В начало

Водородный показатель (pH)

 

Содержание ионов водорода (гидроксония – H3O+) в природных водах определяется в основном количественным соотношением концентраций угольной кислоты и ее ионов:

CO2 + H2О Û H+ + HCO-3 Û 2 H+ + CO32-.

Для удобства выражения содержания водородных ионов была введена величина, представляющая собой логарифм их концентрации, взятый с обратным знаком:

pH = -lg[H+].

Для поверхностных вод, содержащих небольшие количества диоксида углерода, характерна щелочная реакция. Изменения pH тесно связаны с процессами фотосинтеза (при потреблении CO2 водной растительностью высвобождаются ионы ОН-). Источником ионов водорода являются также гумусовые кислоты, присутствующие в почвах. Гидролиз солей тяжелых металлов играет роль в тех случаях, когда в воду попадают значительные количества сульфатов железа, алюминия, меди и других металлов:

Fe2+ + 2H2O Þ Fe(OH)2 + 2H+.

Значение pH в речных водах обычно варьирует в пределах 6,5 – 8,5, в атмосферных осадках 4,6 – 6,1, в болотах 5,5 – 6,0, в морских водах 7,9 – 8,3. Концентрация ионов водорода подвержена сезонным колебаниям. Зимой величина pH для большинства речных вод составляет 6,8 – 7,4, летом 7,4 – 8,2. Величина pH природных вод определяется в некоторой степени геологией водосборного бассейна.

Рис. Шкала pH от 0 до 14

 

В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питьевого водопользования, воды водных объектов в зонах рекреации, а также воды водоемов рыбохозяйственного назначения величина pH не должна выходить за пределы интервала значений 6,5 – 8,5.

 

Величина pH воды – один из важнейших показателей качества вод. Величина концентрации ионов водорода имеет большое значение для химических и биологических процессов, происходящих в природных водах. От величины pH зависит развитие и жизнедеятельность водных растений, устойчивость различных форм миграции элементов, агрессивное действие воды на металлы и бетон. Величина pH воды также влияет на процессы превращения различных форм биогенных элементов, изменяет токсичность загрязняющих веществ.

В водоеме можно выделить несколько этапов процесса его закисления. На первом этапе рН практически не меняется (ионы бикарбоната успевают полностью нейтрализовать ионы Н+). Так продолжается до тех пор, пока общая щелочность в водоеме не упадет примерно в 10 раз до величины менее 0,1 моль/дм3.

На втором этапе закисления водоема рН воды обычно не поднимается выше 5,5 в течение всего года. О таких водоемах говорят как об умеренно кислых. На этом этапе закисления происходят значительные изменения в видовом составе живых организмов.

На третьем этапе закисления водоема рН стабилизируется на значениях рН<5 (обычно рН 4,5), даже если атмосферные осадки имеют более высокие значения рН. Это связано с присутствием гумусовых веществ и соединений алюминия в водоеме и почвенном слое.

Природные воды в зависимости от рН рационально делить на семь групп.

 

Таблица. Группы природных вод в зависимости от рН

Группа

рН

Примечание

Сильнокислые воды

<3

результат гидролиза солей тяжелых металлов (шахтные и рудничные воды)

Кислые воды

3–5

поступление в воду угольной кислоты, фульвокислот и других органических кислот в результате разложения органических веществ

Слабокислые воды

5–6,5

присутствие гумусовых кислот в почве и болотных водах (воды лесной зоны)

Нейтральные воды

6,5–7,5

наличие в водах Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2

Слабощелочные воды

7,5–8,5

наличие в водах Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2

Щелочные воды

8,5–9,5

присутствие Na2CO3 или NaHCO3

Сильнощелочные воды

9,5

присутствие Na2CO3 или NaHCO3

 

Измерение рН при контроле качества природной и питьевой воды проводится практически повсеместно. Для определения рН используют рН-метрию и визуальную колориметрию: рН-метрия предполагает измерение водородного показателя с помощью стационарных (лабораторных) приборов – рН-метров, в то время как визуально-колоримет­рическое определение проводят с использованием портативных тест-комплектов, основанных на реакции универсального или комбинированного индикатора с водородными ионами, сопровождающейся изменением окраски раствора. Точность измерения водородного показателя с помощью рН-метра может быть высока (до 0,1 единицы рН и менее), с помощью визуально-колориметрических тест-комплектов – около 0,5 единицы рН.

В некоторых случаях – для быстрого анализа неизвестных растворов используется рН-индикаторная бумага, имеющая точность определения рН не более 1, что недостаточно для выполнения анализа природной и питьевой воды. Ниже приводится визуально-колориметрический метод определения рН как наиболее простой и доступный.

 


Разблокировка Alcatel Idol 2S
Разблокировка Alcatel Idol 2S


iTunes Gift Card (РОССИЯ) - 700 руб
iTunes Gift Card (РОССИЯ) - 700 руб


50 VISA VIRTUAL + Быстрая выписка
50 VISA VIRTUAL + Быстрая выписка