8416072869

Inżynieria Środowiska - skrypt dla studentów kierunku Ochrona Środowiska Wydziału Chemii Uniwersytetu Gdańskiego

1.1.2. Odczyn pH roztworów i wód naturalnych

Odczyn pH roztworu określa stężenie, a ściślej aktywność jonów wodorowych wyrażoną w molach na dm³. Ponieważ stężenia jonów wodorowych zmieniają się w zakresie kilkunastu rzędów wielkości, ze względów praktycznych posługujemy się wartościami pH. Symbol ten oznacza ujemny logarytm stężenia jonów wodorowych [1,2].

pH = -log [H⁺]

Według skali wykładniczej pH, roztwory kwaśne odpowiadają warunkowi pH<7, a roztwory zasadowe pH>7, a roztwory obojętne pH = 7.

Odczyn wód naturalnych zawarty jest w granicach pH 6,5-8,5. Różnice te spowodowane są przede wszystkim różną zawartością dwutlenku węgla. Poza tym pH wód naturalnych zależy od obecności słabych kwasów organicznych i soli, których jony ulegają protolitycznej reakcji z wodą. Protolitycznej reakcji z wodą ulegają jony pochodzące od soli:

■    silnego kwasu i słabej zasady np. NH4CI (kationy + woda - odczyn kwaśny)

■    słabego kwasu i silnej zasady np. CHsCOONa (aniony + woda - odczyn zasadowy)

■    słabego kwasu i słabej zasady np. CH3COONH4 (aniony i kationy + woda - odczyn kwaśny lub zasadowy)

Kationy i aniony pochodzące od soli silnych kwasów i silnych zasad nie ulegają protolitycznej reakcji z wodą. W wodach naturalnych protolitycznej reakcji ulegają np. jony żelaza(II) i żelaza(III). Podczas protolitycznej reakcji jonów żelaza(II) z wodą powstają jony wodorowe i jednocześnie wytrąca się wodorotlenek żelaza(II). Związek ten jest łatwo utleniany tlenem rozpuszczonym w wodzie i przechodzi w trudniej rozpuszczalny wodorotlenek żelaza(III). Powstające jony wodorowe są zobojętniane przez wodorowęglany znajdujące się w wodach naturalnych w myśl równania:

H⁺ + HC0₃'    H₂0 + C0₂

Obecne w wodach naturalnych dwutlenek węgla i wodorowęglany mogą zobojętnić pewną ilość mocnych kwasów mineralnych, jak również pewną ilość mocnych zasad wprowadzonych do tych wód. Zobojętnienie mocnych zasad w wodach naturalnych następuje na skutek reakcji tych zasad z wolnym dwutlenkiem węgla rozpuszczonym w wodzie zgodnie z równaniem:

OH +C0₂ — HC0₃' lub

20H' + C0₂ ^C0₃²' + H₂0

14