(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:
Жобщ = Жвр + Жпост или
Жобщ = 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:
Жобщ = ЖCa + ЖMg
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, Жобщ < 4 ммоль-экв/л;
- среднежесткие, 6 > Жобщ > 4 ммоль-экв/л;
- жесткие, 12 > Жобщ > 6 ммоль-экв/л;
- очень жесткие, Жобщ > 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, Жобщ ≥ r(НСО3-);
- щелочные, Жобщ < r(НСО3-).
Для вод первой группы различают жесткости:
- общую, Жобщ = ЖCa + ЖMg;
- временную, Жвр = r(НСО3-);
- постоянную, Жпост = Жобщ – Жвр;
- кальциевую, ЖCa = r(Ca2+);
- магниевую, ЖMg = r(Mg2+).
Для вод второй группы определение временной и постоянной жесткости теряет смысл, поэтому различают жесткости:
- общую, Жобщ = ЖCa + ЖMg;
- кальциевую, ЖCa = r(Ca2+);
- магниевую, ЖMg = r(Mg2+).
Процессы при которых уменьшается жесткость природных вод называются водоумягчением. Сделать воду мягкой можно разными методами: физическими, химическими и физико-химическими.
