmingumo vertę gali padėti nustatyti natrio ar kalio karbonato ir kalkių kiekį, reikalingą kalcio nuosėdoms kaip karbonatui sumažinti, kai sumažėja vandens kietumas.
Nuorodos
- Day, RA ir Underwood, AL (1989). Kiekybinė analitinė chemija. 5 ta leidimas. Redakcija „Prentice-Hall Hispanoamericana“, SA
- Vikipedija. (2019 m.). Vandens šarmingumas. Atkurta iš: es.wikipedia.org
- Ponas Brianas Oramas. (2014). Šarmingumo piliečių stebėsenos vaidmuo. Atkurta iš: water-research.net
- Nacionalinė sanitarijos tarnybų priežiūra. (sf). vandens analizė: šarmingumas. . Atkurta iš: bvsper.paho.org
- Bonilla Alvaro. (2017). Vandens šarmingumas ir jo poveikis substratams. Atkurta iš: intagri.com
- Goyenola Guillermo. (2007). Bendro šarmingumo nustatymas. . Atkurta iš: imasd.fcien.edu.uy