Ūdens sārmainība ir tā izturība pret pH izmaiņām, ko rada skābu vielu vai šķidrumu pievienošana. Šī īpašība bieži tiek sajaukta ar pamatīgumu. Piemēram, pievienojot CO 2 , var samazināties pH (bāziskums), nemainot sārmainību.
Saldā ūdenī sārmainība galvenokārt ir saistīta ar tādu savienojumu kā karbonāts (CO 3 2- ), bikarbonāts (HCO 3 - ) un hidroksil (OH - ) devumu . Jūras ūdenī jāpievieno bora hidroksīda (BOH 4 ), silikātu (SiO 4 2 ) un fosfātu (PO 4 3 un HPO 4 2 ) devums .
Gruntsūdeņi - ļoti sārmaina ūdens piemērs. Avots: Max Pixel.
Ūdens sārmainību parasti izsaka mEq / L, kas atbilst skābes daudzumam, ko izmanto tā titrēšanā: sālsskābes vai sērskābes. To parasti izsaka arī kā CaCO 3 / L mg vai daļai uz miljonu (ppm), pat ja ir citi sāļi.
Šī ūdens īpašība parasti ir saistīta ar tā cietību, jo kalcija un magnija karbonāti veicina sārmainību. Kaut arī kalcijs un magnijs, tas ir, to metāla katjoni attiecīgi Ca 2+ un Mg 2+ , ir elementi, kas atbild par ūdens cietību.
Kāda ir ūdens sārmainība?
Tā ir ūdens spēja neitralizēt skābās vielas, kuras tajā var iekļaut, tādējādi izvairoties no tā pH pazemināšanās. Šī buferizācijas darbība ir saistīta ar vāju skābju un to konjugēto bāzu klātbūtni.
Bāzes var reaģēt ar skābēm, lai tās kļūtu elektriski neitrālas, tas ir, neuzlādētas sugas.
HCO 3 - + H + <=> CO 2 + H 2 O
Bikarbonāts (iepriekš minētais ķīmiskais vienādojums) reaģē ar ūdeņraža jonu, kļūstot par oglekļa dioksīdu - neuzlādētu savienojumu. Viens mols HCO 3 - apzīmē molāro ekvivalentu. Tikmēr karbonāts (CO 3 2- ) ir divi molāri ekvivalenti.
Gruntsūdeņi
Gruntsūdeņi satur savienojumus no skābām lietām, ieskaitot sērskābi. Oglekļa dioksīda klātbūtne no atmosfēras, kas izšķīst ūdenī, var veidot arī ogļskābi.
Skābes iedarbojas uz kaļķakmens iežiem, bagāti ar kalcija un magnija karbonātiem, izraisot to izšķīšanu. Tas izraisa karbonāta un bikarbonāta uzkrāšanos ūdenī, kas galvenokārt ir atbildīgs par tā sārmainību.
2 CaCO 3 + H 2 SO 4 → 2 Ca 2+ + 2HCO 3 - + SO 4 2
Skābes pievienošana (iepriekš) izraisa sārmainības palielināšanos, ja vien tiek iegūts vairāk bikarbonātu nekā ūdeņradis, kas palicis no iepriekšējās reakcijas.
Kad sārmaini gruntsūdeņi nonāk saskarē ar atmosfēru, tas zaudē oglekļa dioksīdu un izgulsnējas karbonāts, kas pazemina sārmainību. Pēc tam tiek izveidots dinamisks līdzsvars starp atmosfēru, ūdeni un oglekļa minerāliem.
Apstākļos, kādi pastāv virszemes ūdeņos, samazinās karbonāta ieguldījums sārmainībā, un bikarbonāts kļūst par tā maksimālo ieguldījumu.
Jūras ūdens
Papildus karbonāta, bikarbonāta un hidroksil- un ūdeņraža joniem citi savienojumi veicina ūdens sārmainību. Tajos ietilpst borāti, fosfāti, silikāti, konjugētas organisko skābju bāzes un sulfāti.
Anaerobie procesi, piemēram, dinitrifikācija un sulfātu reducēšana, notiek okeānā un jūrā, kuru pienesums ir 60% no ūdens sārmainības. Šie procesi patērē ūdeņradi, tādējādi izraisot pH paaugstināšanos papildus N 2 un H 2 S izcelsmei.
Kopumā anaerobie procesi izraisa sārmainības palielināšanos. Tieši pretēji, aerobie procesi izraisa tā samazināšanos. Virszemes ūdeņos skābekļa klātbūtnē notiek ūdens pārnēsāto organisko vielu sadalīšanās process.
Sadaloties, rodas H + , kas nonāk ūdenī, samazinot sārmainību.
Vides piesārņojums, cita starpā, izraisa polārā vāciņa kušanu, kā rezultātā palielinās jūras ūdens tilpums. Tas izraisa to savienojumu atšķaidīšanu, kas ir atbildīgi par jūras ūdens sārmainību, un līdz ar to tā samazināšanos.
Vienības
Ūdens sārmainību parasti norāda kā mg CaCO 3 / L, lai gan kalcija karbonāts nav vienīgais klāt esošais savienojums, kā arī tas nav vienīgais ūdens sārmainības veicinātājs. Karbonāta mg / L var pārveidot par mEq / L, dalot ar 50 (aptuvenais CaCO 3 ekvivalentais svars ).
Noteikšana
To nosaka, titrējot ūdenī esošās bāzes ar stipru skābi. Visizplatītākās skābes ir 0,1 N sālsskābe un 0,02 N sērskābe.
50 ml titrējamā ūdens mēra mērkolbā, ievietojot šo ūdens daudzumu 250 ml Erlenmeijera kolbā. Bieži tiek izmantots indikatoru maisījums, parasti fenolftaleīns un metil apelsīns. Skābi ievieto biretā un pilienu pa pilienam ielej titrējamā ūdenī.
Ja titrēšanas sākumā ar skābi ūdens sārmainība ir lielāka par 9,6, tad fenolaftaleīna krāsas izmaiņas nav novērotas. Pēc tam, kad pH samazinās no 9,6 līdz 8,0, tiks novērota jāņogu krāsa, kas izzūd, kad titrēšanas laikā pH pazeminās no 8,0.
Grāda pakāpes
Pirmajā posmā karbonāts tiek titrēts, reakcija aprakstīta šādā vienādojumā:
CO 3 2- + H 3 O + <=> HCO 3 - + H 2 O
Tā kā titrēšanas laikā turpina pievienot skābi, titrētā šķīduma krāsa kļūst oranža, pateicoties metil apelsīna izmaiņām, kas norāda, ka karbonāta formas un pārējās bāzes ir pilnībā izlietotas.
Pēdējā posmā paliek tikai ogļskābe:
HCO 3 - + H 3 O + <=> H 2 CO 3 + H 2 O
Tas notiek pie pH 4,3 - 4,5, ko sauc par CO 2 ekvivalences punktu . Tas ir esošais savienojums, un ūdens sārmainība kļūst par "nulli". Ja ūdens tiek uzkarsēts, H 2 CO 3 sadalīšanās rezultātā veidosies burbuļojošs CO 2 .
Skābes tilpums, kas vajadzīgs, lai sasniegtu CO 2 ekvivalences punktu, ir ūdens kopējās sārmainības mērs.
Svarīgums
Ūdens sārmainības esamība ir vides aizsardzības mehānisms, lai ierobežotu kaitējumu, ko ūdens florai un faunai var radīt notekūdeņu vai skābo lietavu pieplūdums, kas var mainīt pH līmeni to dzīves vietā.
Koraļļu rifus nopietni kaitē paaugstināts jūras ūdens skābums. Ūdens sārmainība ierobežo šīs kaitīgās darbības apmēru, neitralizē lieko skābumu un ļauj uzturēt pH, kas ir saderīgs ar mūžu.
Ir aprēķināts, ka ūdens sārmainībai jābūt vismaz 20 mg CaCO 3 / L vērtībai , kas ir robeža, lai garantētu ūdens dzīvības saglabāšanu.
Zināšanas par ūdens sārmainības vērtību var noteikt par nātrija vai kālija karbonāta un kaļķu daudzumu, kas nepieciešams kalcija nogulsnēšanai kā karbonāts, kad ūdens cietība ir samazināta.
Atsauces
- Day, RA un Underwood, AL (1989). Kvantitatīvā analītiskā ķīmija. 5 ta izdevums. Redakcija Prentice-Hall Hispanoamericana, SA
- Wikipedia. (2019. gads). Ūdens sārmainība. Atgūts no: es.wikipedia.org
- Braiena Orāma kungs. (2014). Sārma līmeņa pilsoņu uzraudzības loma. Atgūts no: water-research.net
- Sanitārijas dienestu nacionālā uzraudzība. (sf). ūdens analīze: sārmainība. . Atgūts no: bvsper.paho.org
- Bonilla Alvaro. (2017). Ūdens sārmainība un tā ietekme uz substrātiem. Atgūts no: intagri.com
- Goyenola Guillermo. (2007). Kopējās sārmainības noteikšana. . Atgūts no: imasd.fcien.edu.uy