Alkalitet i aciditet vode

ALKALITET I ACIDITET VODE

ALKALITET

    Alkalitet (baznost) vode čine hidroksidi, karbonati i bikarbonati alkalnih izemnoalkalnih metala, uglavnom natrijuma, kalcijuma i magnezijuma.

    

    Alkalitet se određuje titracijom vode, rastvorom 0,1 M HCl uz indikator fenolftalein ili metil-oranž.

    UKUPAN ALKALITET čine alkalitet prema fenolftaleinu (p-alkalitet) i alkalitet prema metil-oranžu (m-alkalitet).

    p-alkalitet potiče od prisustva hidroksida ili karbonata ili njihove smeše.

    m-alkalitet može poticati od karbonata i bikarbonata pojedinačno ili njihove smeše.

   Istovremeno prisustvo hidroksida i bikarbonata u uzorku nije moguće jer oni reaguju međusobno prema jednačini:

                   

                                                HCO₃^-   +  OH^-    =   CO₃^2-    +   H₂O

   Reakcije određivanja ukupnog alkaliteta:

1.      OH^-  + HCl  =  H₂O   + Cl^- 
2.         CO₃^2-   +  HCl  = Cl^-   + HCO₃ ^-   
3.          HCO₃ ^-  + HCl  = Cl^-   + CO₂   + H₂O

   Alkalitet vode se izražava kao SADRŽAJ CaCO3 u mg/l vode.

POSTUPAK

Za uzorke kod kojih je početni pH > 8,3 titracija se izvodi u dva stupnja:

• uz indikator fenolftalein dok se indikator ne obezboji (p-alkalitet)
• uz indikator metil-oranž, do prelaska boje u oranž (m-alkalitet)

Za uzorke kod kojih je početni pH < 8,3 određuje se samo m- alkalitet.

1. Odmeriti 100 ml uzorka kalibrisanom pipetom
2. Dodati 10 kapi 2% rastvora fenolftaleina u etanolu
3. Titrisati uzorak 0,1 M rastvorom HCl do obezbojenja (pH=8.3)
4. U isti uzorak dodati 6 do 7 kapi 0,5% rastvora metil-oranža u etanolu
5. Titrisati rastvorom kiseline do oranž boje (pH= 4,4)

IZRAČUNAVANJE

P =( V_HCL / V_uzorka ) *1000   (mg/l)

m  =( V_HCL / V_uzorka ) *1000   (mg/l)

Ukupni alkalitet:

T = p + m

Tabela 2: Sadržaj različitih jonskih vrsta u zavisnosti od alkalnosti

Tabela 3: Eksperimentalni rezultati određivanja alkaliteta vode

Preračunato prema tabeli br. 2.
Uzorak	VHCl,  ff (ml)	VHCl, mo (ml)	P mg/l	m mg/l	T mg/l	T/2 mg/l	OH- mg/l	CO32* mg/l	HCO3- mg/l
Gradska voda	0,2	6,2	2	62	64	32	-	12	353,8
Školska voda	0,2	7,3	2	73	75	37,5	-	12	420,9

PRORAČUN

ŠKOLSKA VODA

Za rezultat titracije važi  p < m/2 a kod izračunavanja koncentracije karbonatnih anjona  važi da je  V_HCl  =  2p. Dakle, voda sadrži karbonate I bikarbonate I onda važi hemijska reakcija:

KONCENTRACIJA KARBONATA

Na₂CO₃  +  2HCl  =  2NaCL +  H₂ CO₃

n (Na₂CO₃ )  :  n (HCl)  =  1  :  2

[ CO₃ ] = ⅟₂ V_HCl  *  C_HCl   *  M (CO₃ )  *  q

[ CO₃ ] = 2p/2  * C_HCl   *  M (CO₃ )  *  q

[ CO₃ ] = p  * C_HCl   *  M (CO₃ )  *  q

[ CO₃ ] = 2  * 0,1  *  60  *  10

[ CO₃ ] = 12 mg/ l  karbonatnih jona

KONCENTRACIJA BIKARBONATA

NaHCO₃ + HCl  =  NaCl    +  H₂ CO₃

n (NaHCO₃ )    :   n (HCl)  =  1   :  1

V_HCl  =  m – 2p = 7,3 – 0,4 = 6,9 ml

[ HCO₃ ] =   V_HCl  *  C_HCl   *  M (HCO₃ )  *  q

[ HCO₃ ] =  6,9  *  0,1  *  61  *  10

[ HCO₃ ] =   420,9 mg/l  bikarbonatnih jona,

gde je :

M – molarna masa jona u g/mol

C – koncentracija HCl  u mol/dm³

q  - alikvotni deo rastvora za analizu koji najčešće iznosi 10 (uzima se 1/10 l uzorka)

GRADSKA VODA

[ CO₃ ] = p  * C_HCl   *  M (CO₃ )  *  q

[ CO₃ ] = 2 * 0,1 * 60 * 10 = 12  mg/l karbonata

[ HCO₃ ] =   V_HCl  *  C_HCl   *  M (HCO₃ )  *  q

[ HCO₃ ] =   V_HCl  *  C_HCl   *  M (HCO₃ )  *  q , stim što je  V_HCl  =  m – 2p, pa imamo

[ HCO₃ ] =   5,8 * 0,1 * 61 *10 = 353,8 mg/l bikarbonata

ACIDITET

Aciditet (kiselost) prirodnih voda potiče od ugljene kiseline, a ponekad i od huminskih kiselina.

Aciditet otpadnih voda može poticati i od mineralnih kiselina (azotna, hlorovodonična) ili hidrolizovanih soli.

Određivanje aciditeta je važno zbog agresivnih osobina kiselih voda i vrši se titracijom uzorka pomoću 0,1 M rastvora NaOH uz fenolftalein kao indikator, a po reakciji:

H₂ CO₃  + OH^-  =  HCO₃^-  +   H₂ O

U prirodnim vodama samo ugljen-dioksid daje kiselost vodama i u zavisnosti od pH- sredine prisutne su i različite forme ugljene kiseline, kako je prikazano na dijagramu raspodele:

Slika 1: Dijagram raspodele molekulskog i jonskih oblika ugljene kiseline u vodenom rastvoru, u zavisnosti od pH rastvora

Iz dijagrama se može zaključiti sledeće:

1. Za pH<8 u rastvoru su prisutni ugljena kiselina i bikarbonatni joni dok je sadržaj karbonata zanemarljiv.
2. Za 8<pH<9  u rastvoru su prisutni bikarbonatni joni dok je sadržaj karbonatnih jona i slobodne ugljene kiseline skoro zanemarljiv.
3. Za pH > 9 u rastvoru su prisutne samo jonske vrste ugljene kiseline, odnosno bikarbonatni i karbonatni joni.

POSTUPAK ODREĐIVANJA ACIDITETA

1. Odmeriti 100 ml uzorka vode pipetom i preneti u erlenmajer od 300 ml
2. Dodati 10 kapi 1% rastvora fenolftaleina u etanolu
3. Titrisati standardnim rastvorom NaOH koncentracije 0,1 M do postojane rozikaste boje

IZRAČUNAVANJE

A = (ml NaOH  / ml uzorka) * 1000  (mg CaCO3/ l)

Tabela 4: Rezultati određivanja kiselosti

Uzorak	ml NaOH	A(mg CaCO3 /l )
Gradska voda	0,1	1
Školska voda	0,2	2