Čista voda ne postoji u prirodi. Čak i u umjetnim okruženjima, čistoća vode ne traje puno nakon otvaranja boce. Voda otapa više tvari nego bilo koja druga poznata tekućina. U stvari, većina ljudi smatra da je okus "čiste" vode neobičan. Život ovisi o sposobnosti vode da otopi mnoge tvari, a otopljene kemikalije u vodi određuju neke od kritičnih fizikalnih uvjeta ekosustava. Dva važna i međusobno povezana stanja povezana s vodom su kiselost i lužnatost.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Pomoću ove jednadžbe izračunajte lužnatost u smislu CaCO3: Alk (mg / L CaCO3) = Alk (meq / L) x (1 mmol CaCO3÷ 2meq) x (100,087 mg CaCO3÷ 1 mmol CaCO3) = (50044xBxCaxCF) ÷ Vs. Korištene varijable su volumen kiseline (B) korišten u titraciji, koncentracija kiseline (Ca), volumen vode u uzorku (Vs) i faktor korekcije (CF), ako je potrebno.
Važnost lužnatosti
Alkalnost određuje način na koji se voda opire promjenama pH, posebno otpornosti na kiselinu. Veća lužnatost znači veću otpornost na promjene pH. Promjene u pH mogu biti pogubne za ekosustav. Mnoge biljke i vodene životinje zahtijevaju vrlo uski raspon pH da bi preživjele. Čak i manje osjetljive na pH životinje pate ako promjene pH utječu na prehrambeni lanac. Pored prirodnog ekosustava, alkalnost utječe na sustave otpadnih voda i na pogodnost vode za navodnjavanje. Alkalnost, koja se naziva i tvrdoća vode, utječe na kućne vodene sustave gradeći mineralne naslage u cijevima i tavama, kao i na povećanje količine sapuna koju ljudi koriste inhibiranjem pjene.
Jedinice alkalnosti
Alkalnost mjeri količinu kalcija, magnezija i drugih kiselinski umjerenih iona. Alkalnost se može izvijestiti u smislu kalcijevog karbonata, CaCO3. Lužnatost se obično mjeri i izvještava u dijelovima na milijun (ppm) ili zrnima po galonu.
Priprema za testiranje
Preporučena metoda za određivanje lužnatosti koristi se titracijom točke prevoja (IPT) otopinom sumporne kiseline. Čak i kada koristite komercijalno dostupnu 0,01639N otopinu sumporne kiseline, svakako testirajte otopinu u odnosu na standard natrijevog karbonata. Mogu se koristiti različite koncentracije kiselina, posebno s nižim lužnatostima, ali kiselina se mora uspoređivati sa standardom.
Uzorci vode moraju predstavljati uvjete okoliša, pa izloženost sunčevoj svjetlosti, prašini, kiši ili drugim zagađivačima može promijeniti rezultate ispitivanja. Vremenom promjene temperature mogu utjecati i na kvalitetu uzorka, pa uzorke treba držati na temperaturi izvornog okoliša. Za ispitivanja lužnatosti filtrirajte uzorke vode kroz membranu od 0,45 µm, gdje jedinica µm znači mikrometar ili mikron. Mikrometar je jednak 10-6 metar ili milioniti dio metra.
Većina testova koristi uzorak od pedeset mililitara (50 ml) u čaši od 100 ml, ali za uzorke s niskom alkalnošću može se koristiti veći uzorak od 100 ml.
Ispitni uređaji i metodologija
Poželjna metoda ispitivanja koristi staklenu biretu, ali može se koristiti i digitalni titrator. Pazite da je biret čist i suh kako se otopina kiseline ne bi razrijedila.
Koristite standardnu metodologiju titracije s posebnom pažnjom oko pH 8,3 i pH 4,5. Da biste pronašli alkalnost u smislu kalcijevog karbonata, budite posebno oprezni jer se pH uzorka približava pH 4,5.
Izračunavanje alkalnosti
Formula za izračunavanje lužnatosti pronalazi omjer kiseline i točke ekvivalencije bikarbonata. Prva jednadžba pokazuje lužnatost u millikvivalentima po litri.
Koristite ovu formulu za pronalaženje lužnatosti:
Alk (meq / L) = [B (ml) xCa(meq / ml) xCF] ÷ [Vs(ml) x (1L ÷ 1000mL)] = (1000xBxCaxCF) ÷ Vs
Sljedeća jednadžba kombinira jednadžbu lužnatosti s faktorom pretvorbe za izračunavanje lužnatosti u CaCO3:
Alk (mg / L CaCO3) = Alk (meq / L) x (1 mmol CaCO3÷ 2meq) x (100,087 mg CaCO3÷ 1 mmol CaCO3) = (50044xBxCaxCF) ÷ Vs.
Izračun lužnatosti zahtijeva poznavanje:
Alk znači alkalnost
B: Volumen kiseline upotrijebljen za titraciju od izvornog pH do točke ekvivalencije (blizu pH 4,5) u mililitrima.
Ca: Koncentracija sumporne kiseline izražena kao normalnost N ili kao miliekvivalenti po mililitru (meq / ml).
Vs: Volumen uzorka u mililitrima.
CF: faktor korekcije, ako je potrebno. Faktor korekcije za Hach patrone digitalnog titratora jednak je 1,01; sve ostale metode titracije imaju korekcijski faktor jednak 1,0.
Pretpostavimo da je volumen upotrijebljene kiseline (B) jednak 12 mililitara kiseline, koncentracija kiseline (Ca) jednak je 0,01639meq / ml, a volumen uzorka vode (Vs) jednako je 50 ml vode. Ako se titracija vrši standardnom biretom, korekcijski faktor (CF) jednak je 1,0. Da biste izračunali lužnatost, umetnite ove vrijednosti u prvu jednadžbu. Izračun postaje:
Alk = (1000xBxCaxCF) ÷ Vs ili Alk (meq / L) = [1000x12mLx0,01639 (meq / mL) x1,0] ÷ 50mL.
Rješavanje lužnatosti daje: Alk (meq / L) = 3.9 meq / mL.
Da biste izračunali alkalnost kao kalcijev karbonat, koristite ovu formulu za izračun alkalnosti u koncentraciji kalcijevog karbonata (CaCO3). Umetnite vrijednosti u formulu da biste utvrdili lužnatost kao CaCO3:
Alk (mg / L kao CaCO3) = (50044xBxCaxCF) ÷ Vs.
Umetanjem primjera vrijednosti, jednadžba postaje:
Alk (mg / L kao CaCO3) = [50044x12mLx0,01639meq / mLx1,0] ÷ 50mL. Rješenjem jednadžbe dobiva se Alk (mg / L kao CaCO3) = 196,8 mg / L.
Tumačenje rezultata
Miligrami po litri (mg / L) jednaki su dijelovima na milijun (ppm). Lužnatost je poznata i kao tvrdoća vode. Općenito se voda s tvrdoćom manjom od 17,0 ppm smatra mekom vodom. Voda tvrdoće preko 180 ppm smatra se vrlo tvrdom vodom. U ovom primjeru uzorak vode ima vrlo visoku lužnatost.