Определить показатели загрязнения сточных вод

Контрольные вопросы

1. 
   Как определятся цветности воды?
   

2. Сколько должно быть взвешенных и всплывающих веществ в сточных водах?
3. Сточные воды по каким признакам классифицируется?

Тема: Определить показатель рН водорода в сточных водах


ЦЕЛЬ РАБОТЫ: научиться определить показатель рН водорода в сточных водах.


Общая сведения

ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ (рН). Одно из важнейших свойств водных растворов – их кислотность (или щелочность), которая определяется концентрацией ионов Н+ и ОН–. Концентрации этих ионов в водных растворах связаны простой зависимостью [H+][OH–] = Кw; (квадратными скобками принято обозначать концентрацию в единицах моль/л). Величина Kw называется ионным произведением воды и при данной температуре постоянна. Так, при 0^оС она равна 0,11Ч10–14, при 20^оС – 0,69Ч10–14, а при 100^оС – 55,0Ч10–14. Чаще всего пользуются значением Kw при 25^оС, которое равно 1,00Ч10–14. В абсолютно чистой воде, не содержащей даже растворенных газов, концентрации ионов Н+ и ОН– равны (раствор нейтрален). В других случаях эти концентрации не совпадают: в кислых растворах преобладают ионы Н+, в щелочных – ионы ОН–. Но их произведение в любых водных растворах постоянно. Поэтому если увеличить концентрацию одного из этих ионов, то концентрация другого иона уменьшится во столько же раз. Так, в слабом растворе кислоты, в котором [H+] = 10–5 моль/л, [OH–] = 10–9 моль/л, а их произведение по-прежнему равно 10–14. Аналогично в щелочном растворе при [OH–] = 3,7Ч10–3 моль/л [H+] = 10–14/3,7Ч10–3 = 2,7Ч10–11 моль/л.

Из сказанного следует, что можно однозначно выразить кислотность раствора, указав концентрацию в нем только ионов водорода. Например, в чистой воде [H+] = 10–7 моль/л. На практике оперировать такими числами неудобно. Кроме того, концентрации ионов Н+ в растворах могут отличаться в сотни триллионов раз – примерно от 10–15 моль/л (крепкие растворы щелочей) до 10 моль/л (концентрированная соляная кислота), что невозможно изобразить ни на каком графике. Поэтому давно договорились для концентрации ионов водорода в растворе указывать только показатель степени 10, взятый с обратным знаком; для этого концентрацию следует выразить в виде степени 10х, без множителя, например, 3,7Ч10–3 = 10–2,43. (При более точных расчетах, особенно в концентрированных растворах, вместо концентрации ионов используют их активности.) Этот показатель степени получил название водородного показателя, а сокращенно рН – от обозначения водорода и немецкого слова Potenz – математическая степень. Таким образом, по определению, рН = –lg[Н+]; эта величина может изменяться в небольших пределах – всего от –1 до 15 (а чаще – от 0 до 14). При этом изменению концентрации ионов Н+ в 10 раз соответствует изменение рН на одну единицу. Обозначение рН ввел в научный обиход в 1909 датский физикохимик и биохимик С.П.Л.Сёренсен, который занимался в то время изучением процессов, происходящих при сбраживании пивного солода, и их зависимостью от кислотности среды.
При комнатной температуре в нейтральных растворах рН=7, в кислых растворах рН<7, а в щелочных рН >7. Приблизительно значение рН водного раствора можно определить с помощью индикаторов. Например, метиловый оранжевый при рН<3,1 имеет красный цвет, а при рН >4,4 – желтый; лакмус при рН<6,1 красный, а при рН>8 – синий и т.д. Более точно (до сотых долей) значение рН можно определить с помощью специальных приборов – рН-метров. Такие приборы измеряют электрический потенциал специального электрода, погруженного в раствор; этот потенциал зависит от концентрации ионов водорода в растворе, и его можно измерить с высокой точностью.
Интересно сравнить значения рН растворов различных кислот, оснований, солей (при концентрации 0,1 моль/л), а также некоторых смесей и природных объектов. Для малорастворимых соединений, отмеченных звездочкой, приведены рН насыщенных растворов.
Таблица 1