- •Общие сведения о воде
- •1.1. Состав природных вод
- •1.2. Условия формирования состава
- •1.3. Характеристика состава природных вод
- •1.4. Классификация состава природных вод
- •2. Краткие характристики методов
- •2.1. Определение жесткости воды
- •2.2. Гравиметрический метод анализа
- •2.3. Определение активной реакции воды (рН)
- •3.Экспериментальная часть
- •3.1. Приборы и реактивы
- •3.1. Методика отбора проб исследуемой воды
- •3.3 Методика потенциометрического
- •3.4. Методика комплексонометрического определения общей жесткости воды
- •3.5 Методика комплексонометрического
- •3.6. Методика определения сухого остатка
- •4. Выводы
- •Литература
2.3. Определение активной реакции воды (рН)
Активная реакция воды, т. е. степень ее кислотности или щелочности, характеризуется количественно концентрацией водородных ионов.
При диссоциации воды образуются ионы водорода и гидроксила:
Н 2О Н+ + ОН-
Концентрацию водородных ионов принято выражать при помощи водородного показателя рН, представляющего собой десятичный логарифм [H+], взятый с обратным знаком:
pH= -lg[H+],
рН нейтральных растворов равен 7,
кислых — меньше 7 и
щелочных —больше 7.
Активная реакция большинства природных вод близка к
нейтральной (6,8—7,3).
Постоянство рН воды имеет большое значение для нормального протекания в ней различных биологических и физико-химических процессов
Постоянство рН природных вод обеспечивается присутствующей в них буферной системой, состоящей из растворенной в воде угольной кислоты и гидрокарбонатов (НСОз- и Н2СО3). Эта буферная система образуется благодаря реакциям диссоциации угольной кислоты и гидрокарбоната кальция, всегда имеющихся в природных водах:
Н2СО3 Н+ + НСО3-;
Са (НСО3-)2 Са2+ + 2 НСО3-.
Концентрация водородных ионов такой системы мало изменяется с разбавлением, так как рН ее определяется не концентрацией кислоты и ее соли, а отношением этих концентраций.
Прибавление некоторых количеств кислоты или щелочи также мало изменяет рН воды. Объясняется это тем, что при прибавлении к воде некоторого количества щелочи часть ионов Н+, образовавшихся при диссоциации угольной кислоты, связывается в малодиссоциированные молекулы воды; это вызывает диссоциацию новых количеств кислоты и восстановление первоначальной концентрации ионов Н+.
При прибавлении к воде кислоты избыточные ионы водорода связываются ионами НСО3- в малодиссоциированные молекулы угольной кислоты, и концентрация ионов Н+ остается неизменной.
Емкость углекислотной буферной смеси в природной воде не особенно велика, но все же дает возможность сохранить рН воды почти неизменным при различных процессах ее обработки: хлорировании, коагуляции, известковании и т. д.
Сохранение рН воды близким к нейтральному необходимо для нормального протекания некоторых процессов ее очистки и для использования ее в быту и промышленности. Изменение рН воды свидетельствует о загрязнении ее продуктами распада органических соединений, стоками химических заводов и другими веществами.
В воде рН определяют потенциометрическим методом при помощи рН-метра ЭВ-74 со стеклянным электродом.
При погружении электрода в раствор между поверхностью шарика электрода и раствором происходит обмен ионами, в результате которого ионы лития в поверхностных слоях стекла замещаются ионами водорода
Между поверхностью стекла и контролируемым раствором возникает разность потенциалов, величина которой зависит от активности (концентрации) ионов водорода в растворе и его температуры. Для измерения этой разности потенциалов создают электрическую цепь. Внутренний электрод этой цепи осуществляет контакт с раствором, заполняющим внутреннюю часть стеклянного электрода. Вспомогательный электрод представляет собой проточный хлорсеребряный электрод. Он осуществляет контакт с контролируемым раствором с помощью электролитичес кого ключа — трубки,заполненной насыщенным раствором хлорида калия и заканчивающейся пористой перегородкой. Насыщенный раствор хлорида калия должен непрерывно медленно вытекать в контролируемый раствор со скоростью 20 мл в сутки. Самозначение рН регистрируется шкалой милливольтметра, градуированного в единицах рН.3.