Показатель концентрации ионов водорода

(рН – ХАРАКТЕРИСТИКА)

Согласно теории электролитической диссоциации молекула воды диссоциирует по уравнению:

Н₂О Н⁺ + ОН^-

Степень диссоциации молекулы воды очень мала, поэтому концентрация недиссоциированных молекул воды постоянна, и константа равновесия по закону действующих масс имеет следующее уравнение:

К = [H⁺] · [OH^-],

где [H⁺] и [OH^-] – молярные концентрации ионов водорода и гидроксильных групп, моль/л.

Константа К называется ионным произведением воды; величина постоянная и при t = 22 ⁰С равна 10^-14.

Молекула воды при диссоциации образует равное количество ионов Н⁺ и ОН^-, концентрация каждого из них в чистой воде будет равна 10^-7:

[H⁺] = [OH^-] = 10^-7.

Кислотность и щелочность водного раствора можно выразить либо через концентрацию ионов Н⁺, либо через концентрацию ионов ОН^-.

На практике обычно пользуются концентрацией ионов Н⁺: для кислого раствора [H⁺] > 10^-7, для нейтрального [H⁺] = 10^-7, для щелочного [H⁺] < 10^-7.

Чтобы не работать с отрицательными степенями, концентрацию ионов водорода принять выражать через водородный показатель – рН:

рН = - lg [H⁺].

С помощью рН–характеристики водный раствор будет классифицироваться следующим образом:

если рН < 7, то раствор (среда) кислый,

если рН = 7, то раствор (среда) нейтральный,

если рН > 7, то раствор (среда) щелочной.

ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ

Природная вода всегда содержит в себе растворимые соли, поступающие за счет растворения и процессов химического выветривания. Под воздействием водных растворов углекислого и сернистого газов на природные карбонаты кальция и магния в воду поступают гидрокарбонаты и гидросульфиты двухвалентных металлов. Гидросульфиты окисляются и превращаются в гидросульфаты, которые могут превращаться в сульфаты.

Жесткость – это наличие в воде растворимых солей кальция, магния и некоторых металлов в двухвалентном состоянии (железа и др.)

Общая жесткость воды – это сумма постоянной и временной жесткости воды, определяется по формуле:

Ж_общ = Ж_вр + Ж_пост или

 

Ж_общ = r(Ca²⁺) + r(Mg²⁺),

где r(Ca²⁺) и r(Mg²⁺) – молярная концентрация эквивалента (эквивалентная концентрация) ионов кальция и магния.

Временная (карбонатная) жесткость обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов кальция и магния, которые при нагревании разлагаются на нерастворимые карбонаты, воду и углекислый газ.

Постоянная (некарбонатная) жесткость обусловлена содержанием в воде сульфатов и хлоридов кальция и магния.

Жесткость по металлу, соль которого ее обуславливает, подразделяется на кальциевую и магниевую, сумма которых дает общую жесткость воды:

Ж_общ = Ж_Ca + Ж_Mg

 

Количественно жесткость определяется числом миллиграмм или миллимоль эквивалентов в 1 л воды (мг-экв/л, моль-экв/л).

Природные воды по значению жесткости подразделяются на:

- мягкие, Ж_общ < 4 ммоль-экв/л;

- среднежесткие, 6 > Ж_общ > 4 ммоль-экв/л;

- жесткие, 12 > Ж_общ > 6 ммоль-экв/л;

- очень жесткие, Ж_общ > 12 ммоль-экв/л.

 

В зависимости от соотношения между общей жесткостью и эквивалентной концентрацией в ней ионов НСО₃^-, пластовые воды нефтяных месторождений и нефтепромысловые дренажные воды подразделяются на две группы:

- жесткие, Ж_общ ≥ r(НСО₃^-);

- щелочные, Ж_общ < r(НСО₃^-).

 

Для вод первой группы различают жесткости:

- общую, Ж_общ = Ж_Ca + Ж_Mg;

- временную, Ж_вр = r(НСО₃^-);

- постоянную, Ж_пост = Ж_общ – Ж_вр;

- кальциевую, Ж_Ca = r(Ca²⁺);

- магниевую, Ж_Mg = r(Mg²⁺).

Для вод второй группы определение временной и постоянной жесткости теряет смысл, поэтому различают жесткости:

- общую, Ж_общ = Ж_Ca + Ж_Mg;

- кальциевую, Ж_Ca = r(Ca²⁺);

- магниевую, Ж_Mg = r(Mg²⁺).

 

Процессы при которых уменьшается жесткость природных вод называются водоумягчением. Сделать воду мягкой можно разными методами: физическими, химическими и физико-химическими.