הבסיסי של מים הוא עמידותו בפני שינוי pH עקב התוספת של חומרים או נוזלים חומציים. תכונה זו מבולבלת לעיתים קרובות עם בסיסיות. תוספת של CO 2 , למשל, עלולה לגרום לירידה בחומציות (בסיסיות) מבלי לשנות את האלקליות.
במים מתוקים, בסיסיות נובעת בעיקר מתרומתם של תרכובות כמו קרבונט (CO 3 2- ), ביקרבונט (HCO 3 - ) והידרוקסיל (OH - ). במי ים יש להוסיף את תרומתם של בורון הידרוקסיד (BOH 4- ), סיליקט (SiO 4 2- ) ופוספטים (PO 4 3- ו- HPO 4 2- ).
מי תהום, דוגמה למים אלקליין ביותר. מקור: מקס פיקסל.
בסיסיות המים מתבטאת בדרך כלל ב- MEq / L, המתאימה לכמות החומצה המשמשת בטיטרציה שלה: הידרוכלורי או גופרית. בדרך כלל זה מתבטא כמגנט CaCO 3 / L, או חלק למיליון (ppm), גם אם ישנם מלחים אחרים.
מאפיין זה של מים קשור בדרך כלל לקשיותם, שכן סידן ומגנזיום פחמתי תורמים לאלליות. בעוד סידן ומגנזיום, כלומר קטיוני המתכת שלהם Ca 2+ ו- Mg 2+ בהתאמה, הם היסודות האחראים לקשיות המים.
מהי בסיסיות המים?
זו היכולת של מים לנטרל את החומרים החומציים שעלולים להשתלב בהם, ובכך להימנע מירידה בחומציות שלהם. פעולת חיץ זו נובעת מנוכחותן של חומצות חלשות ובסיסן המצומד שלהן.
בסיסים יכולים להגיב עם חומצות כדי להפוך לנטרל חשמלי, כלומר מינים לא טעונים.
HCO 3 - + H + <=> CO 2 + H 2 O
הביקרבונט (המשוואה הכימית למעלה) מגיב עם היון המימן והופך לפחמן דו חמצני, תרכובת לא טעונה. שומה אחת של HCO 3 - מייצגת שווה ערך טוחן. בינתיים, הפחמתי (CO 3 2- ) מייצג שני מקבילות טוחנות.
מי תהום
מי תהום נושאים תרכובות מגשמים חומציים, כולל חומצה גופרתית. נוכחות של פחמן דו חמצני מהאטמוספרה שמתמוססת במים יכולה גם היא ליצור חומצה פחמית.
חומצות פועלות על סלעי גיר העשירים בסידן ובמגנזיום פחמתי, וגורמות להמסתם. זה גורם להצטברות של קרבונט וביקרבונט במים, שאחראים בעיקר על בסיסיותם.
2 CaCO 3 + H 2 SO 4 → 2 Ca 2+ + 2HCO 3 - + SO 4 2-
הוספת חומצה (למעלה) גורמת לעלייה באלקליות כל עוד נוצר יותר ביקרבונט מאשר המימן שנשאר מהתגובה הקודמת.
כאשר מי תהום אלקליין באים במגע עם האטמוספירה, הם מאבדים דו תחמוצת הפחמן והקרבונאט משקע, מה שמוריד את האקליות. אז נוצר שיווי משקל דינאמי בין האטמוספירה, המים והמינרלים הפחמימיים.
בתנאים הקיימים במי השטח, תרומת הקרבונט לאלקליות מצטמצמת, והביקרבונט הופך לתורם המקסימלי לכך.
מי ים
בנוסף ליוני קרבונט, ביקרבונט, הידרוקסיל ומימן, תרכובות אחרות תורמות לאלליות של המים. אלה כוללים בוראטים, פוספטים, סיליקטים, בסיסים מצומדים של חומצות אורגניות וסולפטים.
תהליכים אנאירוביים כמו דיניטריפיקציה והפחתת סולפט מתרחשים באוקיינוס ובים, שיש להם תרומה של 60% מהאלקליות של המים. תהליכים אלה צורכים מימן, ובכך גורמים לעליית ה- pH, בנוסף למקורם של N 2 ו- H 2 S.
באופן כללי, תהליכים אנאירוביים גורמים לעלייה באלליות. נהפוך הוא, תהליכים אירוביים מייצרים ירידה בה. במים פני השטח, בנוכחות חמצן, קיים תהליך של השפלה של חומר אורגני הנישא על ידי המים.
כשהוא מתפרק, נוצר H + , המובל למים, ומייצר ירידה באלליות.
זיהום סביבתי גורם, בין היתר, להתכה של כובע הקוטב, מה שמביא לעלייה בנפח מי הים. זה גורם לדילול של התרכובות האחראיות על בסיסיותם של מי ים, ולכן ירידתן.
יחידות
בדרך כלל מדווחים על בסיסיות מים כגיל CaCO 3 / L, אם כי סידן פחמתי אינו התרכובת היחידה הקיימת, והיא גם אינה התורמת היחידה לאלליות מים. ניתן להמיר את ה- mg / L של קרבונט ל- mEq / L על ידי חלוקה ב- 50 (משקל שווה ערך בערך של CaCO 3 ).
נחישות
זה נקבע על ידי חיטוי הבסיסים הקיימים במים עם חומצה חזקה. החומצות הנפוצות ביותר הן 0.1 N הידרוכלורי ו -02 N גופרית.
50 מיליליטר מהמים המיועדים למיטור נמדדים בבקבוק נפח, ומניחים נפח מים זה בבקבוק Erlenmeyer 250 מ"ל. לעתים קרובות משתמשים בתערובת של אינדיקטורים, לרוב פנוולפתלין ומתיל כתום. החומצה מונחת בתוך בוריט ונשפכת טיפה אחר טיפה למים שמטייטרים.
אם הבסיסיות של המים גדולה מ- 9.6 בתחילת הטיטורציה עם החומצה, לא תצפה וריאציה בצבע המיוחס לפנוולפתלין. ואז, כאשר ה- pH יורד בין 9.6 ל- 8.0, נצפה מראה של צבע דומדמניות, שנעלם כאשר ה- pH יורד מ- 8.0 במהלך הטיטרה.
שלבי התואר
בשלב הראשון מקצבים את הקרבונט, תגובה המתוארת במשוואה הבאה:
CO 3 2- + H 3 O + <=> HCO 3 - + H 2 O
ככל שהחומצה ממשיכה להוסיף במהלך הטיטרציה, צבע התמיסה המנומרת הופך לכתום כתוצאה מהשינוי שעובר התפוז המתיל, מה שמצביע על כך שצורות הקרבונט והבסיסים האחרים נצרכו לחלוטין.
בשלב האחרון נותרה רק חומצה פחמית:
HCO 3 - + H 3 O + <=> H 2 CO 3 + H 2 O
זה מתרחש ב- pH 4.3 - 4.5, הנקרא נקודת השוויון CO 2 . זהו המתחם הקיים והאלקליות של המים הופכת ל"אפסית ". אם המים מחוממים, תהיה בועות של CO 2 מפירוק ה- H 2 CO 3 .
נפח החומצה הנדרש בכדי להגיע לנקודת השוויון של CO 2 הוא מדד לאלליות המוחלטת של המים.
חֲשִׁיבוּת
קיומה של אלקליות במים הוא מנגנון הגנה על הסביבה להגבלת הנזק שיכול להיגרם לצומח החי והצומח המיםיים, כתוצאה מהזרם של שפכים או גשמים חומציים המסוגלים לשנות את רמת החומציות במקום בו הם חיים.
שוניות האלמוגים נפגעות קשה כתוצאה מעלייה בחומציות מי הים. האלקליות של המים מגבילה את היקף הפעולה המזיקית הזו, מנטרלת עודף חומציות ומאפשרת שמירה על pH התואם את החיים.
ההערכה היא כי אלקליות המים צריכה להיות בעלת ערך מינימלי של 20 מ"ג כ- CaCO 3 / L, גבול להבטיח שמירה על חיי מים.
הידיעה בערך האלקליניטי של המים יכולה להנחות לגבי כמות הנתרן או האשלגן הפחמתי והסיד הנחוצים לשקע הסידן כקרבונט כאשר צמצום הקשיות של המים.
הפניות
- Day, RA ו- Underwood, AL (1989). כימיה אנליטית כמותית. מהדורת 5 טא . עריכה Prentice-Hall Hispanoamericana, ס.א.
- ויקיפדיה. (2019). אלקליות מים. התאושש מ: es.wikipedia.org
- מר בריאן אורם. (2014). תפקיד פיקוח על אזרח אלקליניטי. התאושש מ: water-research.net
- פיקוח לאומי של שירותי התברואה. (sf). ניתוח מים: אלקליות. . התאושש מ: bvsper.paho.org
- בונילה אלברו. (2017). בסיסיות המים והשפעתם על מצעים. התאושש מ: intagri.com
- גוינולה גילרמו. (2007). קביעת אלקליות מוחלטת. . התאושש מ: imasd.fcien.edu.uy