Водородный показатель

Кислотность воды рН

Дата: 2009-10-11

Существует несколько важных показателей качества пресной природной воды: кислотность рН (или водородный показатель), жесткость и органолептика.

Кислотность рН

рН связана с концентрацией ионов водорода в среде, измеряется с помощью простого прибора «пи-аш-метра» и дает нам понятие о кислотных или щелочных свойствах среды (в данном случае — воды): — рН — кислая среда;- рН = 7 — нейтральная среда;- рН > 7 — щелочная среда.

Молекулы воды имеют накую способность как распадаться или иначе сказать диссоциировать на ионы. Наукой установлено, что в 1 литре воды при комнатной температуре распадаются    10-7 молей воды и при этом образуются 10-7 моль/л ионов водорода Н+ и 10-7 моль/л ионов гидроксила ОН- (их еще называют гидроксид-ионами).

Н₂O Н+ + ОН-

Рассмотрим, что такое моль. 1 моль – это молекулярный вес вещества, выраженный в граммах. Молекулярный вес указан в таблице Менделеева для каждого элемента.

Молекулярный вес водорода – 1, кислорода – 16. Поскольку молекула воды содержит 2 атома водорода и один кислорода, следовательно, 1+1+16 = 18.

1 моль воды – 18 гр,  10-7 молей воды соответственно 18х10-7 = 0,0000018 гр.

Концентрацию выражают в молях вещества на литр раствора.

10-7 моль/л ионов Н+ — это 0,0000018 гр. ионов Н+ в 1 литре воды.

Произведение концентраций ионов водорода и гидроксила в воде
называется ионным произведением воды.

х = 10-14 — это величина постоянная

В идеально чистой дистиллированной воде = 10-7  и  = 10-7

Для простоты использования показателя рН датский химик Сёренсен ввел понятие водородного показателя – рН (р – начальная буква датского слова potenz-математическая степень, Н – символ водорода).

Водородным показателем – рН называется десятичный логарифм концентрации водородных ионов, взятый с обратным знаком.

рН = — lg

или

= 10-рН

Иначе говоря , водородный показатель характеризует концентрацию свободных ионов водорода в воде.

Это очень важный показатель, причем не только для обыкновенной или минеральной воды, но и для человеческого организма, кислотный баланс которого должен выдерживаться в очень жестких рамках: допустимые значения рН составляют от 7,38 до 7,42 и не могут отклоняться даже на 10% от этого диапазона. При рН = 7,05 человек впадает в пред-коматозное состояние, при рН = 7,00 наступает кома, а при рН = 6,80 — смерть.

Например, рН желудочного сока = 1,1–1,7. При других значениях рН поступающие питательные вещества не расщепляются как надо, так как процесс пищеварения – это сложные химические реакции. При пониженной или повышенной кислотности желудка нарушается пищеварение – это уже заболевание.

рН крови = 7,4;        слез = 7,0-7,4;         слюны = 6,3 -6,9;

Обычно в речных водах pH находится в пределах 6,5-8,5. В некоторых водоемах естественную кислотность создают гуминовые и другие слабые органические кислоты. В этих случаях pH воды не бывает ниже 4,5.

В атмосферных осадках pH – от 4,6 до 6,1

В болотах pH – от 5,5 до 6,0

В морских водах pH – от 7,9 до 8,3

В загрязненных водоемах может содержаться большое количество сильных кислот за счет сброса промышленных сточных вод. В этих случаях pH может быть ниже 4,5.

Контроль уровня рН очень важен на всех стадиях водоочистки. Многие процессы идут только при определенных значениях рН – например, окисление железа идет только при рН>7, поэтому обезжелезивающий картридж специально повышает значение рН на 1-2 единицы. Обычно уровень рН находится в пределах, при которых он непосредственно не влияет на потребительские качества воды. Для питьевой и хозяйственно-бытовой воды оптимальным считается уровень рН в диапазоне от 6 до 9

Просмотров: 20661

ОЧЕНЬ ПОЛЕЗНАЯ ЗАМЕТКА

Ничего не понял! Объясните поподробнее. ВАШ ТЕКСТ ГЛАСИТ: допустимые значения рН составляют от 7,38 до 7,42 и не могут отклоняться даже на 10% от этого диапазона. При рН = 7,05 человек впадает в пред-коматозное состояние, при рН = 7,00 наступает кома, а при рН = 6,80 — смерть. А ДАЛЕЕ ВЫ ПИШИТЕ: Для питьевой и хозяйственно-бытовой воды оптимальным считается уровень рН в диапазоне от 6 до 9

рН в крови-?

Способы нормализации кислотности

Восстановить баланс кислоты и щелочи самостоятельно при патологическом состоянии организма невозможно. Но понизить кислотность или поднять реально при соблюдении диеты, приема медикаментов по назначению врача.

Питание

Правильный рацион и потребление достаточного количества жидкости помогут предупредить начальные проявления дисбаланса.

Продукты, повышающие уровень кислоты:

• сахар, сахарозаменители, сладкие напитки, в т. ч. с газом;
• бобовые, большинство злаковых культур;
• морепродукты, рыба;
• изделия из муки, особенно пшеничной;
• яйца, поваренная соль;
• молоко и молочная продукция;
• мясо и еда на его основе;
• табачные изделия, алкогольные напитки, включая пиво.

Постоянное употребление данных продуктов провоцирует падение иммунитета, развитие гастрита и панкреатита. Повышенная кислотность у мужчин увеличивает риск возникновения импотенции и бесплодия, так как сперматозоиды погибают в кислой среде. Негативным образом увеличение кислоты сказывается и на женской репродуктивной функции.

Продукты, увеличивающие содержание щелочи:

• фрукты (персик, манго, цитрусовые, дыня, арбуз и т. д.);
• пряные травы (петрушка, шпинат);
• чеснок, имбирь;
• овощные соки.

Для соблюдения баланса некоторые доктора советуют пить щелочную минеральную воду. Один стакан воды нужно употребить утром, а в течение дня выпить еще два-три. Такую воду можно использовать для заваривания чая или кофе, приготовления еды. Но ею не следует запивать лекарственные препараты, так как она способна снизить их эффективность.

Как лечиться

Если при сдаче анализа выявлена высокая кислотность либо защелачивание крови, то в первую очередь выясняют причины, вызвавшие отклонение. После этого доктор принимает меры, направленные на устранение этих причин, например, назначает терапию сахарного диабета, диареи. Также для нормализации кислотности прописывают инъекции.

Если пациенту удалось нормализовать кислотно-щелочной баланс с помощью диеты, не следует забывать, что отказ от нее и переход к обычному рациону приведет водородный показатель к прежнему уровню.

Основная профилактика, поддерживающая равновесие, – в меру подвижный образ жизни, правильный рацион (питание предпочтительнее раздельное), употребление достаточного количества жидкости, отказ от вредных привычек (алкоголя, курения).

Как поддерживать нейтральный уровень рН

Давайте разберемся, что же такое рН-баланс, прежде чем углубляться в детали о том, как поддерживать нейтральный (7.0) или слегка щелочной уровень рН.

Буквально, pH расшифровывается как «сила водорода» (power Hydrogen). Он является мерой концентрации ионов водорода в крови. Каждое число шкалы pH представляет собой десятикратную разницу в этой концентрации. Вашей буферной системе приходится усердно работать, чтобы нейтрализовать всю кислотность.

Уровень pH того или иного продукта может с первого взгляда ввести вас в заблуждение. Так, только лишь то, что цитрусовый фрукт или яблочный уксус имеют низкий или кислотный показатель pH, еще совсем не значит, что эти продукты приводят к понижению уровня pH в организме.

Ключевое слово – приводят, и оно указывает на то, что после глотания имеет значение именно результат процесса обмена веществ, а не сам продукт. Даже выжав лимон или лайм в стакан с водой, вы получите щелочеобразующую, а не кислотную жидкость.

Определение уровня pH по анализу слюны или мочи даст слегка более низкие (кислотные) результаты, чем по анализу крови. Моча, особенно собранная при первом мочеиспускании, будет иметь еще более низкие показатели, так как ваши почки уже успели частично нейтрализовать кислоту.

Не беспокойтесь, если полученные результаты равны 6,5-6,9 при одном из этих анализов. У разных органов могут быть разные показатели, отличающиеся от показателей, полученных по анализу крови.

Состояние, когда pH-показатель крови падает ниже 7 и не поднимается выше, называется ацидоз. Обычно именно он становится причиной смерти пациентов, больных раком, особенно страдающих от химического или радиационного отравления.

Пять простых путей к щелочному питанию  
Ваша буферная система создана с учетом неизбежного смешивания щелоче- и кислотообразующих продуктов. Но перенапряжение буферной системы может ее истощить. Вот список щелочеобразующих продуктов.

1) Постарайтесь построить свой рацион так, чтобы соотношение между щелочными и кислотными продуктами составляло 60/40. Искусственные жиры, сахар, высокофруктозный кукурузный сироп (HFCS), мучные изделия из отбеленной муки — все это вызывает сильное повышение кислотности среды.

Сконцентрируйте свое внимание на зеленых овощах, фруктовых коктейлях, соках, и таком замечательном зеленых продуктах как хлорелла. Все виды фруктов, даже цитрусовые (которые считают кислотными), являются щелочными

2) Физические упражнения (в умеренных количествах) помогают лимфе нейтрализовать излишки кислоты. Чрезмерное количество упражнений может привести к накоплению молочной кислоты, которая, разумеется, повышает уровень кислотности. Все дело в балансе.

3) Пейте воду. Ключевая вода повышает уровень pH, помогает взбодриться. Но она доступна не многим. Необходимо пить воду, очищенную методом обратного осмоса (для очистки от фторидов (солей)). Но обработанная вода обычно повышает кислотность. Это легко исправить, выжав в стакан лайм, лимон или несколько капель жидких микроэлементов, продающихся в любом магазине здорового питания.

4) Основные минералы, принимающие участие в буферном процессе – это магний, калий, кальций и натрий. Что иронично, молочные продукты обычно повышают щелочность среды

Таким образом, следует обратить внимание на другие источники кальция.
Может оказаться необходимым принимать пищевые добавки с магнием, калием и кальцием; как минимум до того момента, пока у вас не установится полностью щелочная диета. Попробуйте также магниевое масло (по сути, это вода с полезными минералами)

5) Насыщайте себя кислородом, лучше спите, старайтесь испытывать меньше стресса. Делайте глубокие дыхательные упражнения или принимайте кислородные добавки. Чем больше кислорода поступает в клетки, тем выше их pH. Но не путайте этот процесс с клеточным окислением. Кислотные клетки не способны «переваривать» кислород, поэтому они начинают выделять глюкозу, чтобы выжить, и в итоге становятся раковыми.

Стресс и плохой сон способствуют снижению уровня pH (повышению кислотности). Раковые клетки не могут существовать в богатой кислородом среде с высоким pH. Высокое значение pH и насыщение клеток кислородом непосредственно связаны между собой.

Вы можете поддерживать pH-баланс с помощью этих простых шагов, напрочь игнорируя все те «волшебные» продукты, якобы мгновенно повышающие уровень pH.

Водные растворы протолитов. 7.1. Вода. Нейтральная, кислая и щелочная среда. Сильныепротолиты

задания

Теоретическая часть

Современной теорией кислот и
оснований является протонная теория
Бренстеда – Лаури, которая
объясняет проявление веществами кислотной или основной функции тем, что они
вступают в реакции протолиза– реакции
обмена протонами (катионами водорода) Н+:

-+НЕ+

кислотаоснованиеоснованиекислота

Согласно этой теории кислота
– это протонсодержащее вещество НА, являющееся
донором своего протона; основание – вещество Е, акцептирующее протон, отданный
кислотой. В общем случае реагент – кислота НА и реагент – основание Е, а также
продукт – основание А- и продукт – кислота НЕ+ конкурируют между собой за
обладание протоном, что приводит обратимую кислотно-основную реакцию к
состоянию протолитического равновесия.
Поэтому в системе присутствуют четыре вещества, составляющие две сопряженные
пары «кислота – основание»: НА / А- и НЕ+/Е. Вещества, проявляющие кислотные или оснóвные свойства, называют протолитами.

7.1. Вода. Нейтральная,
кислая и щелочная среда. Сильные протолиты

Наиболее
распространенный на Земле жидкий растворитель – вода. Помимо молекул Н₂О,
в чистой воде содержатся гидроксид-ионы ОН- и катионы оксония Н₃О+
вследствие протекающей реакции автопротолиза воды:

₂₂−₃

кислота  основание  основание  кислота

Количественной
характеристикой автопротолиза воды является ионное
произведение воды:

K_В = [Н₃О+] = 1 . 10–14
(25 °С)

Следовательно, в чистой воде

[Н₃О+]
= =1 . 10–7 моль/л
(25 °С)

Содержание катионов оксония и гидроксид-ионов
выражают также через водородный
показатель pH и гидроксильный показатель pOH

pH = -lg[H₃O+],pOH = -lg[OH–

В чистой воде при 25 °С
pH = 7, pOH = 7, pH + pOH = 14.

В разбавленных (менее 0,1
моль/л) водных растворах веществ значение pH может быть равно, больше
или меньше pH чистой воды. При pH = 7 среду водного раствора
называют нейтральной, при pHpH > 7 – щелочной. Значительное увеличение концентрации ионов H₃O+ в воде (создание кислотной
среды) достигается при необратимой
реакции протолиза таких веществ, как хлороводород, хлорная и серная кислоты:

HCl+H₂O=Cl–+H₃O+,pH

HClO₄+H₂O=ClO₄–+H₃O+,pH

H₂SO₄+2H₂O=SO₄2–+2H₃O+,pH

Ионы Cl–, ClO₄–, SO₄2–, сопряженные с этими кислотами, основными свойствами в воде не
обладают. Аналогичным образом ведут себя в водном растворе некоторые гидроанионы, например гидросульфат-ион:

HSO₄–+H₂O=SO₄2–+H₃O+,pH

В связи с необратимостью
реакций протолиза, сам ион H₃O+, вещества HCl, HClO₄ и H₂SO₄, подобные им по протолитическим свойствам HClO₃, HBr, HBrO₃, HI, HIO₃, HNO₃, HNCS, H₂SeO₄, HMnO₄, ионы HSO₄–, HSeO₄– и некоторые другие в водном растворе считаются сильными кислотами. В разбавленном растворе сильной кислоты НА (т.е. при с_НА
менее 1 моль /л) концентрация катионов оксония и рН связаны с аналитической (по приготовлению) молярной концентрацией
с_НА
следующим образом:

H₃O+] = с_НА, pH = -lgH₃O+] = -lgс_НА

Пример 1. Определите водородный показатель рН в 0,006М растворе серной кислоты при 25 °С.

Решение

рН = ? сB = 0,006 моль/л [H3O+] = 2сB

H₂SO₄ + 2H₂O = SO₄2–
+ 2H₃O+, pH

pH = –lg[H₃O+] = –lg(2с_B) = –lg(2´0,006) = 1,92

Ответ: 0,006М раствор H₂SO₄ имеет рН
1,92

Значительное увеличение
концентрации ионов ОН- в воде (создание
щелочной среды) достигается растворением и полной электролитической
диссоциацией таких веществ, как гидроксиды калия и
бария, называемых щелочами:

KOH = K+ + ОН–; Ва(ОН)₂
+ 2ОН–, рН>7

Вещества КОН, Ва(ОН)₂,
NaOH и подобные им основные гидроксиды в твердом состоянии являются ионными
кристаллами; при их электролитической диссоциации в водном растворе образуются
ионы ОН– (это сильное
основание), а также ионы K+, Ва2+, Na+ и др., которые кислотными свойствами в воде не обладают. При данной
аналитической концентрации щелочи МОН в разбавленном растворе (с_B менее 0,1 моль/л) имеем:

= с_MOH; pH = 14 – рОН = 14 + lg = 14 + lgс_MOH

Пример 2. Определите рН в 0,012М растворе гидроксида бария при 25 °С.

рН = ? сB = 0,012 моль/л = 2сB

Ва(ОН)₂ = Ва2+ + 2ОН–, pH>7

pH = 14 – pOH = 14 + lg = 14 + lg(2с_в) =

= 14+lg(2.0,012)=12,38

Ответ: 0,012М раствор Ва(ОН)₂
имеет pH 12,38

Водородный показатель рН

Содержание ионов водорода (гидроксония – H3O+) в природных водах определяется в основном количественным соотношением концентраций угольной кислоты и ее ионов:

Величина pH воды – один из важнейших показателей качества вод. Величина концентрации ионов водорода имеет большое значение для химических и биологических процессов, происходящих в природных водах. От величины pH зависит развитие и жизнедеятельность водных растений, устойчивость различных форм миграции элементов, агрессивное действие воды на металлы и бетон. Величина pH воды также влияет на процессы превращения различных форм биогенных элементов, изменяет токсичность загрязняющих веществ.

В водоеме можно выделить несколько этапов процесса его закисления. На первом этапе рН практически не меняется (ионы бикарбоната успевают полностью нейтрализовать ионы Н+). Так продолжается до тех пор, пока общая щелочность в водоеме не упадет примерно в 10 раз до величины менее 0,1 моль/дм3.

На втором этапе закисления водоема рН воды обычно не поднимается выше 5,5 в течение всего года. О таких водоемах говорят как об умеренно кислых. На этом этапе закисления происходят значительные изменения в видовом составе живых организмов.

На третьем этапе закисления водоема рН
стабилизируется на значениях рНрН 4,5), даже если атмосферные осадки имеют более высокие значения рН. Это связано с присутствием гумусовых веществ и соединений алюминия в водоеме и почвенном слое.

Значение pH в речных водах обычно варьирует в пределах 6,5–8,5, в атмосферных осадках 4,6–6,1, в болотах 5,5–6,0, в морских водах 7,9–8,3. Концентрация ионов водорода подвержена сезонным колебаниям. Зимой величина pH для большинства речных вод составляет 6,8–7,4, летом 7,4–8,2. Величина pH природных вод определяется в некоторой степени геологией водосборного бассейна.

В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питьевого водопользования, воды водных объектов в зонах рекреации, а также воды водоемов рыбохозяйственного назначения, величина pH не должна выходить за пределы интервала значений 6,5–8,5.

Природные воды в зависимости от рН рационально делить на семь групп

Группы природных вод в зависимости от рН

Группа	рН	Примечание
Сильнокислые воды		результат гидролиза солей тяжелых металлов (шахтные и рудничные воды)
Кислые воды	3–5	поступление в воду угольной кислоты, фульвокислот и других органических кислот в результате разложения органических веществ
Слабокислые воды	5–6,5	присутствие гумусовых кислот в почве и болотных водах (воды лесной зоны)
Нейтральные воды	6,5–7,5	наличие в водах Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2
Слабощелочные воды	7,5–8,5	наличие в водах Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2
Щелочные воды	8,5–9,5	присутствие Na2CO3 или NaHCO3
Сильнощелочные воды	9,5	присутствие Na2CO3 или NaHCO3

Предыдущие материалы: Взвешенные вещества (грубодисперсные примеси) Температура Минерализация Отбор проб воды Программы наблюдений за качеством воды

Следующие материалы: Кислотность   Растворенный кислород Окисляемость перманганатная и бихроматная (ХПК) Биохимическое потребление кислорода (БПК) Жесткость

Как подкислить воду

Понижение уровня pH предполагает сдвиг в сторону повышения кислотности воды. Разница заключается в тех значениях, с которых вы начинаете понижение и до каких понижаете. Вы понижаете pH, приводя щелочную воду к нейтральной? Или с нейтрального значения понижаете до кислотной реакции? Можно утверждать, что понижение значения уровня pH достигается подкислением воды.

Естественных способов для достижения этой цели немного, но они есть. Они хороши тем, что изменение уровня pH происходит медленно. Это исключает возможность pH-шока или осмотического стресса у рыбок.

• Добавление коряги
• Добавление крошек торфа в аквариумный фильтр или отвар торфа
• Использование отвара ольховых шишек

Помните, необходим постоянный контроль уровня Ph при его понижении. Ошибочно полагать, что можно добавить крошки торфа и забыть про них. Вы рискуете получить кислотность воды ниже значения, допустимого для ваших рыбок.

Подкисляем воду корягой

Если требуется подкислить воду, то добавьте корягу. Находясь в аквариуме коряга выделяет дубильные вещества в виде слабых кислот, что приводит к подкислению воды и понижению уровня pH. Для существенного понижения pH уровня потребуется крупная коряга или множество мелких.

Прелесть использования коряги заключается в плавном подкислении воды, что не приводит к резкому увеличению кислотности воды.

Используем крошки торфа

Торф приобретается в зоомагазинах или садоводческих хозмагах в виде крупных кусков или гранул. Его добавляют внутрь аквариумного фильтра, уложив в небольшой мешок. Как и коряга, торф медленно понижает уровень pH. Скорость понижения регулируется количеством добавляемого торфа, который меняют каждые 2-3 недели.

Не все аквариумные фильтры позволяют засыпать в себя торф, поэтому часть аквариумистов добавляет его в грунт или субстрат

Используя этот способ важно не допустить загнивания добавленного торфа в толще грунта

Ольховые шишки

Аналогичным образом аквариумисты используют отвар коричневых ольховых шишек, вливая его в аквариумную воду. На картинке представлена зависимость уровня ph от времени настаивания и количества ольховых шишек

Обратите внимание, что при большом количестве шишек и малом объеме, воды pH уровень сильно понижается за несколько дней

Отвар ольховых шишек обладает антибактерицидным и антифунгицидным действием, что используют для профилактики. Отвар густо окрашивает воду в аквариуме, но многим харациновым рыбкам это нравится.

Вы можете выбрать любой метод, который наиболее удобен вам. Но ни один из них не отменяет контроля уровня pH при использовании.