- En què consisteix l'alcalinitat de l'aigua?
- aigües subterrànies
- Aigua de mar
- unitats
- determinació
- Etapes de la titulació
- importància
- referències
La alcalinitat de l'aigua és la resistència de la mateixa que s'oposa a un canvi de pH a causa de l'addició de substàncies o líquids àcids. Sovint aquesta característica és confosa amb la basicitat. L'addició de CO 2, per exemple, pot provocar una disminució de pH (basicitat) sense que es modifiqui l'alcalinitat.
A l'aigua dolça la alcalinitat es deu principalment a l'aportació de compostos com el carbonat (CO 3 2-), el bicarbonat (HCO 3 -) i l'hidroxil (OH -). A l'aigua de mar cal afegir l'aportació de l'hidròxid de bor (BOH 4-), els silicats (SiO 4 2-) i els fosfats (PO 4 3- i HPO 4 2-).
Aigües subterrànies, un exemple d'aigües altament alcalines. Font: Max Pixel.
L'alcalinitat de l'aigua se sol expressar en mEq / L, corresponent a la quantitat d'àcid usat en la seva titulació: clorhídric o sulfúric. També sol expressar-se com mg de CaCO 3 / L, o part per milió (ppm), fins i tot si hi ha presència d'altres sals.
Aquesta característica de l'aigua sol associar-se a la seva duresa, a causa que els carbonats de calci i magnesi contribueixen a l'alcalinitat. Mentre que el calci i el magnesi, és a dir, els seus cations metàl·lics Ca 2+ i Mg 2+ respectivament, són els elements responsables de la duresa de l'aigua.
En què consisteix l'alcalinitat de l'aigua?
És la capacitat de l'aigua de neutralitzar les substàncies àcides que puguin incorporar-se a ella, evitant així una disminució del seu pH. Aquesta acció amortidora es deu a la presència d'àcids febles i les seves bases conjugades.
Les bases poden reaccionar amb els àcids per convertir-se en espècies elèctricament neutres, és a dir, no carregades.
HCO 3 - + H + <=> CO 2 + H 2 O
El bicarbonat (equació química de dalt) reacciona amb l'ió hidrogen per convertir-se en el diòxid de carboni, compost no carregat. Un mol d'HCO 3 - representa un equivalent molar. Mentrestant, el carbonat (CO 3 2-) representant dos equivalents molars.
aigües subterrànies
Les aigües subterrànies són portadores de compostos provinents de les pluges àcides, entre ells l'àcid sulfúric. La presència de l'diòxid de carboni de l'atmosfera que es dissol en l'aigua pot a més formar àcid carbònic.
Els àcids actuen sobre les roques calcàries, riques en carbonats de calci i magnesi, produint la seva dissolució. Això provoca l'acumulació de carbonat i bicarbonat a l'aigua, principals responsables de la seva alcalinitat.
2 CaCO 3 + H 2 SO 4 → 2 Ca 2+ + 2HCO 3 - + SO 4 2-
L'addició d'un àcid (a dalt) provoca un augment d'alcalinitat sempre que es produeixi més bicarbonat que l'hidrogen sobrant de la reacció anterior.
Quan l'aigua alcalina subterrània es posa en contacte amb l'atmosfera, perd diòxid de carboni i precipita el carbonat, la qual cosa disminueix l'alcalinitat. S'estableix llavors un equilibri dinàmic entre l'atmosfera, l'aigua i els minerals carbonats.
Sota les condicions que hi ha a les aigües superficials, disminueix la contribució de l'carbonat a l'alcalinitat, i el bicarbonat es converteix en el màxim contribuent a ella.
Aigua de mar
A més de l'carbonat, el bicarbonat i els ions hidroxil i hidrògens, altres compostos contribueixen a l'alcalinitat de l'aigua. Entre ells hi ha els borats, els fosfats, els silicats, les bases conjugades d'àcids orgànics i els sulfats.
En l'oceà i al mar ocorren processos anaeròbics com la dinitrificación i la reducció de l'sulfat que tenen una contribució de el 60% de l'alcalinitat de l'aigua. Aquests processos consumeixen hidrogen, de manera que produeixen un augment de l'pH, a més d'originar-N 2 i H 2 S.
En general, els processos anaeròbics provoquen un increment de l'alcalinitat. Per contra, els processos aeròbics produeixen una disminució d'ella. En les aigües superficials, en presència d'oxigen, es produeix un procés de degradació de la matèria orgànica implicada per l'aigua.
A l'degradar aquesta es produeix H + que és dut a l'aigua produint una disminució de l'alcalinitat.
La contaminació ambiental provoca, entre altres conseqüències, el desglaç de l'casquet polar que porta com a conseqüència un increment de l'volum de l'aigua de mar. Això provoca una dilució dels compostos responsables de l'alcalinitat d'aigua de mar, i per tant la seva disminució.
unitats
L'alcalinitat de l'aigua és reportada en forma usual com mg de CaCO 3 / L, tot i que el carbonat de calci no l'únic compost present, ni l'únic contribuent a l'alcalinitat de l'aigua. Els mg / L de carbonat poden ser passats a mEq / L dividint per 50 (pes equivalent aproximat de l'CaCO 3).
determinació
Es determina mitjançant la titulació de les bases presents en l'aigua amb un àcid fort. Els àcids més usats són el clorhídric 0,1 N i el sulfúric 0,02 N.
Es mesura 50 ml d'aigua a titular en un matràs aforat, col·locant aquest volum d'aigua en un Erlenmeyer de 250 ml. Se sol utilitzar una barreja d'indicadors, comunament fenolftaleïna i ataronjat de metil. L'àcid és col·locat en una bureta i es va abocant gota a gota en l'aigua que s'està titulant.
Si l'alcalinitat de l'aigua és major a 9,6 a l'començar la titulació amb l'àcid, no s'observarà una variació en la coloració atribuïble a la fenolftaleïna. Després a l'disminuir el pH entre 9,6 i 8,0 s'observarà l'aparició d'un color grosella, que desapareix a l'caure el pH de 8,0 durant la titulació.
Etapes de la titulació
Durant la primera etapa es titula el carbonat, reacció esquematitzada en l'equació següent:
CO 3 2- + H 3 O + <=> HCO 3 - + H 2 O
A l'seguir afegint l'àcid durant la titulació, la coloració de la solució titulada es torna ataronjada causa de el canvi que experimenta l'ataronjat de metil, indicant que en la mateixa s'han consumit totalment les formes carbonades i les altres bases.
En l'etapa final només queda l'àcid carbònic:
HCO 3 - + H 3 O + <=> H 2 CO 3 + H 2 O
Això passa a un pH 4,3-4,5, denominat punt d'equivalència de l'CO 2. Aquest és el compost existent i l'alcalinitat de l'aigua es torna "zero". Si s'escalfa l'aigua, hi haurà bombolleig de el CO 2 per la descomposició de l'H 2 CO 3.
El volum d'àcid necessari per assolir el punt d'equivalència de l'CO 2 és una mesura de l'alcalinitat total de l'aigua.
importància
L'existència de l'alcalinitat d'l'aigua és un mecanisme de protecció de l'entorn per limitar el dany que pot ocasionar a la flora i fauna aquàtica, per l'afluència d'aigües residuals o pluges àcides capaços de modificar el pH on habiten.
Els esculls coral·lins experimenten greus danys per un increment de l'acidesa de l'aigua marina. L'alcalinitat de l'aigua limita l'extensió d'aquesta acció nociva, neutralitzant l'excés d'acidesa i permetent el manteniment d'un pH compatible amb la vida.
S'ha estimat que l'alcalinitat de l'aigua ha de tenir un valor mínim de 20 mg com CaCO 3 / L, límit per a garantir el manteniment de la vida aquàtica.
El coneixement de la valor de l'alcalinitat de l'aigua pot orientar sobre la quantitat de carbonat de sodi o potassi i calç necessaris per a la precipitació de l'calci com carbonat quan es redueix la duresa de l'aigua.
referències
- Day, RA i Underwood, A EL (1989). Química Analítica Quantitativa. 5 ta edició. Editorial Prentice-Hall Hispanoamericana, SA
- Wikipedia. (2019). Alcalinitat de l'aigua. Recuperat de: es.wikipedia.org
- Mr. Brian Oram. (2014). The Role of Alkalinity Citizen Monitoring. Recuperat de: water-research.net
- Superintendència Nacional de Serveis de Sanejament. (Sf). anàlisi de l'aigua: alcalinitat.. Recuperat de: bvsper.paho.org
- Bonilla Alvaro. (2017). L'alcalinitat de l'aigua i el seu efecte en els substrats. Recuperat de: intagri.com
- Goyenola Guillem. (2007). Determinació de l'alcalinitat total.. Recuperat de: imasd.fcien.edu.uy