Гидрокарбонатный ион.

Большая часть (около 80%) поверхностных вод относится к гидрокарбонатному классу, так как среди главных ионов преобладают гидрокарбонаты.

Щелочность воды - концентрация суммы анионов слабых кислот (главным образом анионов угольной кислоты), присутствующих в водах, которая может быть определена при титровании пробы сильной кислотой и в значительной мере обуславливается cодержанием гидрокарбонатных и карбонатных ионов.

Источники. Основным источником гидрокарбонатных и карбонатных ионов в поверхностных водах являются процессы химического выветривания и растворения карбонатных пород типа известняков, мергелей, доломитов, например:

CaCO₃ + H₂O + CO₂ Ca ²⁺ + 2HCO₃^-

MgCO₃+ H₂O +CO₂ Mg²⁺ + 2HCO₃^-

Значительные количества гидрокарбонатных ионов поступают с атмосферными осадками и грунтовыми водами, со сточными водами предприятий химической, силикатной, содовой промышленности.

Формы миграции. Гидрокарбонатные и карбонатные ионы являются основными составными компонентами карбонатной системы, а поэтому их растворимость, количественные соотношения и формы нахождения определяются ее состоянием.

В поверхностных водах гидрокарбонатные и карбонатные ионы присутствуют, главным образом, в растворенном состоянии. Соотношения между концентрацией карбонатных и гидрокарбонатных ионов зависит от концентрации ионов водорода и, следовательно, определяется величиной рН исследуемой воды.

Практически в природных водах, рН которых ниже 4,0, гидрокарбонатные ионы фактически отсутствуют, в интервале рН = 6 –10 они являются основной формой производных угольной кислоты ( максимальное их содержание при рН –8,3-8,4). Карбонатные ионы при рН более 10,5 становятся главной формой существования производных угольной кислоты, табл.

Соотношение форм производных угольной кислоты при различных рН, выраженных в % от общего их содержания

Форма	рН 4	рН 5	рН 6	рН 7	рН 8	Рр 9	Н 10
(H2CO3 + CO2)	99,7	96,2	71,5	20,0	2,4	0,2	-
(HCO3 -)	0,3	3,8	28,5	80,0	97,2	95,7	70,4
(CO2-)	-	-	-	-	0,4	4,1	29,6

Содержание в поверхностных водах. В речных водах содержание гидрокарбонатных и карбонатных ионов колеблется от 30 до 400 мг HCO₃, в озерах – от 1 до 500 мг HCO₃ в литре. Гидрокарбонатные и карбонатные ионы, как правило, преобладают в водах малой минерализации, которые относятся к гидрокарбонатному классу, их концентрация в поверхностных водах подвержена заметным сезонным колебаниям. В низкоминерализованных водах ее колебания достаточно четко коррелируют с изменением общей минерализации воды.

Свойства, цели наблюдения. Щелочность является важной характеристикой поверхностных вод, по которой можно судить о важнейших гидрохимических процессах.

Наиболее широкое распространение получили методы прямого и обратного титрования, потенциометрические.

Методы прямого титрования основаны на титровании пробы воды сильной кислотой (HCl, H₂SO₄ и др.) в присутствии различных индикаторов, имеющих переход окраски в эквивалентной точке в области рН от 3 до 4.

Отбор проб, их предварительная обработка и хранение. Определение должно производиться вскоре после отбора проб (не позднее одних суток). Мутные пробы фильтруют через мембранный фильтр 0,45 мк. При отборе проб бутыль следует заполнять водой доверху. Для отбора и хранения необходимо использовать полиэтиленовую посуду, поскольку гидрокарбонаты, карбонаты могут в значительных количествах выщелачиваться из стекла.

Определение HCO₃^-.

Метод основан на взаимодействии бикарбонатов с соляной кислотой.

HCO₃^- + HCl CO₂ + H₂O + Cl^-

О величине щелочности судят по количеству израсходованной соляной кислоты (ацидометрический метод).

Для установления эквивалентной точки используют индикатор метилоранж, имеющий в щелочной среде желтую, а в кислой - розовую окраску. По первому изменению окраски судят о конце титрования.

Ход определения.

Пипеткой или цилиндром отбирают 100 мл исследуемой воды и переносят ее в титровальную колбу объемом 250 мл. Добавляют 2-3 капли индикатора метилового оранжевого и титруют 0,1N HCl, до устойчивой оранжево-розовой окраски. Количество соляной кислоты, пошедшее на титрование, записывают.

Содержание HCO₃- вычисляют по формуле:

HCO₃-мг/л = n * N *1000 *61 / V , где

n– количество 0,1 N HCl, израсходованное на титрование пробы, мл

N – нормальность HCl (0,1)

V- объем исследуемой воды, мл

61- молярная масса HCO₃

Реактивы.

1.Раствор соляной кислоты HCl. х.ч. Готовят из фиксанала путем разбавления содержимого ампулы дистиллированной водой в мерной колбе на 1 л .

2.Метилоранж (индикатор) 0,1% или 0,05%. Готовится путем растворения порошка метилоранжа в дистиллированной воде при нагревании. 0,1 % раствор – 0,1 г порошка растворяют в 100 мл дистиллированной воды.

0,05 % раствор – 0,05 г порошка растворяют в 100 мл дистиллированной воды.