The kealkalian air adalah rintangan kepada perubahan dalam pH disebabkan oleh penambahan bahan-bahan berasid atau cecair. Ciri ini sering dikelirukan dengan asas. Penambahan CO 2 , misalnya, dapat menyebabkan penurunan pH (asas) tanpa mengubah kealkalian.
Di air tawar, kealkalian terutama disebabkan oleh sumbangan sebatian seperti karbonat (CO 3 2- ), bikarbonat (HCO 3 - ) dan hidroksil (OH - ). Dalam air laut, sumbangan boron hidroksida (BOH 4- ), silikat (SiO 4 2- ) dan fosfat (PO 4 3- dan HPO 4 2- ) mesti ditambah.
Air bawah tanah, contoh air yang sangat beralkali. Sumber: Max Pixel.
Kealkalian air biasanya dinyatakan dalam mEq / L, sesuai dengan jumlah asid yang digunakan dalam titrasi: hidroklorik atau sulfurik. Ia juga biasanya dinyatakan sebagai mg CaCO 3 / L, atau bahagian per juta (ppm), walaupun terdapat garam lain.
Ciri air ini biasanya dikaitkan dengan kekerasannya, kerana kalsium dan magnesium karbonat menyumbang kepada kealkalian. Sementara kalsium dan magnesium, iaitu kation logamnya masing-masing Ca 2+ dan Mg 2+ , adalah unsur yang bertanggungjawab terhadap kekerasan air.
Apakah kealkalian air?
Ini adalah kemampuan air untuk meneutralkan zat-zat berasid yang dapat dimasukkan ke dalamnya, sehingga menghindari penurunan pHnya. Tindakan penyangga ini disebabkan oleh kehadiran asid lemah dan asas konjugasi mereka.
Pangkalan dapat bertindak balas dengan asid untuk menjadi neutral elektrik, iaitu spesies yang tidak terisi.
HCO 3 - + H + <=> CO 2 + H 2 O
Bikarbonat (persamaan kimia di atas) bertindak balas dengan ion hidrogen menjadi karbon dioksida, sebatian yang tidak dicas. Satu mol HCO 3 - mewakili setara molar. Sementara itu, karbonat (CO 3 2- ) mewakili dua setara molar.
Air bawah tanah
Air bawah tanah membawa sebatian dari hujan asid, termasuk asid sulfurik. Kehadiran karbon dioksida dari atmosfera yang larut dalam air juga dapat membentuk asid karbonik.
Asid bertindak pada batu kapur, kaya dengan kalsium dan magnesium karbonat, menyebabkan larutannya. Ini menyebabkan pengumpulan karbonat dan bikarbonat di dalam air, yang terutama bertanggungjawab terhadap kealkaliannya.
2 CaCO 3 + H 2 SO 4 → 2 Ca 2+ + 2HCO 3 - + SO 4 2-
Penambahan asid (di atas) menyebabkan peningkatan kealkalian selagi lebih banyak bikarbonat dihasilkan daripada hidrogen yang tersisa dari tindak balas sebelumnya.
Apabila air bawah tanah beralkali bersentuhan dengan atmosfer, ia kehilangan karbon dioksida dan endapan karbonat, yang menurunkan alkalinitas. Keseimbangan dinamik kemudiannya terbentuk antara atmosfera, air dan mineral berkarbonat.
Di bawah keadaan yang ada di perairan permukaan, sumbangan karbonat terhadap kealkalian menurun, dan bikarbonat menjadi penyumbang maksimum kepadanya.
Air laut
Sebagai tambahan kepada ion karbonat, bikarbonat, dan hidroksil dan hidrogen, sebatian lain menyumbang kepada kealkalian air. Ini termasuk borat, fosfat, silikat, asas konjugasi asid organik dan sulfat.
Proses anaerob seperti dinitrifikasi dan pengurangan sulfat berlaku di lautan dan laut, yang mempunyai sumbangan 60% alkalinitas air. Proses ini memakan hidrogen, sehingga menyebabkan peningkatan pH, selain berasal dari N 2 dan H 2 S.
Secara amnya, proses anaerobik menyebabkan peningkatan alkaliniti. Sebaliknya, proses aerobik menghasilkan penurunan di dalamnya. Di perairan permukaan, dengan adanya oksigen, terdapat proses degradasi bahan organik yang dibawa oleh air.
Kerana ia merosot, H + dihasilkan yang dibawa ke dalam air, menghasilkan penurunan alkalinitas.
Pencemaran alam sekitar menyebabkan, antara akibat lain, pencairan penutup kutub, yang mengakibatkan peningkatan jumlah air laut. Ini menyebabkan pencairan sebatian yang bertanggungjawab untuk kealkalian air laut, dan oleh itu penurunannya.
Unit
Kealkalian air biasanya dilaporkan sebagai mg CaCO 3 / L, walaupun kalsium karbonat bukan satu-satunya sebatian yang ada, dan bukan satu-satunya penyumbang alkaliniti air. Mg / L karbonat boleh ditukar menjadi mEq / L dengan membahagi dengan 50 (kira-kira berat bersamaan CaCO 3 ).
Keazaman
Ia ditentukan dengan menetralkan basa yang terdapat di dalam air dengan asid kuat. Asid yang paling banyak digunakan ialah hidroklorik 0.1 N dan sulfurik 0.02 N.
50 mL air yang akan dititrasi diukur dalam termos volumetrik, meletakkan isipadu air itu dalam labu Erlenmeyer 250 mL. Campuran penunjuk sering digunakan, biasanya phenolphthalein dan metil oren. Asid dimasukkan ke dalam buret dan dituangkan setetes demi setetes ke dalam air yang sedang dititrasi.
Sekiranya kealkalian air lebih besar daripada 9.6 pada permulaan titrasi dengan asid, variasi warna yang disebabkan oleh fenolftalein tidak akan diperhatikan. Kemudian, ketika pH menurun antara 9.6 dan 8.0, penampilan warna kismis akan diperhatikan, yang hilang ketika pH turun dari 8.0 semasa titrasi.
Peringkat ijazah
Semasa peringkat pertama, karbonat dititrasi, reaksi yang digariskan dalam persamaan berikut:
CO 3 2- + H 3 O + <=> HCO 3 - + H 2 O
Oleh kerana asid terus ditambahkan semasa titrasi, warna larutan bertetrasi berubah menjadi jingga kerana perubahan yang dilalui oleh oren metil, yang menunjukkan bahawa bentuk karbonat dan basa lain telah habis dimakan.
Pada peringkat akhir, hanya asid karbonik yang tersisa:
HCO 3 - + H 3 O + <=> H 2 CO 3 + H 2 O
Ini berlaku pada pH 4.3 - 4.5, yang disebut titik kesetaraan CO 2 . Ini adalah sebatian yang ada dan kealkalian air menjadi "sifar". Sekiranya air dipanaskan, akan ada gelembung CO 2 dari penguraian H 2 CO 3 .
Isi padu asid yang diperlukan untuk mencapai titik kesetaraan untuk CO 2 adalah ukuran jumlah alkaliniti air.
Kepentingan
Kewujudan alkalinitas air adalah mekanisme perlindungan lingkungan untuk membatasi kerosakan yang dapat terjadi pada flora dan fauna akuatik, oleh masuknya air limbah atau hujan asam yang mampu mengubah pH tempat mereka tinggal.
Terumbu karang rosak teruk akibat keasidan air laut yang meningkat. Kealkalian air membataskan tahap tindakan merosakkan ini, meneutralkan keasidan berlebihan dan membenarkan pemeliharaan pH yang serasi dengan kehidupan.
Telah dianggarkan bahawa kealkalian air mesti mempunyai nilai minimum 20 mg sebagai CaCO 3 / L, had untuk menjamin pemeliharaan hidupan air.
Pengetahuan mengenai nilai kealkalian air dapat memberikan petunjuk mengenai jumlah natrium atau kalium karbonat dan kapur yang diperlukan untuk pemendapan kalsium sebagai karbonat apabila kekerasan air dikurangkan.
Rujukan
- Day, RA dan Underwood, AL (1989). Kimia Analitik Kuantitatif. Edisi 5 ta . Editorial Prentice-Hall Hispanoamericana, SA
- Wikipedia. (2019). Kealkalian air. Dipulihkan dari: es.wikipedia.org
- Tuan Brian Oram. (2014). Peranan Pemantauan Warga Alkaliniti. Dipulihkan dari: water-research.net
- Pengawasan Kebangsaan Perkhidmatan Sanitasi. (sf). analisis air: kealkalian. . Dipulihkan dari: bvsper.paho.org
- Bonilla Alvaro. (2017). Kealkalian air dan kesannya pada substrat. Dipulihkan dari: intagri.com
- Goyenola Guillermo. (2007). Penentuan kealkalian total. . Dipulihkan dari: imasd.fcien.edu.uy