В) Определение щёлочности.

Щёлочностью воды называют общее содержание веществ, обуславливающих при диссоляции или в результате гидролиза образование ионов OH⁻, вступающих реакцию с сильными кислотами, т.е. с ионами Н⁺. Расход кислоты выражает значение щёлочности воды.

Обычно в природных водах щёлочность вызывается присутствием в них ионов HCO₃^-, SiO₃²⁻ и реже СО₃²⁻, а также присутствием гумматов. В щелочных и котловых водах, кроме перечисленных веществ, щёлочность обуславливается также присутствием ионов РО₄³⁻, НРО₄²⁻ и непосредственно ионами ОН⁻. Процесс определения щёлочности заключается в постепенном добавлении к отмеренной порции воды 0.1 н. или 0.01 н. раствора кислоты (обычно серной или соляной). Перед этим прибавляют тот или иной индикатор. Изменение окраски раствора свидетельствует о достижении такого значения рН, которое отвечает интервалу перехода цвета данного индикатора. В этот момент прекращают добавлять кислоту и отмечают, какое количество её было израсходовано на нейтрализацию щелочности. Чаще всего в качестве индикаторов для определения щёлочности воды пользуются метилоранжем и фенолфталеином; поэтому различают щёлочность по метилоранжу Щ_м , называемую также общей щёлочностью, и щёлочность по фенолфталеину Щ_ф. Между этими величинами имеются различные соотношения в зависимости от характера щелочности. Так, если анализируется раствор едкого натра, то Щ_ф = Щ_м , если раствор соды, то Щ_ф = 0.5Щ_м , если раствор содержит только бикарбонаты, то Щ_ф = 0 и т.д.

Если в растворе могут присутствовать из щелочных соединений только гидраты, т.е. NaOH, Ca ( OH )₂ или Mg ( OH )₂,

затем карбонаты Na₂CO₃, СаСО₃, MgCO₃ и, наконец, бикарбонаты, т.е. NaHCO₃, Са(HCO₃)₂ и Mg(HCO₃)₂, то, обозначив эти щёлочи соответственно через Щ_г, Щ_к и Щ_б, можно написать следующие уравнения:

Щ_ф = Щ_г + 0.5Щ_к

Щ₀ = Щ_м = Щ_г + Щ_к + Щ_б

где:

Щ₀ – щелочность общая;

Щ_г – щелочность гидратная;

Щ_ф – щелочность по фенолфталеину;

Щ_к – щелочность карбонатная;

Щ_м – щелочность по метилоранжу.

Так как в воде бикарбонаты и гидраты взаимно нейтрализуются:

NaOH + NaHCO₃ = Na₂CO₃ + H₂O

Систему уравнений можно разложить на две самостоятельные:

первая система: Щ_ф 0.5 Щ_м

Щ_ф = Щ_г + 0.5Щ_к;

Щ₀ = Щ_м =Щ_г + Щ_к

Относится к тому случаю, когда в воде отсутствуют бикарбонаты

вторая система: Щ_ф 0.5Щ_м

Щ_ф = 0.5Щ_к;

Щ₀ = Щ_м = Щ_к + Щ_б

соответствует тому случаю, когда в растворе присутствуют бикарбонаты ( NaHCO₃) и отсутствуют гидраты, при этом Щ_ф 0.5 Щ_м.

Задача 5.

В 5 л бидисиллята растворили 0.4 г NaOH и 265 г Na₂CO₃. Определить значение и характер щелочности раствора.

Решение.

Поскольку в растворе содержатся только ионы ОН⁻ и СО₃²⁻, то общая щелочность состоит из гидратной и карбоновой. Вначале определяем концентрацию растворённых веществ в литре С_NaOH = = 80 мг/л;

С _Na2CO3= = 53 мг/л, после чего Щ_г = = 2 мг-экв/ л, Щ_к = = 1 мг-экв/ л.