Определение общей кислотности воды с помощью тест-комплекта «Кислотность»

Кислотностью воды считается содержание в воде веществ, реагирующих с гидроксид-ионами. К таким веществам относятся:

1. сильные кислоты — соляная, азотная, серная;
2. слабые кислоты — уксусная, сернистая, угольная, сероводородная и т.п.;
3. катионы слабых оснований аммония, алюминия, железа, органических аммонийных соединений и т.п.

В обычных природных водах кислотность в большинстве случаев зависит только от содержания растворённого диоксида углерода. Естественную составляющую кислотности создают также гуминовые и другие слабые органические кислоты и катионы слабых оснований (ионы аммония, железа, алюминия, органических оснований). В этих случаях pH воды не бывает ниже 4,5. 

Загрязнения, придающие воде повышенную кислотность, возникают при кислотных дождях, при попадании в водоёмы не прошедших нейтрализацию сточных вод промышленных предприятий и др. 

Уровень кислотности воды оказывает огромное влияние на биохимические реакции, протекающие в водной среде. Соответственно, от того, какую воду употребляет человек, зависит качество многих процессов в его организме. Так, например, кислотность влияет на биологическую активность нуклеиновых кислот и белков, их физико-химические свойства. Специалисты утверждают, что кислотность питьевой воды и человеческой крови (в здоровом организме рН — 7,5) должны быть примерно на одном уровне. Исходя из этого, лучшей считается вода, обладающая кислотностью в пределах 7 — 7,5 рН. Употребление такой жидкости положительно влияет на обмен веществ и кислородный обмен, повышает продолжительность и качество жизни. Согласно СанПиН питьевая вода должна иметь рН из диапазона 6 — 9 единиц.

Для большинства животных и растений, обитающих в воде, пригодным для жизни является специфический уровень кислотности. Даже незначительное её изменение приводит к их гибели. При значении кислотности на уровне рН ниже 4 погибает почти вся рыба, а многие животные не выживают в среде, где рН менее 3.

Вода с повышенной кислотностью весьма агрессивно действует на внутренние стенки металлических труб водопровода, увеличивая скорость их коррозии. В результате металлы и ржавчина растворяются в воде, следовательно, свинца, меди и железа в ней становится больше. Регулярное употребление такой воды приводит к скоплению токсичных металлов в организме, в итоге возникают риски для здоровья.

С другой стороны, увеличенная скорость коррозии металлических частей различных технологических конструкций, работающих в воде при условиях её повышенной кислотности, приводит к их скорейшему износу, ремонту и замене, что требует в некоторых случаях больших затрат.

Все это подтверждает актуальность контроля кислотности питьевой, природной и нормативно-очищенной сточной воды.

Кислотность воды измеряется в моль/л эквивалента или ммоль/л эквивалента и определяется количеством сильной щёлочи (обычно используют растворы КОН или NaOH с концентрацией 0,01 или 0,1 моль/л), израсходованной на нейтрализацию раствора. Различают свободную и общую кислотность. 

Свободная кислотность определяется при титровании до значений рН 4,3–4,5. В этом диапазоне оттитровываются HCl, HNO₃, H₂SO₄, H₃PO₄. Общая кислотность определяется при титровании до значений рН 8,1–8,3. В этом диапазоне оттитровываются слабые кислоты — органические, угольная, сероводородная, катионы слабых оснований. 

Если у воды рН > 8,3, то общая кислотность равна 0. Общая кислотность недостаточно характеризует состав воды. По этой причине при анализе сточных вод необходимо определять также свободную кислотность.

Наряду с показателем кислотности для воды существует показатель щёлочности.

Метод определения

В настоящей статье мы предлагаем вам на примере тест-комплекта «Кислотность» (артикул 6.176) познакомиться с методом определения общей и свободной кислотности, реализованным ГК «Крисмас» в ряде производимых компанией лабораторий для анализа воды.


На изделия ГК «Крисмас» имеются сертификаты соответствия, в частности на тест-комплект «Кислотность» (см. ниже), его серийный выпуск осуществляется по ТУ 26.51.53-600-82182574-18.


Рабочие условия применения тест-комплекта «Кислотность»:

• температура анализируемой воды – от 10 до 35 °С;
• температура воздуха – от 10 до 35 °С;
• относительная влажность воздуха и атмосферное давление – не регламентируются.

Используемый метод является титриметрическим и применяется для анализа загрязнённых природных и очищенных сточных вод. Определение основано на титровании анализируемой воды раствором гидроксида натрия известной концентрации (0,1 моль/л) в присутствии индикаторов. При этом общую кислотность определяют при титровании в присутствии фенолфталеина до значений рН 8,1–8,3, а свободную кислотность — в присутствии метилового оранжевого до рН 4,3–4,5. 

Кислотность выражается количеством молей щёлочи, необходимой при титровании пробы с указанными индикаторами до достижения требуемых значений рН, относимым на единицу объёма анализируемой воды (моль/л).

Определение свободной и общей кислотности проводят в разных пробах.
Перед определением свободной кислотности уточняют рН пробы. Визуальному определению окончания титрования мешают окраска и мутность пробы. Объём пробы составляет 50 мл, продолжительность анализа — не более 10 мин.

Оборудование и реагенты

Тест-комплект «Кислотность» представляет собой удобный для переноски, транспортирования и хранения жесткий корпус-укладку, в который компактно размещены необходимые средства измерения, готовые растворы и реагенты, посуда и оборудование, документация.

В основной состав тест-комплекта «Кислотность» входит:

• посуда и инструментарий (колба коническая для титрования с меткой «50 мл», пипетка градуированная для титрования, пипетка полимерная, шприц-дозатор с соединительной трубкой);
• реагенты и материалы.

Примечание. Дополнительно к основному составу тест-комплекта «Кислотность» потребуется мерная колба на 1л., мерный цилиндр на 50 мл. (входит в лаборатории, см. выше), дистиллированная вода.

Подготовка к анализу

Приготовление раствора гидроксида натрия 0,1 моль/л.
Для приготовления раствора гидроксида натрия с концентрацией 0,1 моль/л содержимое флакона (ампулы) ГСО количественно перенесите в мерную колбу вместимостью 1л, добавьте 300-400 мл дистиллированной воды, перемешайте раствор. После полного растворения содержимого ампулы объём жидкости в колбе доведите до метки и тщательно перемешайте раствор.

Раствор гидроксида натрия перелейте в освободившийся флакон из-под того же раствора, остаток приготовленного раствора храните в герметично закрытом флаконе из полимерного материала. Отметьте дату приготовления раствора на этикетке.

Срок годности раствора гидроксида натрия — 3 месяца. 

Примечание. При израсходовании раствора гидроксида натрия 0,1 моль/л или по истечении срока годности приготовьте новый раствор из имеющегося в составе изделия стандарт-титра гидроксида натрия 0,1 моль/л.

Отбор пробы

Для отбора проб при определении кислотности используйте бутыли из полимерного материала или стекла. Предпочтительно выполнение определений на месте отбора проб (особенно для проб с высокой концентрацией растворённых газов). 

Допускается хранение проб в течение не более 24 ч при условии их охлаждения до 2–5 °С. 
При ожидаемом значительном содержании в пробе газов, способных влиять на кислотность пробы, её следует отбирать в особую склянку с помощью насадки, аналогичной той, которой пользуются при определении кислорода. 

Примечание. ГК «Крисмас» поставляет проботборные устройства в ассортименте.

Склянку заполняйте под водой, насадку из склянки удаляйте под водой. Полностью заполненную склянку закрывайте притёртой пробкой, вытесняя из неё все воздушные пузырьки. Во время транспортировки склянку с такой пробой предохраняйте от нагревания.

Выполнение определения

Определите рН пробы с помощью универсальной индикаторной бумаги из состава тест-комплекта «Кислотность». Если рН пробы меньше 4,0 начинайте анализ с определения свободной кислотности.

А. Определение свободной кислотности

1. 


Налейте в коническую колбу анализируемую воду до метки «50 мл». Колбу предварительно ополосните анализируемой водой.

Примечание. Для точных анализов объём пробы отмерьте цилиндром (входит в состав лабораторий).

2.

Добавьте в колбу, используя пипетку полимерную либо флакон-капельницу (входит с состав лабораторий), 2–3 капли раствора метилового оранжевого. Содержимое колбы перемешайте вращательными движениями.

3. Соедините пипетку для титрования со шприцем-дозатором соединительной трубкой. С помощью шприца наберите в пипетку раствор гидроксида натрия.

4.


Постепенно, по каплям титруйте при перемешивании содержимое колбы раствором гидроксида натрия до появления жёлтой окраски. Титрование считается законченным, если жёлтая окраска раствора остаётся без изменения 0,5 мин.

5.


Определите объём раствора гидроксида натрия, израсходованного на титрование, по метиловому оранжевому (V_МО, мл):

6. Рассчитайте свободную кислотность воды (К_С) в ммоль/л по формуле:
 

где  V_МО — объём раствора гидроксида натрия, израсходованного на титрование по метиловому оранжевому, мл;
0,1 — концентрация гидроксида натрия, используемого при титровании, моль/л;
1000 — коэффициент пересчёта единиц измерения из моль/л в ммоль/л;
V_ПР — объём пробы, взятой для данного титрования, 50 мл.

Б. Определение общей кислотности

Определение общей кислотности следует выполнять в новой пробе.

1.


Налейте в коническую колбу анализируемую воду до метки «50 мл». Колбу предварительно ополосните анализируемой водой.

Примечание. Для точных анализов объём пробы отмерьте цилиндром (входит в состав лабораторий).

2.

Добавьте в колбу, используя пипетку полимерную либо флакон-капельницу (входит с состав лабораторий), 1-2 капли раствора фенолфталеина. 
Содержимое колбы перемешайте вращательными движениями.

3. Соедините пипетку для титрования со шприцем-дозатором соединительной трубкой. С помощью шприца наберите в пипетку раствор гидроксида натрия.

4.

  

Постепенно, по каплям титруйте при перемешивании содержимое колбы раствором гидроксида натрия до появления розовой окраски. Титрование считается законченным, если розовая окраска раствора остаётся без изменения 30 сек.

5.


Определите объём раствора гидроксида натрия, израсходованного на титрование, по фенолфталеину (V_Ф , мл).

6. Рассчитайте общую кислотность воды (К_О ) в ммоль/л по формуле: 


где  V_Ф — объём раствора гидроксида натрия, израсходованного на титрование по фенолфталеину, мл;
0,1 — концентрация гидроксида натрия, используемого при титровании, моль/л;
1000 — коэффициент пересчёта единиц измерения из моль/л в ммоль/л;
V_ПР — объём пробы, взятой для титрования по фенолфталеину, 50 мл.

Пример. На титрование 50 мл анализируемой воды по фенолфталеину израсходовано 0,4 мл раствора гидроксида натрия 0,1 моль/л. Рассчитываем общую кислотность воды: 

К_О = 2 × 0,4 = 0,8 ммоль/л

Тест-комплект «Кислотность» эффективно используется в составе мобильных (передвижных) лабораторий санитарно-химического, экологического и водно-химического контроля.

Примечание. ГК «Крисмас» комплектует мобильные лаборатории на базе различных автомобилей, под конкретные задачи потребителей.

Тест-комплект «Кислотность» максимально прост и удобен в использовании, позволяет при минимальных затратах осуществлять определение общей и свободной кислотности в загрязнённой природной и очищенной сточной воде. Большинство анализов с применением тест-комплектов ГК «Крисмас» может выполнять оператор (инженер, лаборант, техник), не имеющий специального химико-аналитического образования, но ознакомленный с правилами техники безопасности, освоивший приведенные методики, имеющий навыки выполнения основных операций и прошедший проверку знаний и навыков.

С изделиями, разработанными и производимыми ГК «Крисмас», может работать и менее квалифицированный персонал при условии обязательного практического обучения методикам и технологиям такой работы.

При необходимости в учебном центре ГК «Крисмас» можно пройти краткосрочные курсы по работе с разработанным и производимым компанией оборудованием. По результатам обучения выдается специальный сертификат.

Тест-комплект «Кислотность», как и многие другие производимые компанией тест-комплекты, успешно используется при выполнении проектных и учебно-исследовательских работ в курсах химии, биологии, факультативно в экологии, а также в специализированных образовательных организациях при изучении методов и средств водно-химического анализа.

По материалам издания: 
Под редакцией к.х.н. Муравьёва А.Г. / Руководство по анализу воды. Питьевая и природная вода, почвенные вытяжки/— Изд. 5-е, перераб. и дополн. — СПб.: «Крисмас+», 2021. — 360 с., илл. ISBN 978-5-89495-268-0

Подробная информация:
Общая информация
Оборудование для анализа воды
Тест-комплекты для анализа воды
Тест-комплект «Кислотность»

Для консультации и по вопросам приобретения просьба обращаться: 
voda@christmas-plus.ru
8 (800) 302-92-25 (звонок по РФ бесплатный)
8 (812) 575-54-07, 575-55-43

Подписывайтесь на наш канал в Ютюбе!
Вы всегда будете в курсе наших последних новостей и сможете наглядно познакомиться с нашей продукцией.