น้ำบริสุทธิ์ไม่มีอยู่ในธรรมชาติ แม้แต่ในสภาพแวดล้อมที่ประดิษฐ์ขึ้น ความบริสุทธิ์ของน้ำก็ยังอยู่ได้ไม่นานเกินการเปิดขวด น้ำละลายสารได้มากกว่าของเหลวอื่นๆ ในความเป็นจริง คนส่วนใหญ่พบว่าน้ำที่ "บริสุทธิ์" มีรสชาติที่แปลก ชีวิตขึ้นอยู่กับความสามารถของน้ำในการละลายสารหลายชนิด และสารเคมีที่ละลายในน้ำเป็นตัวกำหนดสภาวะทางกายภาพที่สำคัญบางประการของระบบนิเวศ เงื่อนไขที่เกี่ยวข้องกับน้ำที่สำคัญและสัมพันธ์กันสองประการคือความเป็นกรดและด่าง
ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)
ใช้สมการนี้ในการคำนวณความเป็นด่างในรูปของ CaCO3: Alk (mg/L CaCO .)3)=Alk (meq/L)x (1mmol CaCO .)3÷2meq) x (100.087mg CaCO .)3CaCO. 1 มิลลิโมล3)=(50044xBxCxCF)÷Vส. ตัวแปรที่ใช้คือปริมาตรของกรด (B) ที่ใช้ในการไทเทรต ความเข้มข้นของกรด (C) ปริมาณน้ำในตัวอย่าง (Vส) และปัจจัยแก้ไข (CF) หากจำเป็น
ความสำคัญของความเป็นด่าง
ความเป็นด่างเป็นตัวกำหนดว่าน้ำสามารถต้านทานการเปลี่ยนแปลงของค่า pH ได้อย่างไร โดยเฉพาะอย่างยิ่งการต้านทานการเป็นกรด ความเป็นด่างที่สูงขึ้นหมายถึงความต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงของ pH ที่สูงขึ้น การเปลี่ยนแปลงของ pH สามารถทำลายระบบนิเวศน์ได้ พืชและสัตว์น้ำหลายชนิดต้องการค่า pH ที่แคบมากเพื่อความอยู่รอด แม้แต่สัตว์ที่ไวต่อค่า pH น้อยกว่าก็ต้องทนทุกข์ทรมานหากการเปลี่ยนแปลงของค่า pH ส่งผลกระทบต่อห่วงโซ่อาหาร นอกจากระบบนิเวศทางธรรมชาติแล้ว ความเป็นด่างยังส่งผลต่อระบบน้ำเสียและความเหมาะสมของน้ำเพื่อการชลประทาน ความเป็นด่างหรือที่เรียกว่าความกระด้างของน้ำ ส่งผลกระทบต่อระบบน้ำในบ้านโดยการสร้างแหล่งแร่ในท่อและกระทะตลอดจนการเพิ่มปริมาณสบู่ที่คนใช้โดยการยับยั้งการเกิดฟอง
หน่วยของความเป็นด่าง
ความเป็นด่างจะวัดปริมาณแคลเซียม แมกนีเซียม และอิออนปรับสภาพกรดอื่นๆ ความเป็นด่างอาจรายงานในแง่ของแคลเซียมคาร์บอเนต CaCO3. ค่าความเป็นด่างมักจะวัดและรายงานในรูปของส่วนต่อล้าน (ppm) หรือเมล็ดพืชต่อแกลลอน
เตรียมตัวสอบ
วิธีการที่แนะนำสำหรับการกำหนดความเป็นด่างใช้การไทเทรตจุดเปลี่ยน (IPT) กับสารละลายกรดซัลฟิวริก แม้แต่เมื่อใช้สารละลายกรดซัลฟิวริก 0.01639N ที่มีจำหน่ายในท้องตลาด ก็ต้องแน่ใจว่าได้ทดสอบสารละลายกับมาตรฐานโซเดียมคาร์บอเนต อาจใช้ความเข้มข้นของกรดที่แตกต่างกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับค่าความเป็นด่างที่ต่ำกว่า แต่ต้องเปรียบเทียบกรดกับค่ามาตรฐาน
ตัวอย่างน้ำจำเป็นต้องแสดงถึงสภาวะแวดล้อม ดังนั้นการสัมผัสกับแสงแดด ฝุ่น ฝน หรือสารปนเปื้อนอื่นๆ อาจเปลี่ยนแปลงผลการทดสอบ เมื่อเวลาผ่านไป การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอาจส่งผลต่อคุณภาพของตัวอย่าง ดังนั้นควรเก็บตัวอย่างไว้ที่อุณหภูมิของสภาพแวดล้อมเดิม สำหรับการทดสอบความเป็นด่าง ให้กรองตัวอย่างน้ำผ่านเมมเบรน 0.45-µm โดยที่หน่วย µm หมายถึง ไมโครมิเตอร์ หรือไมครอน ไมโครมิเตอร์เท่ากับ10-6 เมตรหรือหนึ่งในล้านของเมตร
การทดสอบส่วนใหญ่ใช้ตัวอย่างขนาด 50 มิลลิลิตร (50 มล.) ในบีกเกอร์ขนาด 100 มล. แต่สำหรับตัวอย่างที่มีความเป็นด่างต่ำ อาจใช้ตัวอย่างขนาดใหญ่กว่า 100 มล.
เครื่องมือทดสอบและวิธีการ
วิธีการทดสอบที่ต้องการใช้บิวเรตแก้ว แต่อาจใช้เครื่องไทเทรตแบบดิจิทัลได้เช่นกัน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าบิวเรตสะอาดและแห้งเพื่อไม่ให้สารละลายกรดเจือจาง
ใช้วิธีการไทเทรตมาตรฐานด้วยความระมัดระวังเป็นพิเศษเกี่ยวกับ pH 8.3 และ pH 4.5 สำหรับการค้นหาความเป็นด่างในแง่ของแคลเซียมคาร์บอเนต ให้ระมัดระวังเป็นพิเศษเมื่อค่า pH ของตัวอย่างเข้าใกล้ pH 4.5
การคำนวณความเป็นด่าง
สูตรคำนวณความเป็นด่างหาอัตราส่วนของกรดต่อจุดสมมูลไบคาร์บอเนต สมการแรกแสดงความเป็นด่างในหน่วยมิลลิควิวาเลนต์ต่อลิตร
ใช้สูตรนี้เพื่อค้นหาความเป็นด่าง:
Alk (meq/L)=[B(mL)xC(meq/mL)xCF]÷[Vส(มล.)x (1L÷1000mL)]=(1000xBxCxCF)÷Vส
สมการต่อไปนี้รวมสมการความเป็นด่างกับปัจจัยการแปลงเพื่อคำนวณความเป็นด่างใน CaCO3:
Alk (mg/L CaCO .)3)=Alk (meq/L)x (1mmol CaCO .)3÷2meq) x (100.087mg CaCO .)3CaCO. 1 มิลลิโมล3)=(50044xBxCxCF)÷Vส.
การคำนวณความเป็นด่างต้องรู้:
แอลก แปลว่า ความเป็นด่าง
B: ปริมาตรของกรดที่ใช้ในการไทเทรตจาก pH เดิมถึงจุดสมมูล (ใกล้ pH4.5) ในหน่วยมิลลิลิตร
ค: ความเข้มข้นของกรดซัลฟิวริกที่แสดงเป็นค่าปกติ N หรือเป็นมิลลิอีควิวาเลนต์ต่อมิลลิลิตร (meq/mL)
วีส: ปริมาตรของตัวอย่างเป็นมิลลิลิตร
CF: ปัจจัยแก้ไข หากจำเป็น ปัจจัยการแก้ไขสำหรับคาร์ทริดจ์ไทเทรตดิจิตอล Hach เท่ากับ 1.01; วิธีการไทเทรตอื่นๆ ทั้งหมดมีปัจจัยการแก้ไขเท่ากับ 1.0
สมมติว่าปริมาตรของกรด (B) ที่ใช้เท่ากับกรด 12 มิลลิลิตร ความเข้มข้นของกรด (C) เท่ากับ 0.01639meq/mL และปริมาตรของตัวอย่างน้ำ (Vส) เท่ากับน้ำ 50 มล. หากทำการไทเทรตด้วยบิวเรตมาตรฐาน ค่า Correction factor (CF) จะเท่ากับ 1.0 ในการคำนวณความเป็นด่าง ให้ใส่ค่าเหล่านี้ลงในสมการแรก การคำนวณจะกลายเป็น:
Alk=(1000xBxC .)xCF)÷Vส หรือ Alk (meq/L)=[1000x12mLx0.01639(meq/mL)x1.0]÷50mL.
การหาค่าความเป็นด่าง: Alk (meq/L)=3.9 meq/mL
ในการคำนวณค่าความเป็นด่างของแคลเซียมคาร์บอเนต ให้ใช้สูตรนี้ในการคำนวณค่าความเป็นด่างในความเข้มข้นของแคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO)3). ใส่ค่าลงในสูตรเพื่อกำหนดความเป็นด่างเป็น CaCO3:
Alk (มก./ลิตร เป็น CaCO3)=(50044xBxCxCF)÷Vส.
เมื่อแทรกค่าตัวอย่าง สมการจะกลายเป็น:
Alk (mg/L เป็น CaCO3)=[50044x12mLx0.01639meq/mLx1.0]÷50mL. การแก้สมการจะได้ Alk (mg/L as CaCO3)=196.8mg/L
การตีความผลลัพธ์
มิลลิกรัมต่อลิตร (มก./ลิตร) เท่ากับส่วนในล้านส่วน (ppm) ความเป็นด่างเรียกอีกอย่างว่าความกระด้างของน้ำ โดยทั่วไป น้ำที่มีความกระด้างน้อยกว่า 17.0 ppm ถือเป็นน้ำอ่อน น้ำที่มีความกระด้างมากกว่า 180 ppm ถือว่าเป็นน้ำกระด้างมาก ในตัวอย่างนี้ ตัวอย่างน้ำมีความเป็นด่างสูงมาก