ALCALINITATEA APEI: CEEA CE ESTE, DETERMINARE ȘI IMPORTANȚĂ - CHIMIE - 2025

Alcalinitatea apei este rezistenta la o schimbare a pH - ului ca urmare a adăugării de substanțe acide sau lichide. Această caracteristică este adesea confundată cu elementul de bază. Adăugarea de CO ₂ , de exemplu, poate provoca o scădere a pH-ului (de bază) fără a schimba alcalinitatea.

În apa dulce, alcalinitatea se datorează în principal contribuției compușilor precum carbonatul (CO ₃ ^2- ), bicarbonatul (HCO ₃ ^- ) și hidroxilul (OH ^- ). In apa de mare, aportul de hidroxid de bor (BOH ⁴ ), silicați (SiO ₄ ^2- ) și fosfați (PO ₄ ^3- și HPO ₄ ^2- trebuie adăugat).

Apele subterane, un exemplu de apă extrem de alcalină. Sursa: Max Pixel.

Alcalinitatea apei este de obicei exprimată în mEq / L, corespunzând cantității de acid utilizate în titrare: clorhidric sau sulfuric. De asemenea, este exprimat de obicei sub formă de mg CaCO ₃ / L, sau o parte per milion (ppm), chiar dacă sunt prezente alte săruri.

Această caracteristică a apei este de obicei asociată cu duritatea sa, deoarece calciții și carbonatele de magneziu contribuie la alcalinitate. În timp ce calciul și magneziul, adică cationii lor metalici Ca ²⁺ și respectiv Mg ²⁺ , sunt elementele responsabile de duritatea apei.

Care este alcalinitatea apei?

Este capacitatea apei de a neutraliza substanțele acide care pot fi încorporate în ea, evitând astfel o scădere a pH-ului. Această acțiune de tamponare se datorează prezenței acizilor slabi și bazelor conjugate ale acestora.

Bazele pot reacționa cu acizii pentru a deveni neutre electric, adică specii neîncărcate.

HCO ₃ ^- + H ⁺ <=> CO ₂ + H ₂ O

Bicarbonatul (ecuația chimică de mai sus) reacționează cu ionul de hidrogen pentru a deveni dioxid de carbon, un compus neîncărcat. Un mol de HCO ₃ ^- reprezintă un echivalent molar. Între timp, carbonatul (CO ₃ ^2- ) reprezintă două echivalente molare.

Panza freatica

Apele subterane transportă compuși din ploile acide, inclusiv acidul sulfuric. Prezența dioxidului de carbon din atmosferă care se dizolvă în apă poate forma, de asemenea, acid carbonic.

Acizii acționează asupra rocilor calcaroase, bogate în calciuți și carbonați de magneziu, determinând dizolvarea lor. Aceasta provoacă acumularea de carbonat și bicarbonat în apă, care sunt responsabile în principal de alcalinitatea acestuia.

2 CaCO ₃ + H ₂ SO ₄ → 2 Ca ²⁺ + 2HCO ₃ ^- + SO ₄ ^2-

Adăugarea unui acid (de mai sus) determină o creștere a alcalinității atâta timp cât se produce mai mult bicarbonat decât hidrogenul rămas din reacția anterioară.

Când apa subterană alcalină intră în contact cu atmosfera, ea pierde dioxid de carbon și precipită carbonatul, ceea ce scade alcalinitatea. Se stabilește apoi un echilibru dinamic între atmosferă, apă și mineralele carbonace.

În condițiile care există în apele de suprafață, contribuția carbonatului la alcalinitate scade, iar bicarbonatul devine contribuitorul maxim la acesta.

Apa de mare

Pe lângă ionii de carbonat, bicarbonat și hidroxil și hidrogen, alți compuși contribuie la alcalinitatea apei. Acestea includ boratii, fosfatii, silicatii, bazele conjugate de acizi organici si sulfati.

Procesele anaerobe precum dinitrificarea și reducerea sulfatului au loc în ocean și mare, care au o contribuție de 60% din alcalinitatea apei. Aceste procese consumă hidrogen, determinând astfel o creștere a pH - ului, în plus față de originare N ₂ și H ₂ S.

În general, procesele anaerobe determină o creștere a alcalinității. Dimpotrivă, procesele aerobe produc o scădere a acestuia. În apele de suprafață, în prezența oxigenului, există un proces de degradare a materiei organice purtat de apă.

Pe măsură ce se degradează, se produce H ⁺ care este transportat în apă, producând o scădere a alcalinității.

Poluarea mediului cauzează, printre alte consecințe, topirea capacului polar, ceea ce duce la o creștere a volumului de apă de mare. Aceasta determină o diluare a compușilor responsabili de alcalinitatea apei de mare și, prin urmare, scăderea acestuia.

Unități

Alcalinitatea apei este de obicei raportată ca mg CaCO ₃ / L, deși carbonatul de calciu nu este singurul compus prezent și nici nu este singurul contribuitor la alcalinitatea apei. Mg / l de carbonat poate fi transformat în mEq / L prin împărțirea cu 50 (greutatea aproximativă echivalentă a CaCO ₃ ).

Determinare

Se determină prin titrarea bazelor prezente în apă cu un acid puternic. Cei mai folosiți acizi sunt 0,1 N clorhidric și 0,02 N sulfuric.

50 mL de apă care trebuie titrată se măsoară într-un balon volumetric, plasând volumul de apă într-un balon Erlenmeyer de 250 ml. Se folosește adesea un amestec de indicatori, de obicei fenolftaleină și portocaliu de metil. Acidul este plasat într-o biuretă și este turnat picătură prin picătură în apa care este titrată.

Dacă alcalinitatea apei este mai mare de 9,6 la începutul titrării cu acidul, nu se va observa o variație a colorației atribuită fenolftaleinei. Apoi, când pH-ul scade între 9,6 și 8,0, se va observa aspectul unei culori de coacăz, care dispare atunci când pH-ul scade de la 8,0 în timpul titrării.

Etapele gradului

În prima etapă, carbonatul este titrat, o reacție evidențiată în următoarea ecuație:

CO ₃ ^2- + H ₃ O ⁺ <=> HCO ₃ ^- + H ₂ O

Deoarece acidul continuă să fie adăugat în timpul titrării, culoarea soluției titrate devine portocalie datorită schimbării prin care suferă portocaliu de metil, ceea ce indică faptul că formele carbonatate și celelalte baze au fost consumate în totalitate.

În stadiul final, rămâne doar acidul carbonic:

HCO ₃ ^- + H ₃ O ⁺ <=> H ₂ CO ₃ + H ₂ O

Acest lucru apare la pH 4,3 - 4,5, numit punct de echivalență CO ₂ . Acesta este compusul existent, iar alcalinitatea apei devine „zero”. În cazul în care apa este încălzită, va exista balonarea de CO ₂ din descompunerea H ₂ CO ₃ .

Volumul de acid necesar pentru atingerea punctului de echivalență pentru CO ₂ este o măsură a alcalinității totale a apei.

Importanţă

Existența alcalinității apei este un mecanism de protecție a mediului pentru a limita daunele care pot fi cauzate florei și faunei acvatice, prin afluxul de ape uzate sau ploi acide capabile să modifice pH-ul unde locuiesc.

Recifele de corali sunt afectate grav de o creștere a acidității apei de mare. Alcalinitatea apei limitează întinderea acestei acțiuni dăunătoare, neutralizând excesul de aciditate și permițând menținerea unui pH compatibil cu viața.

S-a estimat că alcalinitatea apei trebuie să aibă o valoare minimă de 20 mg ca CaCO ₃ / L, o limită care să garanteze menținerea vieții acvatice.

Cunoașterea valorii alcalinității apei poate ghida despre cantitatea de carbonat de sodiu sau potasiu și var necesară precipitațiilor de calciu ca carbonat atunci când duritatea apei este redusă.

Referințe

1. Day, RA și Underwood, AL (1989). Chimie analitică cantitativă. Ediția 5 ^ta . Editorial Prentice-Hall Hispanoamericana, SA
2. Wikipedia. (2019). Alcalinitatea apei. Recuperat de la: es.wikipedia.org
3. Domnule Brian Oram. (2014). Rolul monitorizării cetățenilor Alkalinity Recuperat de la: apă- cercetare.net
4. Superintendența Națională a Serviciilor de Salubrizare. (Sf). analiza apei: alcalinitate. . Recuperat de la: bvsper.paho.org
5. Bonilla Alvaro. (2017). Alcalinitatea apei și efectul acesteia asupra substraturilor. Recuperat de la: intagri.com
6. Goyenola Guillermo. (2007). Determinarea alcalinității totale. . Recuperat din: imasd.fcien.edu.uy