Den alkalitet vann er dens motstand til en endring i pH på grunn av tilsetningen av sure stoffer eller væsker. Denne egenskapen blir ofte forvekslet med grunnleggende. Tilsetningen av CO 2 , for eksempel, kan forårsake en reduksjon i pH (basalitet) uten å endre alkaliniteten.
I ferskvann skyldes alkalinitet hovedsakelig bidraget fra forbindelser som karbonat (CO 3 2- ), bikarbonat (HCO 3 - ) og hydroksyl (OH - ). I sjøvann, bidraget av bor hydroksid (BOH 4- ), silikater (SiO 4 2- ) og fosfater (PO 4 3- og HPO 4 2- må) tilsettes.
Grunnvann, et eksempel på sterkt alkalisk vann. Kilde: Max Pixel.
Vannets alkalinitet uttrykkes vanligvis i mEq / L, tilsvarende mengden syre som ble brukt i titrering: saltsyre eller svovelsyre. Det uttrykkes vanligvis også som mg CaCO 3 / L, eller en del per million (ppm), selv om andre salter er til stede.
Dette kjennetegn ved vann er vanligvis forbundet med dets hardhet, siden kalsium og magnesiumkarbonater bidrar til alkalinitet. Mens kalsium og magnesium, det vil si metallkationene deres henholdsvis Ca 2+ og Mg 2+ , er elementene som er ansvarlige for vannets hardhet.
Hva er vannets alkalinitet?
Det er vannets evne til å nøytralisere de sure stoffene som kan inkorporeres i det, og dermed unngå en reduksjon i pH-verdien. Denne buffervirkningen skyldes tilstedeværelsen av svake syrer og deres konjugerte baser.
Baser kan reagere med syrer for å bli elektrisk nøytrale, det vil si uladede arter.
HCO 3 - + H + <=> CO 2 + H 2 O
Bikarbonatet (kjemisk ligning ovenfor) reagerer med hydrogenionet til å bli karbondioksid, en uladet forbindelse. En mol HCO 3 - representerer en molekvivalent. I mellomtiden representerer karbonat (CO 3 2- ) to molekvivalenter.
grunnvann
Grunnvann fører forbindelser fra sur nedbør, inkludert svovelsyre. Tilstedeværelsen av karbondioksid fra atmosfæren som løses opp i vann, kan også danne kullsyre.
Syrer virker på kalkstein, rik på kalsium og magnesiumkarbonater, og forårsaker deres oppløsning. Dette medfører akkumulering av karbonat og bikarbonat i vannet, hovedsakelig ansvarlig for dets alkalitet.
2 CaCO 3 + H 2 SO 4 → 2 Ca 2+ + 2HCO 3 - + SO 4 2-
Tilsetning av en syre (over) forårsaker en økning i alkalinitet så lenge det produseres mer bikarbonat enn hydrogenet som er igjen fra forrige reaksjon.
Når alkalisk grunnvann kommer i kontakt med atmosfæren, mister det karbondioksid og karbonat faller ut, noe som senker alkaliniteten. Deretter etableres en dynamisk likevekt mellom atmosfæren, vannet og de karbonholdige mineralene.
Under forholdene som eksisterer i overflatevann synker bidraget fra karbonat til alkalinitet, og bikarbonat blir den største bidragsyteren til det.
Sjøvann
I tillegg til karbonat-, bikarbonat- og hydroksyl- og hydrogenioner, bidrar andre forbindelser til alkaliteten i vannet. Disse inkluderer borater, fosfater, silikater, konjugerte baser av organiske syrer og sulfater.
Anaerobe prosesser som dinitrififisering og sulfatreduksjon forekommer i havet og havet, som har et bidrag på 60% av vannets alkalitet. Disse prosesser forbruker hydrogen, og dermed forårsaker en økning i pH-verdi, i tillegg til opprinnelses N- 2 og H 2 S.
Generelt forårsaker anaerobe prosesser en økning i alkalinitet. Tvert imot produserer aerobe prosesser en nedgang i den. I overflatevann, i nærvær av oksygen, foregår det en nedbrytning av organisk materiale som bæres av vannet.
Når det brytes ned, produseres H + , som føres i vannet, og gir en reduksjon i alkalinitet.
Miljøforurensning forårsaker blant annet smelting av polarhetten, noe som resulterer i en økning i volumet av sjøvann. Dette medfører en fortynning av forbindelsene som er ansvarlige for alkaliteten i sjøvann, og derfor avtar det.
enheter
Alkaliniteten til vann er vanligvis rapportert som mg CaCO 3 / L, selv om kalsiumkarbonat ikke er den eneste forbindelsen som er til stede, og heller ikke den eneste bidragsyteren til vannets alkalinitet. Mg / l karbonat kan omdannes til mekv / l ved å dele med 50 (tilnærmet ekvivalentvekt CaCO 3 ).
Besluttsomhet
Det bestemmes ved å titrere basene som er til stede i vann med en sterk syre. De mest brukte syrene er 0,1 N saltsyre og 0,02 N svovelsyre.
50 ml av vannet som skal titreres, måles i en volumetrisk kolbe, og plasserer det volumet av vann i en 250 ml Erlenmeyer-kolbe. Det brukes ofte en blanding av indikatorer, ofte fenolftalein og metylorange. Syren blir lagt i en burett og helles dråpe for dråpe i vannet som titreres.
Hvis alkaliniteten i vannet er større enn 9,6 i begynnelsen av titreringen med syren, vil en variasjon i farger som kan tilskrives fenolftalein ikke observeres. Når pH deretter synker mellom 9,6 og 8,0, vil utseendet til en ripsfarge observeres, som forsvinner når pH faller fra 8,0 under titreringen.
Stadier av graden
I løpet av det første trinnet titreres karbonatet, en reaksjon skissert i følgende ligning:
CO 3 2- + H 3 O + <=> HCO 3 - + H 2 O
Når syren fortsetter å tilsettes under titreringen, blir fargen på den titrerte løsningen oransje på grunn av endringen som metylorange gjennomgår, noe som indikerer at karbonatformene og de andre basene har blitt fullstendig konsumert.
I sluttfasen er det bare karbonsyre som gjenstår:
HCO 3 - + H 3 O + <=> H 2 CO 3 + H 2 O
Dette skjer ved pH 4,3 - 4,5, kalt CO 2 -ekvivalensspunktet . Dette er den eksisterende forbindelsen og alkaliteten til vannet blir "null". Hvis vannet varmes opp, vil det bobles av CO 2 fra nedbrytningen av H 2 CO 3 .
Volumet av syre som kreves for å nå ekvivalensspunktet for CO 2, er et mål på den totale alkaliteten i vannet.
Betydning
Eksistensen av vannets alkalitet er en mekanisme for beskyttelse av miljøet for å begrense skaden som kan forårsakes i vannfloraen og faunaen, av tilstrømningen av avløpsvann eller sur nedbør som kan endre pH-verdien der de bor.
Korallrev er alvorlig skadet av en økning i surheten i sjøvann. Vannets alkalinitet begrenser omfanget av denne skadelige virkningen, nøytraliserer overflødig surhet og tillater opprettholdelse av en pH-kompatibel med levetid.
Det er estimert at vannets alkalinitet må ha en minimumsverdi på 20 mg som CaCO 3 / L, en grense for å garantere opprettholdelse av vannlevende liv.
Kunnskap om vannets alkalinitetsverdi kan gi retningslinjer for mengden natrium eller kaliumkarbonat og kalk som er nødvendig for utfelling av kalsium som karbonat når vannets hardhet reduseres.
referanser
- Day, RA og Underwood, AL (1989). Kvantitativ analytisk kjemi. 5 ta utgave. Redaksjonell Prentice-Hall Hispanoamericana, SA
- Wikipedia. (2019). Alkalinitet av vann. Gjenopprettet fra: es.wikipedia.org
- Mr. Brian Oram. (2014). Rollen til Alkalinity Citizen Monitoring. Gjenopprettet fra: water-research.net
- National Superintendency of Sanitation Services. (SF). vannanalyse: alkalinitet. . Gjenopprettet fra: bvsper.paho.org
- Bonilla Alvaro. (2017). Vannets alkalinitet og dens effekt på underlag. Gjenopprettet fra: intagri.com
- Goyenola Guillermo. (2007). Bestemmelse av total alkalinitet. . Gjenopprettet fra: imasd.fcien.edu.uy