ODCZYN KWASOWOŚĆ I ZASADOWOŚĆ WODY

Odczyn

Woda chemicznie czysta ma odczyn obojętny (pH=7) tylko w 295K (22C), przy wzroście temperatury jej pH zmniejsza się. Odczyn większości wód naturalnych wynosi 6.5 – 8.5 i zależy od wielu czynników np.

odprowadzanych zanieczyszczeń –ścieki, opady atmosferyczne,

podłoża, z którego mogą być wymywane związki o charakterze kwaśnym lub zasadowym

układu węglanowego- tzn. od zawartości węglanów i CO₂ ; wody węglanowe są zasadowe, a wody ubogie w węglany są kwaśne; wody powierzchniowe swój zasadowy odczyn mogą zawdzięczać wzmożonej fotosyntezie,

rodzaju gleb w zlewni, którą odwadnia zbiornik wody (wody wypływające z bagien i lasów są zwykle kwaśne z powodu obecności kwasów huminowych i fulwowych),

skał magmowych i osadowych, wód towarzyszących złożom ropy naftowej, wód morskich i gruntowych.

Kwasowość wody.

Jest to zdolność do zobojętniania dodawanych do niej silnych zasad nieorganicznych lub węglanów wobec umownych wskaźników.

Kwasowość wód naturalnych może wynikać z obecności w nich wolnego, rozpuszczonego dwutlenku węgla, słabych kwasów organicznych (humusów) oraz produktów hydrolizy soli żelaza lub glinu, wprowadzonych do wody podczas procesu koagulacji. W analityce kwasowość wody spowodowana mocnymi kwasami nieorganicznymi określa się kwasowością mineralną, spowodowaną CO₂ i słabymi kwasami organicznymi, określaną jako kwasowość ogólna.

Kwasowość mineralna występuje gdy pH<4.5 i oznacza się ją wobec oranżu metylowego (za pomocą mianowanego roztworu NaOH), kwasowość ogólna występuje przy odczynie wody niższym od pH = 8.3 i oznacza się ją wobec fenoloftaleiny. Przy pH>8.3 kwasowość wody nie występuje. Reakcje zobojętniania za pomocą zasad można przedstawić następująco:

H⁺ + OH^- = H₂O

CO₂ + OH^- = HCO₃^-

Przy występowaniu kwasowości mineralnej woda ma charakter silnie korozyjny w stosunku do betonu, żelaza i innych metali. W związku z tym kwasowość mineralna jest niedopuszczalna w wodach użytkowych, gdyż rozpuszczone metale są szkodliwe dla zdrowia. natomiast kwasowość wywołana obecnością CO₂, ze względu na higienę nie ma większego znaczenia.

Zasadowość wody.

Jest to zdolność wody naturalnej do zobojętniania mocnych kwasów nieorganicznych (tj. przyjmowania protonów) do określonego pH wobec umownych wskaźników. Jest ona spowodowana obecnością wodorowęglanów, węglanów (głównie metali alkalicznych), rzadziej wodorotlenków, boranów, krzemianów i fosforanów. Przy pH<8.3 występują przeważnie wodorowęglany Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂, Fe(HCO₃)₂, rzadziej NaHCO₃. W wodach zanieczyszczonych ściekami przemysłowymi (przy pH>8.3) mogą występować obok anionów słabych kwasów jak np. HCO₃^, CO₃^2, H₂PO₄^, HPO₄^2, SiO₃^2 również mocne zasady jak NaOH, KOH i Ca(OH)₂, które dysocjują z wytworzeniem jonów OH^.

Podczas miareczkowania zachodzą następujące reakcje:

W oznaczeniu przeszkadzają: mętność > 30mg/dm³ i barwa > 50 mg Pt/dm³.

Zasadowość może być ogólna (M), oznaczana wobec oranżu metylowego przy pH>4.5 lub zasadowość mineralna (F), oznaczana wobec fenoloftaleiny przy pH>8.3. W wodach naturalnych, w zakresie pH=4.5-8.3 występuje przeważnie aniony wodorowęglanowe HCO₃^, przy pH>8.3 występują ponadto jony CO₃^2 i OH^. Zasadowość pochodząca równocześnie od trzech jonów praktycznie nie występuje, gdyż

HCO₃^ +OH^ → CO₃^2 + H₂O

W wodzie mogą występować tylko dwa jony: [HCO₃^ + CO₃^2] lub [OH^ + CO₃^2].

Zasadowość wody z punktu widzenia sanitarnego ma znaczenie raczej drugorzędne. Duże znaczenie ma natomiast w ocenie wody do celów gospodarczych i technicznych. Woda o zasadowości ogólnej, odpowiadającej twardości węglanowej w zasadzie nie nadaje się do zasilania kotłów parowych z powodu powstawania kamienia kotłowego. Również niepożądana jest w wodzie zasadowość alkaliczna, ponieważ wywołuje silne pienienie się wody w kotle i w ten sposób zanieczyszcza parę. W niektórych gałęziach przemysłu wywołuje ona szkody w produkcji wyrobów np. w garbarstwie, powodując straty garbników. Zasadowość alkaliczna stanowi różnicę pomiędzy zasadowością a twardością ogólną. Ten rodzaj zasadowości powodowany jest właśnie przez zawarte w wodzie wodorowęglany i węglany potasowe i sodowe.