Диссоциация воды

В чистой воде содержатся в очень низких концентрациях диссоциированные ионы Н+ и ОН-. Для обозначения концентрации водородных ионов в воде, например 10-5 молей Н+ в 1 л, пользуются отрицательным десятичным логарифмом этой величины, обозначая ее символом рН, при этом отрицательный знак отбрасывают. В данном случае концентрация водородных ионов будет рН = 5,0. При 25° С рН чистой воды равен 7,0.

Когда какое-либо вещество растворяется в воде, ее рН обычно изменяется вследствие соединения некоторых ионов этого вещества с ионом Н+ или ОН- воды, что нарушает химическое равновесие раствора. При растворении хлористого натрия равновесие раствора нарушается незначительно, но если растворяется углекислый кальций, концентрация водородных ионов уменьшается, и реакция будет щелочной. Соли алюминия и железа, которые редко растворяются в достаточно больших количествах, тем не менее значительно влияют на величину рН природной воды, вызывая ее кислую реакцию.

Растворы, рН которых обычно остается постоянным при добавлении небольших количеств кислоты или щелочи, называются буферными. Эта неизменность концентрации водородных ионов объясняется тем, что кислоты и основания слабо диссоциированы. При поступлении ионов Н+ или ОН- в буферный раствор они начинают изменять химическое равновесие раствора, в результате чего кислота или основание превращается в соль. До завершения этой реакции величина рН раствора остается относительно постоянной. Природные воды обычно содержат растворенный углекислый газ и бикарбо-натные ионы, которые образуют буферную систему с угольной кислотой. По этой причине природные величины рН в большинстве случаев изменяются в ограниченном диапазоне. Хотя рН подземных вод изменяется от 11,0 для щелочных вод источников до 1,8 для кислых вод термальных источников, все же для большинства подземных вод рН находится в пределах 5—8.

На точность определения величины рН воды влияют условия отбора и содержания проб воды. Величина рН природных вод часто зависит от присутствия двуокиси углерода, бикарбонатов и карбонатов. Поскольку растворимость двуокиси углерода изменяется с изменением давления и температуры, рН воды, откачиваемой из скважины или изливающейся из источника, также не остается постоянной. Следует учесть, что определение рН проводится на пробах воды, находящихся длительное время в лабораторных условиях. За это время на рН воды в бутылках оказывали влияние повышенная температура и живые организмы. Разность величин рН, полученных в полевых условиях и лаборатории, обычно составляет 0,5 или даже более для воды с низкой минерализацией. Поэтому при взятии проб воды для определения рН в бутылке, куда наливается вода, должно содержаться минимальное количество воздуха, и в эту воду необходимо добавить неиони-зирующий ингибитор, препятствующий росту живых организмов. Если необходимы точные данные, определение рН следует проводить в полевых условиях.

Несмотря на многочисленные изменения рН, можно сделать ряд важных обобщений. Очень высокие величины рН, т. е. более 8,5, обычно свойственны содовым водам. Средние величины рН характерны для вод с высоким содержанием бикарбонатов. Очень низкие величины рН (менее 4) имеют воды, содержащие свободные кислоты, образующиеся при окислении сульфидных минералов (обычно пирита), либо воды, контактирующие с вулканическими газами, содержащими сероводород, соляную кислоту и другие летучие вещества. Относительно низкие величины рН вода может иметь при нахождении в ней небольших количеств неорганических кислот, образовавшихся из сульфидов, или органических кислот, возникших в результате разложения растений. В общем у вод осадочных пород, богатых глиной, рН более низкий, чем у вод известняков.

Дата добавления: 2015-07-13