Лабораторная работа № 7. Определение щелочности воды и содержание в ней гидрокарбонат-ионов

Определение щелочности воды и содержание в ней гидрокарбонат-ионов.

Цель работы. Изучение факторов и условий, определяющих щёлочность природных вод. Освоение метода определения свободной и общей щёлочности и содержание гидрокарбонат-ионов.

На лабораторном занятии формируются знания:

- о показателях щёлочности воды,

- о влиянии щёлочности на качество воды, используемой для питьевых целей;

умения:

- подготовить образцы воды для определения щёлочности воды;

- проводить анализ содержания в воде гидрокарбонат-ионов;

- компетенции:

Материально-техническое обеспечение, рН-метр; магнитная мешалка химические реактивы, лабораторная посуда, пробы воды.

 

Глоссарий: щёлочность, свободная щёлочность, карбонатная щёлочность, общая щёлочность, карбонаты, гидрокарбонаты,

Ход работы.

I. Провести отбор проб воды из водоёма.

II. Составить акт отбора пробы.

III. Изучить общие положения методики.

IV. Провести определение свободной и общей щёлочности.

V. Определить содержание в пробах воды гидрокарбонат-иона.

VI. Сделать выводы о качестве воды на основании полученных данных.

Общие положения.

Щелочность — это концентрация суммы анионов слабых кислот (главным образом анионов угольной кислоты), присутствующих в водах, которая может быть определена при титровании пробы сильной кислотой. Различают три формы щелочности: свободную, карбонатную и общую.

Свободная щелочность обусловлена гидроксидными и карбонатными ионами. Ее определяют количеством кислоты, идущей на титрование воды до рН 8, 3.

Карбонатная щелочность зависит от наличия в воде только анионов угольной кислоты, т. е. карбонатных, гидрокарбонатных ионов, и определяется количеством кислоты, идущей на титрование воды до эквивалентной точки рН 4.

Общая щелочность обусловлена присутствием в воде анионов слабых кислот органического и неорганического происхождения, а также гидроксид-ионов.

В пресных незагрязненных водах карбонатная щелочность нередко настолько велика по сравнению со щелочностью, вносимой другими анионами, что ее можно принимать равной общей щелочности.

Гидрокарбонатные и карбонатные ионы поступают в поверхностные воды в основном в результате химического выветривания и растворения карбонатных пород. Значительные количества гидрокарбонатных ионов поступают с атмосферными осадками и грунтовыми водами.

Кроме того, гидрокарбонатные и карбонатные ионы попадают в водоемы со сточными водами предприятий химической, силикатной и содовой промышленности.

В речных водах содержание гидрокарбонатных и карбонатных ионов колеблется от 30 до 400 мг/л, в озерах — от 1 до 500, в атмосферных осадках их концентрация составляет 30... 100, в грунтовых водах — 150...300 мг/л. В подземных водах их содержание заметно возрастает от 150 до 900 мг/л.

Концентрация гидрокарбонатных и карбонатных ионов в поверхностных водах подвержена заметным сезонным колебаниям. В маломинерализованных водах ее колебания достаточно четко коррелируют с изменением общей минерализации воды.

Важнейшими факторами, определяющими концентрацию этих ионов, являются состав и типы пород, характер питания реки (снеговое, ледниковое, дождевое), меняющиеся соотношения между поверхностным и подземным стоками и т. д.

Щелочность является важной характеристикой поверхностных вод, по которой можно судить об основных гидрохимических и геохимических процессах, таких, как формирование химического состава вод, эрозия земной поверхности, образование осадочных пород, в частности карбонатных пород.

Величину щелочности вместе со значениями рН воды используют для расчетов компонентов карбонатного равновесия (общее количество С0₂ + Н₂СО_э, свободный С0₂ и т. д.), для расчета баланса угольной кислоты, что необходимо при исследовании карбонатной системы водоема.

В технике значение показателя щелочности весьма существенно, поскольку от нее зависят коррозия строительных материалов (бетона) и выпадение карбонатной накипи в котлах, питающих различные паросиловые установки.

В связи с вышесказанным определение щелочности в поверхностных водах включено в программы наблюдения качества вод. Наиболее широкое распространение в анализе поверхностных вод получили следующие методы: прямого титрования с фенолфталеином и метиловым оранжевым; потенциометрического определения гидрокарбонат-ионов