- Độ kiềm của nước là gì?
- Nước ngầm
- Nước biển
- Các đơn vị
- Sự quyết tâm
- Các giai đoạn của mức độ
- Tầm quan trọng
- Người giới thiệu
Độ kiềm của nước là khả năng chống lại sự thay đổi độ pH do bổ sung các chất hoặc chất lỏng có tính axit. Đặc tính này thường bị nhầm lẫn với tính cơ bản. Ví dụ, việc bổ sung CO 2 có thể làm giảm độ pH (tính bazơ) mà không làm thay đổi độ kiềm.
Trong nước ngọt, độ kiềm chủ yếu là do sự đóng góp của các hợp chất như cacbonat (CO 3 2- ), bicacbonat (HCO 3 - ) và hydroxyl (OH - ). Trong nước biển, sự đóng góp của boron hydroxit (BOH 4- ), silicat (SiO 4 2- ) và phốt phát (PO 4 3- và HPO 4 2- ) phải được thêm vào.
Nước ngầm, một ví dụ về nước có tính kiềm cao. Nguồn: Max Pixel.
Độ kiềm của nước thường được biểu thị bằng mEq / L, tương ứng với lượng axit được sử dụng để chuẩn độ: hydrochloric hoặc sulfuric. Nó cũng thường được biểu thị bằng mg CaCO 3 / L, hoặc một phần triệu (ppm), ngay cả khi các muối khác có mặt.
Đặc tính này của nước thường gắn liền với độ cứng của nó, vì cacbonat canxi và magiê góp phần tạo nên độ kiềm. Trong khi canxi và magiê, tức là các cation kim loại của chúng lần lượt là Ca 2+ và Mg 2+ , là những nguyên tố chịu trách nhiệm về độ cứng của nước.
Độ kiềm của nước là gì?
Đó là khả năng của nước để trung hòa các chất axit có thể được kết hợp vào nó, do đó tránh làm giảm độ pH của nó. Hành động đệm này là do sự hiện diện của axit yếu và bazơ liên hợp của chúng.
Bazơ có thể phản ứng với axit để trở nên trung hòa về điện, tức là các chất không tích điện.
HCO 3 - + H + <=> CO 2 + H 2 O
Bicarbonate (phương trình hóa học ở trên) phản ứng với ion hydro để trở thành carbon dioxide, một hợp chất không tích điện. Một mol HCO 3 - tương đương với một mol. Trong khi đó, cacbonat (CO 3 2- ) thể hiện hai mol tương đương.
Nước ngầm
Nước ngầm mang theo các hợp chất từ các trận mưa axit, bao gồm cả axit sunfuric. Sự hiện diện của carbon dioxide từ khí quyển hòa tan trong nước cũng có thể tạo thành axit cacbonic.
Axit tác dụng lên đá vôi, giàu canxi và magiê cacbonat, khiến chúng bị hòa tan. Điều này gây ra sự tích tụ cacbonat và bicacbonat trong nước, là nguyên nhân chính gây ra độ kiềm của nó.
2 CaCO 3 + H 2 SO 4 → 2 Ca 2+ + 2HCO 3 - + SO 4 2-
Việc bổ sung một axit (ở trên) làm tăng độ kiềm miễn là nhiều bicarbonate được tạo ra hơn so với lượng hydro còn lại từ phản ứng trước đó.
Khi nước ngầm có tính kiềm tiếp xúc với khí quyển, nó sẽ mất đi carbon dioxide và kết tủa cacbonat, làm giảm độ kiềm. Sau đó, một trạng thái cân bằng động được thiết lập giữa khí quyển, nước và các khoáng chất cacbon.
Trong các điều kiện tồn tại ở vùng nước mặt, sự đóng góp của cacbonat vào độ kiềm giảm, và bicacbonat trở thành chất đóng góp tối đa cho nó.
Nước biển
Ngoài các ion cacbonat, bicacbonat, hydroxyl và hydro, các hợp chất khác góp phần vào độ kiềm của nước. Chúng bao gồm borat, phốt phát, silicat, bazơ liên hợp của axit hữu cơ và sunfat.
Các quá trình kỵ khí như khử nitơ và khử sunfat xảy ra trong đại dương và biển, có đóng góp 60% độ kiềm của nước. Các quá trình này tiêu thụ hydro, do đó gây ra sự gia tăng pH, bên cạnh N 2 và H 2 S.
Nói chung, các quá trình kỵ khí gây ra sự gia tăng độ kiềm. Ngược lại, quá trình hiếu khí tạo ra sự giảm sút trong nó. Ở vùng nước mặt, khi có oxy sẽ xảy ra quá trình phân huỷ các chất hữu cơ do nước mang theo.
Khi nó phân huỷ, H + được tạo ra và được đưa vào trong nước, làm giảm độ kiềm.
Ngoài ra, ô nhiễm môi trường còn gây ra sự tan chảy của nắp cực, làm tăng thể tích nước biển. Điều này gây ra sự pha loãng của các hợp chất chịu trách nhiệm về độ kiềm của nước biển, và do đó nó giảm.
Các đơn vị
Độ kiềm của nước thường được báo cáo là mg CaCO 3 / L, mặc dù canxi cacbonat không phải là hợp chất duy nhất có mặt, cũng không phải là chất duy nhất góp phần tạo nên độ kiềm của nước. Mg / L của cacbonat có thể được chuyển đổi thành mEq / L bằng cách chia cho 50 (khối lượng tương đương gần đúng của CaCO 3 ).
Sự quyết tâm
Nó được xác định bằng cách chuẩn độ các bazơ có trong nước bằng một axit mạnh. Các axit được sử dụng nhiều nhất là 0,1 N hydrochloric và 0,02 N. sulfuric.
50 mL nước cần chuẩn độ được đo trong bình định mức, đặt thể tích nước đó vào bình Erlenmeyer 250 mL. Người ta thường sử dụng hỗn hợp các chất chỉ thị, thông thường là phenolphtalein và metyl da cam. Axit được đặt trong một buret và được đổ từng giọt vào nước đang được chuẩn độ.
Nếu độ kiềm của nước lớn hơn 9,6 khi bắt đầu chuẩn độ với axit, sẽ không quan sát thấy sự thay đổi màu do phenolphtalein gây ra. Sau đó, khi pH giảm từ 9,6 đến 8,0, sự xuất hiện của màu nho sẽ được quan sát thấy, màu này sẽ biến mất khi pH giảm từ 8,0 trong quá trình chuẩn độ.
Các giai đoạn của mức độ
Trong giai đoạn đầu, cacbonat được chuẩn độ, một phản ứng được mô tả trong phương trình sau:
CO 3 2- + H 3 O + <=> HCO 3 - + H 2 O
Khi axit tiếp tục được thêm vào trong quá trình chuẩn độ, màu của dung dịch chuẩn độ chuyển sang màu da cam do sự thay đổi mà metyl da cam trải qua, cho thấy rằng cacbonat hình thành và các bazơ khác đã bị tiêu thụ hoàn toàn.
Trong giai đoạn cuối cùng, chỉ còn lại axit cacbonic:
HCO 3 - + H 3 O + <=> H 2 CO 3 + H 2 O
Điều này xảy ra ở pH 4,3 - 4,5, được gọi là điểm tương đương CO 2 . Đây là hợp chất hiện có và độ kiềm của nước trở thành "không". Nếu đun nóng nước sẽ có sủi bọt khí CO 2 do H 2 CO 3 bị phân hủy .
Thể tích axit cần thiết để đạt đến điểm tương đương đối với CO 2 là đơn vị đo tổng độ kiềm của nước.
Tầm quan trọng
Sự tồn tại của độ kiềm của nước là một cơ chế bảo vệ môi trường để hạn chế những thiệt hại có thể gây ra đối với hệ động thực vật thủy sinh do dòng nước thải hoặc mưa axit có khả năng điều chỉnh độ pH nơi chúng sinh sống.
Các rạn san hô bị hủy hoại nghiêm trọng do nồng độ axit của nước biển tăng lên. Độ kiềm của nước hạn chế mức độ của hành động gây hại này, trung hòa lượng axit dư thừa và cho phép duy trì độ pH tương thích với cuộc sống.
Người ta ước tính rằng độ kiềm của nước phải có giá trị tối thiểu là 20 mg CaCO 3 / L, một giới hạn để đảm bảo duy trì sự sống của thủy sinh.
Kiến thức về giá trị độ kiềm của nước có thể hướng dẫn về lượng natri hoặc kali cacbonat và vôi sống cần thiết để tạo kết tủa canxi dưới dạng cacbonat khi độ cứng của nước giảm.
Người giới thiệu
- Day, RA và Underwood, AL (1989). Hóa phân tích định lượng. Ấn bản 5 ta . Tòa soạn Prentice-Hall Hispanoamericana, SA
- Wikipedia. (2019). Độ kiềm của nước. Phục hồi từ: es.wikipedia.org
- Ông Brian Oram. (2014). Vai trò của Giám sát Công dân Độ kiềm. Phục hồi từ: water-research.net
- Giám đốc Quốc gia về Dịch vụ Vệ sinh. (sf). phân tích nước: độ kiềm. . Được khôi phục từ: bvsper.paho.org
- Bonilla Alvaro. (2017). Độ kiềm của nước và ảnh hưởng của nó đối với chất nền. Được khôi phục từ: intagri.com
- Goyenola Guillermo. (2007). Xác định tổng độ kiềm. . Được khôi phục từ: imasd.fcien.edu.uy