гидрокарбонаты
.rtf
Гидрокарбонатный ион.
Большая часть (около 80%) поверхностных вод относится к гидрокарбонатному классу, так как среди главных ионов преобладают гидрокарбонаты.
Щелочность воды - концентрация суммы анионов слабых кислот (главным образом анионов угольной кислоты), присутствующих в водах, которая может быть определена при титровании пробы сильной кислотой и в значительной мере обуславливается cодержанием гидрокарбонатных и карбонатных ионов.
Источники. Основным источником гидрокарбонатных и карбонатных ионов в поверхностных водах являются процессы химического выветривания и растворения карбонатных пород типа известняков, мергелей, доломитов, например:
CaCO3 + H2O + CO2 Ca 2+ + 2HCO3-
MgCO3+ H2O +CO2 Mg2+ + 2HCO3-
Значительные количества гидрокарбонатных ионов поступают с атмосферными осадками и грунтовыми водами, со сточными водами предприятий химической, силикатной, содовой промышленности.
Формы миграции. Гидрокарбонатные и карбонатные ионы являются основными составными компонентами карбонатной системы, а поэтому их растворимость, количественные соотношения и формы нахождения определяются ее состоянием.
В поверхностных водах гидрокарбонатные и карбонатные ионы присутствуют, главным образом, в растворенном состоянии. Соотношения между концентрацией карбонатных и гидрокарбонатных ионов зависит от концентрации ионов водорода и, следовательно, определяется величиной рН исследуемой воды.
Практически в природных водах, рН которых ниже 4,0, гидрокарбонатные ионы фактически отсутствуют, в интервале рН = 6 –10 они являются основной формой производных угольной кислоты ( максимальное их содержание при рН –8,3-8,4). Карбонатные ионы при рН более 10,5 становятся главной формой существования производных угольной кислоты, табл.
Соотношение форм производных угольной кислоты при различных рН, выраженных в % от общего их содержания
Форма |
рН 4 |
рН 5 |
рН 6 |
рН 7 |
рН 8 |
Рр 9 |
Н 10 |
(H2CO3 + CO2) |
99,7 |
96,2 |
71,5 |
20,0 |
2,4 |
0,2 |
- |
(HCO3 -) |
0,3 |
3,8 |
28,5 |
80,0 |
97,2 |
95,7 |
70,4 |
(CO2-) |
- |
- |
- |
- |
0,4 |
4,1 |
29,6 |
Содержание в поверхностных водах. В речных водах содержание гидрокарбонатных и карбонатных ионов колеблется от 30 до 400 мг HCO3, в озерах – от 1 до 500 мг HCO3 в литре. Гидрокарбонатные и карбонатные ионы, как правило, преобладают в водах малой минерализации, которые относятся к гидрокарбонатному классу, их концентрация в поверхностных водах подвержена заметным сезонным колебаниям. В низкоминерализованных водах ее колебания достаточно четко коррелируют с изменением общей минерализации воды.
Свойства, цели наблюдения. Щелочность является важной характеристикой поверхностных вод, по которой можно судить о важнейших гидрохимических процессах.
Наиболее широкое распространение получили методы прямого и обратного титрования, потенциометрические.
Методы прямого титрования основаны на титровании пробы воды сильной кислотой (HCl, H2SO4 и др.) в присутствии различных индикаторов, имеющих переход окраски в эквивалентной точке в области рН от 3 до 4.
Отбор проб, их предварительная обработка и хранение. Определение должно производиться вскоре после отбора проб (не позднее одних суток). Мутные пробы фильтруют через мембранный фильтр 0,45 мк. При отборе проб бутыль следует заполнять водой доверху. Для отбора и хранения необходимо использовать полиэтиленовую посуду, поскольку гидрокарбонаты, карбонаты могут в значительных количествах выщелачиваться из стекла.
Определение HCO3-.
Метод основан на взаимодействии бикарбонатов с соляной кислотой.
HCO3- + HCl CO2 + H2O + Cl-
О величине щелочности судят по количеству израсходованной соляной кислоты (ацидометрический метод).
Для установления эквивалентной точки используют индикатор метилоранж, имеющий в щелочной среде желтую, а в кислой - розовую окраску. По первому изменению окраски судят о конце титрования.
Ход определения.
Пипеткой или цилиндром отбирают 100 мл исследуемой воды и переносят ее в титровальную колбу объемом 250 мл. Добавляют 2-3 капли индикатора метилового оранжевого и титруют 0,1N HCl, до устойчивой оранжево-розовой окраски. Количество соляной кислоты, пошедшее на титрование, записывают.
Содержание HCO3- вычисляют по формуле:
HCO3-мг/л = n * N *1000 *61 / V , где
n– количество 0,1 N HCl, израсходованное на титрование пробы, мл
N – нормальность HCl (0,1)
V- объем исследуемой воды, мл
61- молярная масса HCO3
Реактивы.
1.Раствор соляной кислоты HCl. х.ч. Готовят из фиксанала путем разбавления содержимого ампулы дистиллированной водой в мерной колбе на 1 л .
2.Метилоранж (индикатор) 0,1% или 0,05%. Готовится путем растворения порошка метилоранжа в дистиллированной воде при нагревании. 0,1 % раствор – 0,1 г порошка растворяют в 100 мл дистиллированной воды.
0,05 % раствор – 0,05 г порошка растворяют в 100 мл дистиллированной воды.