Кислую реакцию среды имеет водный раствор: Кислую среду имеет водный раствор 1) сульфата калия 2) сульфита натрия 3) сульфата меди (2)

Реактивы. Натрий сернокислый кислый. Технические условия – РТС-тендер

ГОСТ 6053-77*

Группа Л51

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ОКП 26 2112 0860 05

Дата введения 1978-01-01

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 8 апреля 1977 г. N 881 срок введения установлен с 01.01.78

Ограничение срока действия снято Постановлением Госстандарта от 17.06.92 N 549

ВЗАМЕН ГОСТ 6053-66

* ПЕРЕИЗДАНИЕ (июнь 1994 г.) с Изменением N 1, утвержденным в июне 1992 г. (ИУС 9-92).


Настоящий стандарт распространяется на кислый сернокислый натрий, который представляет собой бесцветные, слегка гигроскопичные кристаллы, легко растворимые в воде. Водный раствор имеет сильно кислую реакцию.

Формула NaHSO·HO.

Относительная молекулярная масса (по международным атомным массам 1987 г.) — 138,08.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Кислый сернокислый натрий должен быть изготовлен в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.

1.2. По химическим показателям кислый сернокислый натрий должен соответствовать нормам, указанным в табл.1.

Таблица 1

(Измененная редакция, Изм. N 1).

2. ПРАВИЛА ПРИЕМКИ

2.1. Правила приемки — по ГОСТ 3885-73.

3. МЕТОДЫ АНАЛИЗА

3.1а. Общие указания по проведению анализа — по ГОСТ 27025-86.

При взвешивании применяют лабораторные весы общего назначения типов ВЛР-200г и ВЛКТ-500г-М или типа ВЛЭ-200г.

Допускается применение других средств измерения с метрологическими характеристиками и оборудования с техническими характеристиками не хуже, а реактивов по качеству не ниже указанных в настоящем стандарте.

(Введен дополнительно, Изм. N 1).

3.1. Пробы отбирают по ГОСТ 3885-73. Масса средней пробы должна быть не менее 265 г.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

3.2. Определение массовой доли кислого сернокислого натрия

3.2.1. Реактивы, растворы и посуда

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72.

Метиловый красный индикатор, спиртовой раствор с массовой долей 0,1%, готовят по ГОСТ 4919.1-77.

Натрия гидроокись по ГОСТ 4328-77, раствор молярной концентрации точно (NaOH)=0,5 моль/дм, готовят по ГОСТ 25794.1-83.

Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300-87 высшего сорта.

Колба Кн-2-250-34 ТХС по ГОСТ 25336-82.

Цилиндр 1(3)-100-2 по ГОСТ 1770-74.

Бюретка вместимостью 50 см с ценой деления 0,1 см.

3.2.2. Около 2,0000 г препарата помещают в колбу, растворяют в 50 см воды, прибавляют 1-2 капли раствора метилового красного и титруют из бюретки раствором гидроокиси натрия до перехода розовой окраски раствора в оранжевую, наблюдаемую на фоне молочного стекла в проходящем свете.

3.2.3. Обработка результатов

Массовую долю кислого сернокислого натрия () в процентах вычисляют по формуле

,

где — объем раствора гидроокиси натрия молярной концентрации точно (NaOH)=0,5 моль/дм, израсходованный на титрование, см;

— масса кислого сернокислого натрия, соответствующая 1 см раствора гидроокиси натрия молярной концентрации точно (NaOH)=0,5 моль/дм, г;

— масса навески препарата, г.

За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений, абсолютное расхождение между которыми не превышает допускаемое расхождение, равное 0,3%.

Допускаемая абсолютная суммарная погрешность результата анализа в пределах ±0,5% при доверительной вероятности 0

,95.

3.2.1-3.2.3. (Измененная редакция, Изм. N 1).

3.3. Определение массовой доли веществ, нерастворимых в воде

3.3.1. Реактивы, растворы и посуда

Барий хлористый по ГОСТ 4108-72, раствор с массовой долей 20%.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72.

Тигель фильтрующий по ГОСТ 25336-82 типа ТФ ПОР 10 или ТФ ПОР 16.

Стакан В(Н)-1-600 TXС по ГОСТ 25336-82.

Цилиндр 1(3)-500-2 по ГОСТ 1770-74.

3.3.2. Проведение анализа

40,00 г препарата помещают в стакан и растворяют в 300 см воды. Стакан накрывают часовым стеклом и выдерживают в течение 1 ч на водяной бане. Затем раствор фильтруют через фильтрующий тигель, предварительно высушенный до постоянной массы и взвешенный (результат взвешивания в граммах записывают с точностью до четвертого десятичного знака). Остаток на фильтре промывают горячей водой до отрицательной реакции на сульфат-ион (проба с раствором хлористого бария) и сушат в сушильном шкафу при 105-110 °С до постоянной массы.

Препарат считают соответствующим требованиям настоящего стандарта, если масса остатка после высушивания не будет превышать:

для препарата «химически чистый» — 1 мг,

для препарата «чистый для анализа» — 2 мг,

для препарата «чистый» — 8 мг.

Допускаемая относительная суммарная погрешность результата анализа ±50% для квалификации «химически чистый», ±30% для квалификации «чистый для анализа» и ±10% для квалификации «чистый» при доверительной вероятности 0,95.

3.4. Определение массовой доли кремнекислоты

Определение проводят по ГОСТ 10671.1-74. При этом 0,50 г препарата растворяют в 50-60 см воды в платиновой чашке (ГОСТ 6563-75), нейтрализуют раствором аммиака по -нитрофенолу, переносят раствор в мерную колбу вместимостью 100 см, доводят объем раствора водой до метки и перемешивают.

20 см полученного раствора (соответствуют 0,1 г препарата) помещают в мерную колбу вместимостью 50 см и далее определение проводят по способу 1.

Препарат считают соответствующим требованиям настоящего стандарта, если масса кремнекислоты не будет превышать:

для препарата «химически чистый» — 0,010 мг;

для препарата «чистый для анализа» — 0,020 мг,

для препарата «чистый» — 0,040 мг.

Допускается заканчивать определение визуально.

Одновременно в тех же условиях и с теми же количествами реактивов проводят контрольный опыт, определяя массу кремнекислоты в применяемых реактивах, и при ее обнаружении в результат анализа вводят поправку.

При разногласиях в оценке массовой доли кремнекислоты анализ заканчивают фотометрически.

3.5. Определение массовой доли нитратов

Определение проводят по ГОСТ 10671.2-74. При этом 1,00 г препарата помещают в коническую колбу вместимостью 50 см, растворяют в 10 см воды и далее определение проводят методом с применением индигокармина.

Препарат считают соответствующим требованиям настоящего стандарта, если окраска анализируемого раствора не будет слабее окраски раствора, приготовленного одновременно с анализируемым и содержащего в таком же объеме:

для препарата «химически чистый» — 0,005 мг NO,

для препарата «чистый для анализа» — 0,010 мг NО,

для препарата «чистый» — 0,020 мг NO,

1 см раствора хлористого натрия, 1 см раствора индигокармина и 12 см концентрированной серной кислот

ы.

3.6. Определение массовой доли хлоридов

Определение проводят по ГОСТ 10671.7-74. При этом 2,00 г препарата помещают в коническую колбу вместимостью 100 см (с меткой на 40 или 50 см) и растворяют в 30 см воды.

Если раствор мутный, его фильтруют через обеззоленный фильтр «синяя лента», промытый горячим раствором азотной кислоты с массовой долей 1%, и далее определение проводят фототурбидиметрическим (способ 2) или визуально-нефелометрическим (способ 2) методом.

Препарат считают соответствующим требованиям настоящего стандарта, если масса хлоридов не будет превышать:

для препарата «химически чистый» — 0,010 мг;

для препарата «чистый для анализа» — 0,020 мг;

для препарата «чистый» — 0,040 мг.

При разногласиях в оценке массовой доли хлоридов анализ проводят фототурбидиметрическим методом.

3.7. Определение массовой доли фосфатов

Определение проводят по ГОСТ 10671.6-74.

При этом 4,00 г препарата квалификации «химически чистый» или 5,00 г препарата квалификации «чистый для анализа» и «чистый» помещают в коническую колбу вместимостью 50 см, растворяют в 5 см воды, по охлаждении осторожно нейтрализуют раствором аммиака (ГОСТ 3760-79) по -нитрофенолу (раствор с массовой долей 0,2%), доводят объем раствора водой до 15 см и далее определение проводят фотометрическим методом по желтой окраске фосфорнованадиевомолибденового комплекса.

Препарат считают соответствующим требованиям настоящего стандарта, если масса фосфатов не будет превышать:

для препарата «химически чистый» — 0,01 мг;

для препарата «чистый для анализа» — 0,025 мг;

для препарата «чистый» — 0,05 мг.

Допускается проводить определение визуально.

Одновременно в тех же условиях и с теми же количествами реактивов проводят контрольный опыт, определяя массу фосфатов в применяемых реактивах, и при их обнаружении в результат анализа вводят поправку.

При разногласиях в оценке массовой доли фосфатов анализ проводят фотометрически.

3.8. Определение массовой доли железа

Определение проводят по ГОСТ 10555-75. При этом 2,50 г препарата помещают в мерную колбу вместимостью 50 см, растворяют в 20 см воды и далее определение проводят сульфосалициловым методом.

Препарат считают соответствующим требованиям настоящего стандарта, если масса железа не будет превышать:

для препарата «химически чистый» — 0,005 мг,

для препарата «чистый для анализа» — 0,005 мг,

для препарата «чистый» — 0,015 мг.

Допускается заканчивать определение визуально.

При разногласиях в оценке массовой доли железа анализ заканчивают фотометрически.

3.3.1-3.8. (Измененная редакция, Изм. N 1).

3.9. Определение массовой доли магния

3.9.1. Реактивы и растворы

Вода дистиллированная — по ГОСТ 6709-72.

Натрия гидроокись по ГОСТ 4328-77, раствор с массовой долей 30%, не содержащий карбонатов; готовят по ГОСТ 4517-87; раствор хранят в полиэтиленовой посуде.

Раствор, содержащий магний; готовят по ГОСТ 4212-76, соответствующим разбавлением готовят раствор массовой концентрации 0,01 мг/см Mg.

Титановый желтый (индикатор), раствор с массовой долей 0,05%, свежеприготовленный.

Колба Кн-2-50-22 ТХС по ГОСТ 25336-82.

Пипетки вместимостью 1 (2) и 5 (10) см.

Цилиндр 1(3)-25-2 по ГОСТ 1770-74.

3.9.2. Проведение анализа

1,00 г препарата помещают в коническую колбу, растворяют в 17 см воды, прибавляют 0,2 см раствора титанового желтого, 3 см раствора гидроокиси натрия и перемешивают.

Препарат считают соответствующим требованиям настоящего стандарта, если наблюдаемая через 10 мин в проходящем свете на фоне молочного стекла розовато-желтая окраска анализируемого раствора по розовому оттенку не будет интенсивнее окраски раствора, приготовленного одновременно с анализируемым и содержащего в таком же объеме:

для препарата «химически чистый» — 0,002 мг Mg;

для препарата «чистый для анализа» — 0,004 мг Mg;

для препарата «чистый» — 0,012 мг Mg,

0,2 см раствора титанового желтого и 2 см раствора гидроокиси натрия.

3.10. Определение массовой доли мышьяка

Определение проводят по ГОСТ 10485-75. При этом 2,50 г препарата помещают в колбу прибора для определения мышьяка, растворяют в 30 см воды и далее определение проводят методом с применением бромно-ртутной бумаги в солянокислой или сернокислой среде.

Препарат считают соответствующим требованиям настоящего стандарта, если наблюдаемая окраска бромно-ртутной бумаги от взаимодействия с анализируемым раствором не будет интенсивнее окраски бромно-ртутной бумаги от взаимодействия с раствором, приготовленным одновременно с анализируемым и содержащим в таком же объеме:

для препарата «химически чистый» — 0,0005 мг As;

для препарата «чистый для анализа» — 0,00125 мг As;

для препарата «чистый» — 0,0025 мг As;

и соответствующие количества реактивов.

При разногласиях в оценке массовой доли мышьяка анализ проводят в сернокислой среде.

3.11. Определение массовой доли тяжелых металлов

Определение проводят по ГОСТ 17319-76. При этом 4,00 г препарата помещают в коническую колбу вместимостью 50 см, растворяют в 10 см воды, нейтрализуют раствором гидроокиси натрия (х.ч.) по лакмусовой бумаге, доводят объем раствора водой до 20 см и далее определение проводят тиоацетамидным методом (фотометрически или визуально).

Препарат считают соответствующим требованиям настоящего стандарта, если масса тяжелых металлов не будет превышать:

для препарата «химически чистый» — 0,010 мг;

для препарата «чистый для анализа» — 0,020 мг;

для препарата «чистый» — 0,020 мг.

Одновременно в тех же условиях и с теми же количествами реактивов проводят контрольный опыт, определяя массу тяжелых металлов в гидроокиси натрия, применяемой для нейтрализации, и при их обнаружении в результат анализа вводят поправку.

При разногласиях в оценке массовой доли тяжелых металлов анализ проводят фотометрическим методом.

3.9.1-3.11. (Измененная редакция, Изм. N 1).

3.12. Определение массовой доли алюминия

3.12.1. Реактивы, растворы, посуда

Алюминон, раствор с массовой долей 0,1%, готовят по ГОСТ 4517-87 не менее чем за 1 ч до определения, годен в течение 5 сут.

Аммиак водный по ГОСТ 3760-79, раствор с массовой долей 10%.

Аммоний углекислый по ГОСТ 3770-75, раствор готовят следующим образом: к 20 г углекислого аммония прибавляют 20 см раствора аммиака, 40 см воды, растворяют при слабом нагревании, доводят объем раствора водой до 100 см и перемешивают.

Аммоний уксуснокислый по ГОСТ 3117-78, раствор с массовой долей 20%.

Бумага индикаторная универсальная.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72.

Кислота уксусная по ГОСТ 61-75, раствор с массовой долей 30%.

Раствор, содержащий Аl, готовят по ГОСТ 4212-76; соответствующим разбавлением готовят раствор массовой концентрации 0,01 мг/см Аl.

Колба Кн-1-50-22 ТХС по ГОСТ 25336-82.

Пипетка вместимостью 5 (10) см.

Цилиндр 1(3)-50(25)-2 по ГОСТ 1770-74.

3.12.2. Проведение анализа

2,00 г препарата помещают в коническую колбу (с меткой на 15 см), растворяют в 10 см воды, нейтрализуют по универсальной индикаторной бумаге раствором аммиака, доводят объем раствора водой до метки, прибавляют 5 см раствора уксусной кислоты, 5 см раствора уксуснокислого аммония и 1 см раствора алюминона. Через 5 мин прибавляют 10 см раствора углекислого аммония и перемешивают.

Препарат считают соответствующим требованиям настоящего стандарта, если наблюдаемая через 10 мин в проходящем свете на фоне молочного стекла окраска анализируемого раствора не будет интенсивнее окраски раствора, приготовленного одновременно с анализируемым и содержащего в таком же объеме: для препарата «химически чистый» — 0,01 мг Аl, 5 см раствора уксусной кислоты, 5 см раствора уксуснокислого аммония, 1 см раствора алюминона и 10 см раствора углекислого аммо

ния.

3.13. Определение массовой доли аммония

Определение проводят по ГОСТ 24245-80. При этом 2,00 г препарата помещают в коническую колбу вместимостью 50 см и далее определение проводят визуальным методом, применяя раствор гидроокиси натрия с массовой долей 10% (вместо 20%).

Препарат считают соответствующим требованиям настоящего стандарта, если наблюдаемая через 10 мин окраска анализируемого раствора не будет интенсивнее окраски раствора, приготовленного одновременно с анализируемым и содержащего в таком же объеме:

для препарата «химически чистый» — 0,01 мг NH, 1 см раствора гидроокиси натрия с массовой долей 10% и 1 см реактива Несслера.

3.12.1-3.13. (Измененная редакция, Изм. N 1).

3.13.1, 3.13.2. (Исключены, Изм. N 1).

3.14. Определение массовой доли примеси калия и кальция

3.14.1. Приборы, оборудование, реактивы и растворы

Фотометр пламенный, а также спектрофотометры на основе спектрографа ИСП-54 (или универсального монохроматора типа УМ-2) с фотоэлектрической приставкой ФЭП-1.

Фотоумножители типа ФЭУ-38, ФЭУ-1.

Ацетилен по ГОСТ 5457-75.

Воздух сжатый для питания контрольно-измерительных приборов.

Горелка.

Пропан-бутан (бытовой в баллоне) или газ из городской сети.

Распылитель.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72, вторично перегнанная в кварцевом дистилляторе или вода деминерализованная.

Растворы, содержащие калий и кальций, готовят по ГОСТ 4212-76; соответствующим разбавлением получают раствор массовой концентрации 0,01 мг/см калия, кальция (раствор А).

Натрий сернокислый кислый, х.ч. с известным содержанием калия и кальция, раствор с массовой долей 10% (раствор Б).

Все исходные растворы и растворы сравнения, а также воду, применяемую для их приготовления, необходимо хранить в полиэтиленовой или кварцевой посуде.

Колба 2-100-2 по ГОСТ 1770-74.

Пипетка вместимостью 5 см.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

3.14.2. Подготовка к анализу

3.14.2.1. Приготовление анализируемых растворов

1,00 г препарата растворяют в воде, помещают в мерную колбу и перемешивают. Объем раствора доводят водой до метки и снова тщательно перемешивают.

3.14.2.2. Приготовление растворов сравнения

Для определения массовой доли примеси калия и кальция в шесть мерных колб вводят по 10 см раствора Б и объемы раствора А, указанные в табл.2.

Таблица 2

Объемы растворов перемешивают, доводят водой до метки и снова тщательно перемешивают.

3.14.3. Проведение анализа

Для анализа берут не менее двух навесок препарата. Анализ проводят в ацетилено-воздушном пламени (определение примеси калия можно проводить в пламени пропан-бутан-воздух), используя аналитические линии K — 766,5 и Са — 422,7 нм.

После подготовки прибора проводят фотометрирование спектра растворов сравнения в порядке возрастания массовой доли примесей.

Затем проводят фотометрирование спектра в обратной последовательности, начиная с максимальной массовой доли, и вычисляют среднее арифметическое значение интенсивности излучения для первого раствора сравнения.

3.14.4. Обработка результатов

По полученным данным для растворов сравнения строят градуировочный график, откладывая интенсивность излучения по оси ординат, массовую долю калия и кальция в процентах в пересчете на препарат — по оси абсцисс.

Массовую долю примесей в препарате находят по градуировочному графику.

За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений, относительное расхождение между которыми не превышает допускаемое расхождение, равное 20%.

Допускаемая относительная суммарная погрешность результата анализа ±10% при доверительной вероятности 0,95.

3.14.2.1-3.14.4. (Измененная редакция, Изм. N 1).

4. УПАКОВКА, МАРКИРОВКА, ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ

4.1. Препарат упаковывают и маркируют в соответствии с ГОСТ 3885-73.

На тару наносят знак опасности по ГОСТ 19433-88 (класс 8, подкласс 8.1, черт.8, классификационный шифр 8173), серийный номер ООН 1821.

Вид и тип упаковки: 2-1, 2-2, 2-4, 2-9 и 11-1, 11-6, вложенные в картонные навивные барабаны.

Группа фасовки: IV, V, VI, VII.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

4.2. Препарат перевозят всеми видами транспорта в соответствии с правилами перевозки грузов, действующими на данном виде транспорта.

4.3. Препарат хранят в упаковке изготовителя в крытых складских помещениях.

5. ГАРАНТИИ ИЗГОТОВИТЕЛЯ

5.1. Изготовитель гарантирует соответствие кислого сернокислого натрия требованиям настоящего стандарта при соблюдении условий хранения и транспортирования.

5.2. Гарантийный срок хранения препарата — один год со дня изготовления.

5.1, 5.2. (Измененная редакция, Изм. N 1).

6. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

6.1. Кислый сернокислый натрий не ядовит, не взрывоопасен, не огнеопасен.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

Электронный текст документа
подготовлен ЗАО «Кодекс» и сверен по:
официальное издание
М.: Издательство стандартов, 1994

Что означает показатель водородный показатель кислотности pН и как выбрать мыло с «правильным» pН

Водородный показатель pH — важная характеристика косметической продукции, в том числе и мыла. Рассказываем, что это за показатель и как он влияет на выбор мыла для различных типов кожи.

Что такое pH

Водородный показатель, pH (на латыни potentia Hydrogenii — сила водорода, или pondus Hydrogenii — вес водорода, произносится «пэ аш») – величина, характеризующая меру активности ионов водорода в растворе, количественно показывающая его кислотность. Это понятие было введено более ста лет назад, в 1908 году, датским химиком С. П. Сёренсеном.

Если проще, то рН показывает, насколько кислым или щелочным является раствор вещества. Обычно pH изменяется в интервале от 0 до 14 (хотя при некоторых концентрациях может и выходить за эти пределы). Значение 7 — нейтральная реакция — соответствует чистой дистиллированной воде. Если рН менее 7 — это кислая реакция, если более 7 — то реакция щелочная.

Как измерить pH

Измерить рН можно с помощью индикаторных полосок, которые изменяют свой цвет в зависимости от реакции среды, или с помощью специального прибора — рН-метра (на фото выше).

Для живых организмов этот показатель очень важен, так как многие биохимические процессы могут идти только при определенных значениях рН. Например, в норме рН артериальной крови человека 7,36–7,44 единиц и изменение его даже на несколько десятых говорит о серьезных нарушениях здоровья, требующих медицинского вмешательства. Изменение кислотности крови выше 7,8 рН или ниже 6,8 рН несовместимо с жизнью.

Какой показатель pH считается нормальным

Показатель рН кожи индивидуален для каждого человека, при этом рН колеблется даже для разных участков тела одного человека. В среднем рН кожи человека составляет 5,5, то есть кожа имеет слабокислую реакцию. Причем надо понимать, что рН кожи человека определяется для тончайшей пленки на верхнем ороговевшем слое эпидермиса, образуемой выделениями потовых и сальных желез кожи. Ее также называют кислотной мантией кожи. Кислую реакцию поверхности кожи формируют в основном органические кислоты — молочная, лимонная, уксусная.

Кожа — это самый большой орган человека, одной из важнейших функций которого является защита организма от неблагоприятных воздействий окружающей среды. Кислотная мантия — это надежный барьер на пути многих микроорганизмов, которые не могут существовать в кислой среде.

Кислотно-щелочной баланс зависит также от типа кожи. Так сухая кожа имеет более кислую реакцию от 3 до 5,2, а жирному типу кожи свойственен pH 5,7-7. У нормального типа кожи рН 5,2-5,7 единиц:

pH мыла и выбор мыла для разного типа кожи

Кислотность кожи может изменяться под воздействием факторов внешней среды: действие прямого солнечного света, изменение потоотделения, загрязнение, длительное воздействие кислотных или щелочных сред (жесткая вода, моющие средства и др. ).

рН обычного твердого мыла от 9 до 11 единиц (слабощелочная реакция), рН жидкого мыла от 6 до 7 единиц (слабокислая реакция, близкая к нейтральной). Любые моющие средства увеличивают рН кожи, т. к. смывают не только загрязнения, но и воздействуют на поверхностный липидно-кислотный слой.

Кроме того, при использовании средств для мытья следует помнить, что, когда на поверхности кожи достаточно много воды (например, во время водной процедуры), органические кислоты, определяющие величину рН кожи, полностью расщепляются и быстро удаляются с ее поверхности. Это сдвигает pH в нейтральную сторону к показателю 7.

Даже при умывании только водой, без использования мыла, будет изменяться состояние pH кожи. При первом нанесении воды на одно и то же место рН имеет кислую реакцию, а при втором и третьем, она будет близка к нейтральной.

Восстанавливается рН на поверхности кожи довольно быстро.

Выбирая моющее средство для ухода, необходимо учитывать эти факторы. Поскольку мыло извлекает из поверхностного слоя кожи не только загрязнения, но и жиры, порой чрезмерно ее высушивая, в туалетные мыла добавляют вещества, которые помогают сохранить нормальное содержание жиров и влаги в коже и самое благоприятное для нее значение кислотности.

Людям с сухим типом кожи следует аккуратно пользоваться мылом, и по возможности выбирать мыло с увлажняющими и питательными добавками, например, крем-мыло детское «Мой малыш» или жидкое мыло «Мой малыш».

Для жирного типа кожи можно использовать антибактериальное мыло с маслом чайного дерева «Мой доктор» и «Рецепты чистоты», которое поможет бороться с повышенной активностью микроорганизмов, развивающихся в секрете сальных желез, и предотвратит появление угрей и других кожных высыпаний.

Для людей с чувствительным типом кожи лучше отдать предпочтение мылу с глицерином. Глицерин не только увлажняет и оказывает смягчение, но и защитит от вредных воздействий. В линейке мыла НМЖК это «Глицериновое» мыло с ароматами «Зеленый чай» и «Морской ветер», а также «Глицериновое» мыло в линейке «Рецепты чистоты».

Водные растворы солей — Chemistry LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

1. Когда солевой раствор является щелочным или кислым?
2. Соли полипротонных кислот
3. Вопросы
   1. Ответы
4. Практические вопросы
5. Ссылки
6. Авторы и атрибуты

Соли, помещенные в воду, часто вступают в реакцию с водой с образованием H ₃ O ⁺ или ОН ^— .Это известно как реакция гидролиза. В зависимости от того, насколько сильно ион действует как кислота или основание, он будет производить различные уровни pH. Когда вода и соли вступают в реакцию, появляется много возможностей из-за различной структуры солей. Соль может состоять из слабой кислоты и сильного основания, сильной кислоты и слабого основания, сильной кислоты и сильного основания или слабой кислоты и слабого основания. Реагенты состоят из соли и воды, а сторона продуктов состоит из конъюгированного основания (от кислоты стороны реакции) или конъюгата кислоты (от основания стороны реакции).В этом разделе химии мы обсуждаем значения pH солей на основе нескольких условий.

Когда солевой раствор является основным или кислым?

Есть несколько руководящих принципов, которые подводят итог:

1. Соли сильных оснований и сильных кислот не гидролизуются. pH останется нейтральным при 7. Галогениды и щелочные металлы диссоциируют и не влияют на H ⁺ , поскольку катион не изменяет H ⁺ , а анион не притягивает H ⁺ из воды. Вот почему NaCl — нейтральная соль. Общее: Соли, содержащие галогениды (кроме F ^— ) и щелочные металлы (кроме Be ^{2 +} ), будут диссоциировать на ионы-зрители.
2. Соли, состоящие из сильных оснований и слабых кислот, гидролизуются, что дает им pH более 7. Анион в соли является производным слабой кислоты, скорее всего, органической, и будет принимать протон из вода в реакции. Это заставит воду действовать как кислота, которая в этом случае будет оставлять гидроксид-ион (OH ^—) .Катион будет происходить из сильного основания, то есть из щелочных или щелочноземельных металлов, и, как и прежде, он будет диссоциировать на ион и не повлияет на H ⁺ .
3. Соли слабых оснований и сильных кислот гидролизуются, что дает им pH менее 7 . Это связано с тем, что анион станет ионом-наблюдателем и не сможет привлечь H ⁺ , в то время как катион из слабого основания будет отдавать протон воде, образуя ион гидроксония.
4. Соли слабого основания и слабой кислоты также гидролизуются, как и другие, но немного более сложные и требуют учета K _a и K _b . Какая бы кислота ни была сильнее, она будет доминирующим фактором при определении, является ли она кислотной или основной. Катион будет кислотой, а анион будет основанием и будет образовывать ион гидроксония или гидроксид-ион, в зависимости от того, какой ион легче реагирует с водой.

Соли полипротонных кислот

Не пугайтесь солями полипротонных кислот.Да, они больше и «круче», чем большинство других солей. Но с ними можно обращаться так же, как и с другими солями, только с немного большей математикой. Прежде всего, мы знаем несколько вещей:

• Это все еще просто соль. Все вышеперечисленные правила по-прежнему действуют. К счастью, поскольку мы имеем дело с кислотами, pH соли полипротонной кислоты всегда будет больше 7.
• Так же, как полипротонные кислоты теряют H ⁺ ступенчато, соли полипротонных кислот приобретают H ⁺ таким же образом, но в обратном порядке полипротонной кислоты.{-11} \).

  Это означает, что при расчете значений для K _b CO ₃ ^{2 —} , K _b первой реакции гидролиза будет \ (K_ {b1} = \ dfrac {K_w} { K_ {a2}} \), поскольку он пойдет в обратном порядке.

  Обзор кислотно-основных свойств солей

  Тип решения	Катионы	Анионы	pH
  Кислый	Из слабых оснований NH 4 + , Al 3 + , Fe 3+	Из сильных кислот: Cl — , Br — , I — , NO 3 — , ClO 4 —	<7
  Базовый	Из сильных баз: Группа 1 и Группа 2, но не Be 2+	Из слабых кислот: F — , NO 2 — , CN — , CH 3 COO —	> 7
  нейтраль	Из сильных баз: Группа 1 и Группа 2, но не Be 2 + .	Из сильных кислот: Cl — , Br — , I — , NO 3 — , ClO 4 —	= 7

  Вопросы

  1. Предскажите, будет ли pH каждой из следующих солей, помещенных в воду, кислотным, основным или нейтральным. -_ {(aq)} \)

     В то время как Na ⁺ не будет гидролизоваться, OCl ^— будет (помните, что это сопряженное основание HOCl).-] \]

     \ [pH = 12,77 \]

     Практические вопросы

     1. Почему соль, содержащая катион сильного основания и анион слабой кислоты, образует щелочной раствор?
     2. Почему соль, содержащая катион слабого основания и анион сильной кислоты, образует кислый раствор?
     3. Как значения K _a или K _b помогают определить, будет ли слабая кислота или слабое основание доминирующей движущей силой реакции?

     Ответы на эти вопросы можно найти в разделе прикрепленных файлов внизу страницы.

     Список литературы

     1. Петруччи, Ральф Х., Уильям С. Харвуд, Ф. Г. Херринг и Джеффри Д. Мадура. Общая химия: принципы и современные приложения. 9-е изд. Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Pearson Prentice Hall, 2007.
     2. Тимберлейк, Карен К. Химия 101 Введение в химию. 2-е изд. Сан-Франциско: Pearson Education, 2007. Печать.

     Авторы и авторство

     • Кристофер Ву (UCD), Кристиан Доуэлл (UCD), Николь Хупер (UCD)

     кислотно-основная реакция | Определение, примеры, формулы и факты

     Кислотно-основная реакция , тип химического процесса, типичным примером которого является обмен одного или нескольких ионов водорода, H ⁺ , между частицами, которые могут быть нейтральными (молекулы, такие как вода , H ₂ O; или уксусная кислота, CH ₃ CO ₂ H) или электрически заряженные (ионы, такие как аммоний, NH ₄ ⁺ ; гидроксид, OH ^—; или карбонат, CO ₃ ²⁻).Он также включает аналогичное поведение молекул и ионов, которые являются кислотными, но не отдают ионы водорода (хлорид алюминия, AlCl ₃ и ион серебра AG ⁺ ).

     сульфат натрия

     Сульфат натрия, также называемый глауберовской солью, является, как и другие соли, продуктом кислотно-щелочной реакции.

     Martin Walker

     Популярные вопросы

     Что такое кислоты и основания?

     Кислоты — это вещества, содержащие один или несколько атомов водорода, которые в растворе выделяются в виде положительно заряженных ионов водорода.Кислота в водном растворе имеет кислый вкус, меняет цвет голубой лакмусовой бумаги на красный, вступает в реакцию с некоторыми металлами (например, с железом) с выделением водорода, реагирует с основаниями с образованием солей и способствует определенным химическим реакциям (кислотный катализ). Основания — вещества, которые имеют горький вкус и меняют цвет красной лакмусовой бумаги на синий. Основания реагируют с кислотами с образованием солей и способствуют определенным химическим реакциям (щелочной катализ).

     Как измеряются кислоты и основания?

     Кислотам и основаниям присваивается значение от 0 до 14, значение pH, в зависимости от их относительной силы.Чистая вода, которая является нейтральной, имеет pH 7. Раствор с pH менее 7 считается кислым, а раствор с pH более 7 считается щелочным или щелочным. Сильные кислоты имеют более высокую концентрацию ионов водорода, и им присваиваются значения, близкие к 0. И наоборот, сильные основания имеют более высокие концентрации гидроксид-ионов, и им присваиваются значения, близкие к 14. Более слабые кислоты и основания ближе к значению pH 7, чем их более сильные собратья.

     Что происходит во время кислотно-щелочной реакции?

     Кислотно-основная реакция — это тип химической реакции, которая включает обмен одним или несколькими ионами водорода, H ⁺ , между частицами, которые могут быть нейтральными (молекулы, такие как вода, H ₂ O) или электрически заряженные (ионы, такие как аммоний, NH ₄ ⁺ ; гидроксид, OH ^—; или карбонат, CO ₃ ^2-).Он также включает аналогичные процессы, которые происходят в молекулах и ионах, которые являются кислотными, но не отдают ионы водорода.

     Как кислоты и основания нейтрализуют друг друга (или нейтрализуют друг друга)?

     Различные реакции дают разные результаты. Реакции между сильными кислотами и сильными основаниями более полно разлагаются на ионы водорода (протоны, положительно заряженные ионы) и анионы (отрицательно заряженные ионы) в воде. Для слабой кислоты и слабого основания нейтрализация более подходящим образом включает прямой перенос протонов от кислоты к основанию.Если один из реагентов присутствует в большом избытке, реакция может дать соль (или ее раствор), которая может быть кислой, основной или нейтральной в зависимости от силы кислот и оснований, реагирующих друг с другом.

     Кислоты — это химические соединения, которые в водном растворе проявляют резкий вкус, разъедающее действие на металлы и способность окрашивать некоторые синие растительные красители в красный цвет. Основания — это химические соединения, которые в растворе становятся мыльными на ощупь и окрашивают красные растительные красители в синий цвет. При смешивании кислоты и основания нейтрализуют друг друга и образуют соли, вещества с солоноватым вкусом и без характерных свойств кислот или оснований.

     Идея о том, что одни вещества являются кислотами, а другие — основаниями, почти так же стара, как и химия, и термины кислота , основание и соль встречаются очень рано в трудах средневековых алхимиков. Кислоты, вероятно, были первыми из них, которые были распознаны, по-видимому, из-за их кислого вкуса. Английское слово acid , французское acide , немецкое Säure и русское kislota происходит от слов, означающих кислый (лат. acidus , немецкий sauer , древнескандинавский sūur и Русский кислый ).К другим свойствам, которые в свое время связывали кислоты, относились их растворяющее или коррозионное действие; их действие на растительные красители; и вспенивание, возникающее при нанесении их на мел (образование пузырьков углекислого газа). Основания (или щелочи) характеризовались, главным образом, их способностью нейтрализовать кислоты и образовывать соли, причем последние довольно слабо характеризовались как кристаллические вещества, растворимые в воде и имеющие соленый вкус.

     Несмотря на их неточный характер, эти идеи служили для корреляции значительного диапазона качественных наблюдений, и многие из самых обычных химических материалов, с которыми сталкивались ранние химики, можно было классифицировать как кислоты (соляная, серная, азотная и угольная кислоты), основания (сода, поташ, известь, нашатырный спирт) или соли (поваренная соль, нашатырный спирт, селитра, квасцы, бура).Отсутствие какой-либо очевидной физической основы для рассматриваемого явления затрудняло количественный прогресс в понимании кислотно-основного поведения, но способность фиксированного количества кислоты нейтрализовать фиксированное количество основания была одним из первых примеров химической эквивалентности. : идея о том, что определенная мера одного вещества в некотором химическом смысле равна разному количеству второго вещества. Кроме того, довольно рано было обнаружено, что одна кислота может быть вытеснена из соли другой кислотой, и это позволило расположить кислоты в приблизительном порядке силы.Также вскоре стало ясно, что многие из этих смещений могут происходить в любом направлении в соответствии с экспериментальными условиями. Это явление свидетельствует о том, что кислотно-основные реакции обратимы, то есть продукты реакции могут взаимодействовать с регенерированием исходного материала. Он также ввел концепцию равновесия в кислотно-щелочную химию: эта концепция утверждает, что обратимые химические реакции достигают точки баланса или равновесия, в которой исходные материалы и продукты регенерируются каждой из двух реакций так же быстро, как и они. потребляются другим.

     Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишись сейчас

     Помимо теоретического интереса, кислоты и основания играют большую роль в промышленной химии и в повседневной жизни. Серная кислота и гидроксид натрия входят в число продуктов, производимых в наибольших количествах химической промышленностью, и большой процент химических процессов включает кислоты или основания в качестве реагентов или катализаторов. Почти каждый биологический химический процесс тесно связан с кислотно-щелочным равновесием в клетке или в организме в целом, и кислотность или щелочность почвы и воды имеют большое значение для растений или животных, живущих в них.И идеи, и терминология кислотно-щелочной химии проникли в повседневную жизнь, и термин соль особенно распространен.

     14.4 Гидролиз солевых растворов — Химия

     Цели обучения

     К концу этого раздела вы сможете:

     • Предсказать, будет ли солевой раствор кислым, основным или нейтральным
     • Расчет концентраций различных веществ в солевом растворе
     • Опишите процесс, при котором растворы некоторых ионов металлов становятся кислыми

     Как мы видели в разделе о химических реакциях, когда кислота и основание смешиваются, они подвергаются реакции нейтрализации.Слово «нейтрализация», по-видимому, подразумевает, что стехиометрически эквивалентный раствор кислоты и основания будет нейтральным. Иногда это верно, но соли, которые образуются в этих реакциях, могут иметь собственные кислотные или основные свойства, как мы сейчас увидим.

     Раствор считается нейтральным, если он содержит равные концентрации ионов гидроксония и гидроксида. Когда мы смешиваем растворы кислоты и основания, происходит кислотно-щелочная реакция нейтрализации. Однако, даже если мы смешаем стехиометрически эквивалентные количества, мы можем обнаружить, что полученный раствор не является нейтральным.Он может содержать либо избыток ионов гидроксония, либо избыток гидроксид-ионов, поскольку природа образующейся соли определяет, будет ли раствор кислотным, нейтральным или основным. Следующие четыре ситуации иллюстрируют, как растворы с различными значениями pH могут возникать после реакции нейтрализации с использованием стехиометрически эквивалентных количеств:

     1. Сильная кислота и сильное основание, такие как HCl ( водн. ) и NaOH ( водн. ), будут реагировать с образованием нейтрального раствора, поскольку полученные конъюгированные партнеры имеют незначительную силу (см. Главу 14.3 Относительная сила кислот и оснований):

        [латекс] \ text {HCl} (aq) \; + \; \ text {NaOH} (aq) \; {\ rightleftharpoons} \; \ text {NaCl} (aq) \; + \; \ text {H } _2 \ text {O} (l) [/ латекс]

     2. Сильная кислота и слабое основание дают слабокислый раствор не из-за задействованной сильной кислоты, а из-за сопряженной кислоты слабого основания.
     3. Слабая кислота и сильное основание дают слабощелочный раствор. Раствор слабой кислоты реагирует с раствором сильного основания с образованием сопряженного основания слабой кислоты и сопряженной кислоты сильного основания.Конъюгированная кислота сильного основания является более слабой кислотой, чем вода, и не влияет на кислотность полученного раствора. Однако сопряженное основание слабой кислоты является слабым основанием и слегка ионизируется в воде. Это увеличивает количество гидроксид-иона в растворе, образующемся в реакции, и делает его слегка щелочным.
     4. Слабая кислота плюс слабое основание могут давать кислотный, основной или нейтральный раствор. Это самый сложный из четырех типов реакций. Когда конъюгированная кислота и конъюгат основания имеют неодинаковые силы, раствор может быть либо кислотным, либо основным, в зависимости от относительной силы двух конъюгатов.Иногда слабая кислота и слабое основание будут иметь одинаковую силу и , поэтому их соответствующие конъюгированные основание и кислота будут иметь одинаковую силу, и раствор будет нейтральным. Чтобы предсказать, будет ли конкретная комбинация кислотной, основной или нейтральной, необходимо сравнить табличные значения конъюгатов K .

     Желудочные антациды

     Наши желудки содержат раствор примерно 0,03 M HCl, который помогает нам переваривать пищу, которую мы едим.Чувство жжения, связанное с изжогой, является результатом утечки желудочной кислоты через мышечный клапан в верхней части желудка в нижнюю часть пищевода. Выстилка пищевода не защищена от разъедающего воздействия желудочной кислоты, как слизистая оболочка желудка, и результаты могут быть очень болезненными. Когда у нас изжога, мы чувствуем себя лучше, если уменьшаем избыток кислоты в пищеводе с помощью антацидов. Как вы уже догадались, антациды — это основы.Одним из наиболее распространенных антацидов является карбонат кальция CaCO ₃ . Реакция,

     [латекс] \ text {CaCO} _3 (s) \; + \; 2 \ text {HCl} (aq) \; {\ rightleftharpoons} \; \ text {CaCl} _2 (aq) \; + \; \ текст {H} _2 \ text {O} (l) \; + \; \ text {CO} _2 (g) [/ latex]

     не только нейтрализует желудочную кислоту, но и производит CO ₂ ( г, ), что может вызвать удовлетворительную отрыжку.

     Молоко магнезии представляет собой суспензию труднорастворимого основного гидроксида магния, Mg (OH) ₂ .{-} \; {\ rightleftharpoons} \; 2 \ text {H} _2 \ text {O} (l) [/ latex]

     При этой реакции не образуется углекислый газ, но антациды, содержащие магний, могут оказывать слабительное действие.

     Некоторые антациды содержат гидроксид алюминия, Al (OH) ₃ , в качестве активного ингредиента. Гидроксид алюминия имеет тенденцию вызывать запоры, а некоторые антациды используют гидроксид алюминия вместе с гидроксидом магния, чтобы сбалансировать побочные эффекты двух веществ.

     Кулинарные аспекты химии

     Кулинария — это синтетическая химия, которую можно употреблять в пищу.В кулинарном мире существует ряд примеров кислотно-щелочной химии. Одним из примеров является использование пищевой соды или бикарбоната натрия в выпечке. NaHCO ₃ — это база. Когда он вступает в реакцию с кислотой, такой как лимонный сок, пахта или сметана в жидком тесте, в результате разложения образовавшейся угольной кислоты образуются пузырьки углекислого газа, и тесто «поднимается». Разрыхлитель представляет собой комбинацию бикарбоната натрия и одной или нескольких кислотных солей, которые вступают в реакцию, когда два химических вещества вступают в контакт с водой в жидком тесте.

     Многие люди любят добавлять в приготовленную рыбу лимонный сок или уксус, которые являются кислотами (рис. 1). Оказывается, в системе рыб есть летучие амины (основания), которые нейтрализуются кислотами с образованием нелетучих солей аммония. Это уменьшает запах рыбы, а также добавляет «кислый» вкус, который нам нравится.

     Рис. 1. Реакция нейтрализации происходит между лимонной кислотой в лимонах или уксусной кислотой в уксусе и основаниями в мясе рыбы.

     Маринование — это метод консервирования овощей в кислой среде естественного происхождения. Овощ, например огурец, помещают в герметичную банку, погруженную в рассол. Рассол способствует росту полезных бактерий и подавляет рост вредных бактерий. Полезные бактерии питаются крахмалом в огурце и производят молочную кислоту в качестве побочного продукта в процессе, называемом ферментацией. Молочная кислота в конечном итоге увеличивает кислотность рассола до уровня, который убивает любые вредные бактерии, которым необходима щелочная среда.Без вредных бактерий, потребляющих огурцы, они могут прожить гораздо дольше, чем если бы они были незащищенными. Побочный продукт процесса маринования изменяет вкус овощей из-за кислоты, делая их кислыми на вкус.

     Когда мы нейтрализуем слабое основание сильной кислотой, продукт представляет собой соль, содержащую сопряженную кислоту слабого основания. Эта сопряженная кислота является слабой кислотой. Например, хлорид аммония, NH ₄ Cl, представляет собой соль, образованную реакцией слабого основного аммиака с сильной кислотой HCl:

     [латекс] \ text {NH} _3 (aq) \; + \; \ text {HCl} (aq) \; {\ longrightarrow} \; \ text {NH} _4 \ text {Cl} (aq) [/ латекс]

     Раствор этой соли содержит ионы аммония и ионы хлорида.{\; \; +} [/ latex] из значения константы ионизации воды, K _w и K _b , константы ионизации сопряженного с ней основания, NH ₃ , используя следующие отношения:

     [латекс] K _ {\ text {w}} = K _ {\ text {a}} \; \ times \; K _ {\ text {b}} [/ latex]

     Это соотношение справедливо для любого основания и сопряженной с ним кислоты или для любой кислоты и сопряженного с ним основания. {\; \; -}] = 0.{-10} [/ латекс]

     Решая это уравнение, мы получаем [CH ₃ CO ₂ H] = 1,1 × 10 ⁻⁵ M .

     Проверьте свои знания
     Каков pH 0,083– M раствора CN ^–? Используйте 4,9 × 10 ⁻¹⁰ как K _и для HCN. Подсказка: нам, вероятно, потребуется преобразовать pOH в pH или найти [H ₃ O ⁺ ], используя [OH ^— ] на заключительных этапах решения этой проблемы.

     В растворе соли, образованной реакцией слабой кислоты и слабого основания, чтобы предсказать pH, мы должны знать как K _a слабой кислоты, так и K _b слабая база.Если K _a > K _b , раствор является кислым, а если K _b > K _a , раствор является основным.

     Пример 3

     Определение кислотной или основной природы солей
     Определите, являются ли водные растворы следующих солей кислотными, основными или нейтральными:

     (а) KBr

     (б) NaHCO ₃

     (в) NH ₄ Класс

     (г) Na ₂ HPO ₄

     (e) NH ₄ F

     Раствор
     Рассмотрим каждый из ионов отдельно с точки зрения его влияния на pH раствора, как показано здесь:

     (a) Катион K ⁺ и анион Br ^— являются зрителями, поскольку они являются катионом сильного основания (KOH) и анионом сильной кислоты (HBr) соответственно.{\; \; +} [/ latex] составляет 5,6 × 10 ⁻¹⁰ , что кажется очень маленьким, но K _b из F ^— составляет 1,4 × 10 ⁻¹¹ , поэтому решение является кислым, так как K _a > K _b .

     Проверьте свои знания
     Определите, являются ли водные растворы следующих солей кислотными, основными или нейтральными:

     (а) К ₂ CO ₃

     (б) CaCl ₂

     (в) KH ₂ PO ₄

     (г) (NH ₄ ) ₂ CO ₃

     (e) AlBr ₃

     Ответ:

     (а) базовый; (б) нейтральный; (в) базовая; (г) базовая; (д) кислая

     Если мы измерим pH растворов различных ионов металлов, мы обнаружим, что эти ионы действуют как слабые кислоты, когда находятся в растворе. {\; \; -} (водн.) [/ латекс]

     Мы часто видим формулу этого иона просто как «Al ³⁺ ( водн )», без явного упоминания шести молекул воды, которые являются ближайшими к иону алюминия, и просто описывая ион как сольватированный в воде. (гидратированный). Это похоже на упрощение формулы иона гидроксония, H ₃ O ⁺ до H ⁺ . Однако в этом случае гидратированный ион алюминия является слабой кислотой (рис. 2) и отдает протон молекуле воды.{+} (aq) \; + \; \ text {Al (H} _2 \ text {O}) _ 3 (\ text {OH}) _ 3 (aq) \ end {array} [/ latex]

     Обратите внимание, что некоторые из этих разновидностей алюминия проявляют амфипротическое поведение, поскольку они действуют как кислоты, когда они появляются в левой части выражений равновесия, и как основания, когда они появляются в правой части.

     Рис. 2. Когда ион алюминия реагирует с водой, гидратированный ион алюминия становится слабой кислотой.

     Однако ионизация катиона, несущего более одного заряда, обычно не происходит за пределами первой стадии.{2 +}] [/ latex] в 0,15- M растворе Al (NO ₃ ) ₃ , который содержит достаточно сильной кислоты HNO ₃ для получения [H ₃ O ⁺ ] до 0,10 M ?

     Константы для различных стадий ионизации для многих ионов металлов неизвестны, поэтому мы не можем рассчитать степень их ионизации. Однако практически все гидратированные ионы металлов, кроме ионов щелочных металлов, ионизируются с образованием кислых растворов. Ионизация увеличивается по мере увеличения заряда иона металла или уменьшения размера иона металла.

     Характерные свойства водных растворов кислот Бренстеда-Лоури обусловлены присутствием ионов гидроксония; водные растворы оснований Бренстеда-Лоури обусловлены присутствием гидроксид-ионов. Нейтрализация, которая происходит при объединении водных растворов кислот и оснований, является результатом реакции ионов гидроксония и гидроксида с образованием воды. Некоторые соли, образующиеся в реакциях нейтрализации, могут сделать растворы продуктов слабокислыми или слабощелочными.

     Растворы, содержащие соли или гидратированные ионы металлов, имеют pH, который определяется степенью гидролиза ионов в растворе. PH растворов может быть рассчитан с использованием известных методов равновесия, или он может быть качественно определен как кислотный, основной или нейтральный в зависимости от относительных K _a и K _b вовлеченных ионов.

     Химия: упражнения в конце главы

     1. Определите, являются ли водные растворы следующих солей кислотными, основными или нейтральными:

        (a) Al (NO ₃ ) ₃

        (б) РБИ

        (в) KHCO ₂

        (г) CH ₃ NH ₃ Br

     2. Определите, являются ли водные растворы следующих солей кислотными, основными или нейтральными:

        (а) FeCl ₃

        (б) К ₂ CO ₃

        (в) NH ₄ Br

        (г) KClO ₄

     3. Новокаин, C ₁₃ H ₂₁ O ₂ N ₂ Cl, представляет собой соль основного прокаина и соляной кислоты.Константа ионизации новокаина составляет 7 × 10 ⁻⁶ . Кислый или щелочной раствор новокаина? Что такое [H ₃ O ⁺ ], [OH ^— ] и pH 2,0% -ного по массе раствора новокаина, если принять, что плотность раствора составляет 1,0 г / мл.

     Решения

     Ответы на упражнения по химии в конце главы
     2. (а) кислая; (б) базовый; (в) кислая; (г) нейтральный

     Гидролиз — обзор | Темы ScienceDirect

     3.1 Кислотный гидролиз

     В химии кислотный гидролиз — это процесс, в котором протонная кислота используется для катализа разрыва химической связи посредством реакции нуклеофильного замещения с добавлением элементов воды (H ₂ O). Обычный тип гидролиза происходит, когда соль слабой кислоты или слабого основания (или того и другого) растворяется в воде. Вода спонтанно ионизируется на катионы гидроксония (H ₃ O ⁺ , для простоты обычно обозначаемые как H ⁺ ) и гидроксид-анионы (OH ^— ).Соль (например), используя ацетат натрия (CH ₃ COONa) в качестве примера, диссоциирует на составляющие катионы (Na ⁺ ) и анионы (Ch4COO ^— ). Ионы натрия имеют тенденцию оставаться в ионной форме (Na ⁺ ) и очень мало реагируют с ионами гидроксида (OH ^—), тогда как ионы ацетата объединяются с ионами гидроксония с образованием уксусной кислоты (CH ³ COOH). В этом случае чистым результатом является относительный избыток гидроксид-ионов, и раствор имеет основные свойства.С другой стороны, сильные кислоты также подвергаются гидролизу, и когда серная кислота (H ₂ SO ₄ ) растворяется (смешивается с) водой, растворение сопровождается гидролизом с образованием иона гидроксония (H ₃ O ⁺ ) ион бисульфата (HSO ₄ ^— ), который является сопряженным основанием серной кислоты.

     Примером химического гидролиза является гидролиз хлорида железа (FeCl ₃ ) ионами воды, который происходит потому, что соль (хлорид железа) образуется из слабого основания [гидроксид железа, гидроксид железа, Fe (OH) ₃ ] и сильная кислота (соляная кислота, HCl):

     FeCl ₃ + 3H ₂ O → Fe (OH) ₃ + 3HCl

     Обратить реакцию трудно, поскольку гидроксид трехвалентного железа отделяется от водный раствор в виде осадка.

     Таким образом, реакция гидролиза — это разрыв химических связей путем добавления воды или основания, которое поставляет гидроксил-ион (OH ^— ). Химическая связь разрывается, и образуются две новые связи, каждая из которых имеет либо водородный компонент (H), либо гидроксильный компонент (OH) молекулы воды. Это приводит к сильной зависимости от кислотности или щелочности (pH) раствора, часто наблюдаемой, но в некоторых случаях гидролиз может происходить в нейтральной (pH = 7) среде.Адсорбция на минеральных отложениях (таких как глинистые отложения, обладающие сильной адсорбционной способностью) обычно снижает скорость гидролиза для реакций, катализируемых кислотой или основанием.

     Например, силиконовые полимеры, которые часто трудно восстановить (Rücker and Kümmerer, 2015), подвергаются гидролитическому разложению, катализируемому глиной, в почве (Xu, 1998). В этом примере было исследовано влияние уровней влажности и обменных катионов на разложение полидиметилсилоксановой жидкости на глинистые минералы.Каолинит, тальк и монтмориллонит Аризоны, насыщенный ионами натрия (Na ⁺ ), ионами кальция (Ca ²⁺ ) или ионами алюминия (Al ³⁺ ), были использованы для разрыва его кремний-кислород-кремний ( SiOSi) магистраль. Гидролитическая деградация проходит в две стадии — обе являются реакциями нулевого порядка. Хотя высокая влажность может привести к образованию некоторых летучих циклических производных метилсилоксана на искусственном катализаторе (насыщенном алюминием монтмориллоните), конечным продуктом разложения в остальном был водорастворимый диметилсиландиол.Таким образом, на скорость разложения и продукты силиконовых полимеров влияли (1) тип обменного катиона, (2) уровень влажности и (3) тип глины.

     Есть также свидетельства того, что скорость ферментативного гидролиза глюкозо-1-фосфата (G1P), адсорбированного на гетите кислой фосфатазой (AcPase), может быть того же порядка величины, что и в водном растворе. В результате поверхностного процесса в раствор выделяется углерод, тогда как ортофосфат остается адсорбированным на гетите. Эта реакция гидролиза является строго межфазным процессом, который определяется свойствами поверхности раздела.Высокая поверхностная концентрация субстрата опосредует образование каталитически активного слоя, и хотя адсорбция, вероятно, снижает каталитическую эффективность фермента, это снижение почти уравновешивается тем фактом, что фермент и субстрат концентрируются на минеральных поверхностях. Таким образом, минеральные поверхности с подходящими поверхностными свойствами могут быть очень эффективными для концентрирования субстратов и ферментов, тем самым создавая микрохимические среды с высокой ферментативной активностью. Следовательно, сильно адсорбированные молекулы в почве и водной среде также могут подвергаться биоразложению внеклеточными ферментами (Olsson et al., 2012).

     Кроме того, адсорбция не влияет на нейтральные реакции (Глава 5), хотя всегда существует вероятность того, что минеральный осадок может вызвать каталитические реакции химического превращения. Многие химические вещества можно изменить в результате прямой реакции с водой. Скорость реакции гидролиза обычно выражается в терминах констант скорости гидролиза, катализируемого кислотой, катализатором нейтральным путем и катализируемым основанием.

     Многие химические вещества подвергаются гидролизу в условиях, типичных для различных экосистем.Фактически, существует четыре возможных общих правила, включающих реакции солей в водной среде: (1) если соль образована из сильного основания и сильной кислоты , то раствор соли нейтрален, что указывает на то, что связи в солевом растворе не распадается (указывает на отсутствие гидролиза), и раствор является основным, (2) если соль образована из сильной кислоты и слабого основания , связи в солевом растворе разрываются и раствор становится кислой, (3) если соль образована из сильного основания и слабой кислоты, раствор соли является основным и гидролизуется, и (4) если соль образована из слабого основания и слабой кислоты, она будет гидролизуют, но кислотность или основность зависит от констант равновесия K _a и K _b .Если значение K _a больше, чем значение K _b , полученный раствор будет кислым, а если значение K _b больше, чем значение K _a , полученный раствор будет основным. Более того, существует необходимость в оценке относительной восприимчивости некоторых потенциальных загрязнителей окружающей среды к реакциям гидролиза, чтобы определить потенциальные полезные эффекты или потенциальные неблагоприятные эффекты, которые продукт может оказывать на окружающую среду (Rahm et al. , 2005).

     Обычно в реакции гидролиза гидроксильная группа (OH ^—) заменяет другую химическую группу в молекуле, и реакции гидролиза обычно катализируются ионами водорода или гидроксильными ионами. Это приводит к сильной зависимости от кислотности или щелочности (pH) раствора, часто наблюдаемой, но в некоторых случаях гидролиз может происходить в нейтральной (pH = 7) среде. Адсорбция на минеральных отложениях (например, на глинистых отложениях, обладающих сильной адсорбционной способностью) обычно снижает скорость гидролиза реакций, катализируемых кислотой или основанием.Адсорбция не влияет на нейтральные реакции, хотя всегда существует вероятность того, что минеральный осадок может вызвать реакции каталитического химического превращения.

     Гидролитические процессы обеспечивают базовую скорость потерь любого химического вещества в водной среде. Хотя различные гидролитические пути объясняют значительную деградацию определенных классов химических веществ, другие структуры полностью инертны. Строго говоря, в гидролизе должны участвовать только те химические вещества, которые предоставляет вода, то есть H +, OH ^— и H ₂ O, но полная картина включает аналогичные реакции и, следовательно, эквивалентные эффекты других химических веществ, присутствующих в локальном пространстве. окружающей среде, такой как SH ^— в анаэробных болотах, хлорид-ион (Cl ^—) в морской воде и различные ионы в лабораторных буферных растворах (Jiang et al., 1994; Вулф и Джефферс, 2000).

     Многие химические вещества могут быть изменены путем прямой реакции химического вещества с водой (гидролиз), при которой химическая связь разрывается и образуются две новые связи, каждая из которых имеет либо водородный компонент (H ⁺ ), либо гидроксильный компонент. (OH ^— ) молекулы воды. Обычно гидроксил заменяет другую химическую группу в молекуле, и реакции гидролиза обычно катализируются ионами водорода или гидроксильными ионами. Это приводит к сильной зависимости от кислотности или щелочности (pH) раствора, часто наблюдаемой, но в некоторых случаях гидролиз может происходить в нейтральной (pH = 7) среде.Адсорбция на минеральных отложениях (например, на глинистых отложениях, обладающих сильной адсорбционной способностью) обычно снижает скорость гидролиза реакций, катализируемых кислотой или основанием. Адсорбция не влияет на нейтральные реакции, хотя всегда существует вероятность того, что минеральный осадок может вызвать реакции каталитического химического превращения.

     Кроме того, на гидролиз химикатов влияет состав растворителя, и константы скорости в воде могут быть намного выше, чем в растворителях.Фактически, можно ожидать, что введение сложной смеси химических веществ в водоем приведет к значительному сдвигу кислотности или щелочности среды, и, следовательно, было бы неудивительно ожидать, что гидролиз будет затронут в сложных смесях.

     Водная среда — обзор

     6.30.1.1.1 Формирование биопленки

     В водной среде инертная поддерживающая поверхность, называемая субстратом, будет немедленно сдвинута растворенными органическими макромолекулами, которые быстро адсорбируются из жидкой фазы.Бактериальные клетки в жидкости контактируют с субстратом с помощью различных транспортных механизмов. Попадая в субстрат, клетки могут адсорбироваться обратимо или необратимо. При условии, что они проводят достаточно времени на границе раздела, адгезивные клетки секретируют внеклеточные полимеры, которые служат для прочного прикрепления клеток к субстрату. Субстраты (например, источники кислорода, углерода и азота) переносятся в биопленку и внутри нее. Присоединенные клетки метаболизируют преобладающую энергию и углеродные субстраты, потребляют акцепторы электронов, растут, реплицируются и производят более нерастворимые внеклеточные полимеры, преимущественно полисахариды, тем самым накапливая жизнеспособное сообщество биопленок.Инертные частицы и клетки одного или разных видов продолжают откладываться на биопленке. Происходит распад эндогенных клеток, криптический рост и лизис. В результате гидродинамических сил и напряжений, вызываемых репликацией, может происходить постоянная эрозия клеток и внеклеточного материала от границы раздела биопленок в окружающую жидкую фазу. Более случайный, случайный процесс, известный как шелушение, происходит, когда большие участки или вся биопленка отделяются от субстрата и переходят в жидкую фазу [4, 5].

     Прикрепление микроорганизмов к поверхностям и последующее развитие биопленок — очень сложные процессы, на которые влияют несколько переменных. В общем, прикрепление будет происходить легче всего на более грубых, более гидрофобных поверхностях, покрытых пленками для кондиционирования поверхности. Свойства клеточной поверхности, особенно наличие внеклеточных придатков, взаимодействия, участвующие в межклеточной коммуникации и продукции EPS, важны для образования и развития биопленок.Увеличение скорости потока или концентрации питательных веществ также может означать усиление прикрепления, если эти факторы не превышают критических уровней [4].

     Субстраты должны пересекать границу раздела биопленка – жидкость и транспортироваться через биопленку, чтобы достичь микробных клеток и потребляться. Это средство передвижения обычно является диффузным и приводит к градиенту концентрации внутри агрегата. В биопленках глубина проникновения субстрата зависит главным образом от пористости биопленки, концентрации субстрата в объеме жидкости, массопереноса на границе раздела биопленка – жидкость и скорости реакции в биопленке.Для плохо растворимых субстратов (например, кислорода) глубина проникновения мала (обычно 100–150 мкм для кислорода) [3]. Таким образом, в отличие от обработки активным илом, прикрепленные процессы роста часто ограничены диффузией, в то время как кинетика процесса для процесса активного ила определяется объемными концентрациями жидкости [2].

     Из-за диффузионных градиентов концентрации субстрата градиент скорости роста также существует внутри биопленки. В многовидовых системах это приведет к образованию биопленки со слоистой структурой, в которой организмы с наибольшей скоростью роста будут находиться вне биопленки, тогда как более медленно растущие организмы будут обнаружены внутри.В результате такой организации медленно растущие организмы будут защищены от внешних сил сдвига и с меньшей вероятностью будут потеряны из-за отделения и вымывания. В этом случае следует учитывать не абсолютную максимальную скорость роста организмов, а максимальную скорость роста в условиях, преобладающих в реакторе (например, в присутствии ингибитора) [3].

     Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

     ---

     Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

     Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

     • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
     • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
     • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
     • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
     • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

     ---

     Почему этому сайту требуются файлы cookie?

     Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

     ---

     Что сохраняется в файле cookie?

     Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

     Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

     pH воды — Системы измерения окружающей среды

     Что такое pH?

     pH — это определенное значение на основе определенной шкалы, аналогичное температуре.Это означает, что pH воды не является физическим параметром, который можно измерить как концентрацию или количество. Вместо этого это число от 0 до 14, определяющее, насколько кислым или основным является водоем по логарифмической шкале ¹. Чем меньше число, тем более кислая вода. Чем выше число, тем оно более базовое. PH 7 считается нейтральным. Логарифмическая шкала означает, что каждое число ниже 7 в 10 раз более кислое, чем предыдущее при обратном отсчете. Точно так же, если считать выше 7, каждое число в 10 раз больше основного, чем предыдущее число ².

     Логарифмическая шкала pH означает, что по мере увеличения pH концентрация H + будет уменьшаться в 10 раз. Таким образом, при pH 0 концентрация H + составляет 1 M. При pH 7 она снижается до 0,0000001 M. При pH 14 имеется всего 0,00000000000001 M H +.

     pH означает «мощность водорода» ³. Числовое значение pH определяется молярной концентрацией ионов водорода (H +) ³. Это делается путем отрицательного логарифма концентрации H + (-log (H +)). Например, если в растворе концентрация H + составляет 10 ^-3 M, pH раствора будет -log (10 ^-3 ), что равно 3.

     Это определение связано с влиянием ионов водорода (H +) и гидроксильных ионов (OH-) на pH. Чем выше концентрация H +, тем ниже pH, и чем выше концентрация OH-, тем выше pH. При нейтральном pH 7 (чистая вода) концентрация как ионов H +, так и ионов OH- составляет 10⁻⁷ M. Таким образом, ионы H + и OH- всегда спарены — по мере увеличения концентрации одного из них концентрация другого будет уменьшаться; независимо от pH сумма ионов всегда будет равна 10⁻¹⁴ M². Из-за этого влияния H + и OH- относятся к основным определениям кислот и оснований.
     

     Кислоты и основания

     Пары кислот и оснований могут нейтрализовать друг друга, как H + и OH- в этом уравнении.

     Согласно рабочему определению, кислота — это вещество, которое снижает pH при добавлении в чистую воду. Таким же образом основа — это вещество, которое увеличивает pH воды ⁴. Для дальнейшего определения этих веществ Аррениус в 1884 году определил, что кислота выделяет ион водорода (H +) при растворении в воде, а основание выделяет ион гидроксила (OH-) в воде ⁴.Однако есть некоторые вещества, которые подходят под рабочее определение (изменение pH), но не подходят под определение Аррениуса (высвобождение иона). Чтобы учесть это, Бренстед и Лоури пересмотрели определение кислот и оснований; кислота высвобождает ион водорода или протон (эквивалент H +), а основание принимает ион водорода или протон ⁴. Это означает, что кислоты и основания могут нейтрализовать друг друга, как показано в уравнении воды справа.
     

     Основные или щелочные

     Общие примеры щелочей включают молоко магнезии — Mg (OH) 2, едкий калий — KOH, гашеную известь / известковую воду — Ca (OH) 2 и едкий натр (щелок) — NaOH.

     Термины «щелочной» и «основной» означают примерно одно и то же. Согласно определению Брэнстеда-Лоури, основа описывает любое вещество, которое снижает концентрацию ионов водорода и увеличивает pH воды, или, другими словами, основание. Щелочь происходит от щелочи, которая относится к ионным соединениям (солям), содержащим щелочные или щелочноземельные металлы, которые при растворении в воде образуют гидроксид-ионы ⁵. Щелочные соли очень распространены и легко растворяются. Из-за производимых ими гидроксид-ионов (которые увеличивают pH) все щелочи являются основаниями.Некоторые источники определяют любую растворимую основу как щелочь ⁵. По существу, растворимые основания могут быть описаны как «основные» или «щелочные». Однако нерастворимые основания (такие как оксид меди) следует описывать только как основные, а не щелочные.
     

     Щелочность и pH воды

     Щелочность и pH напрямую связаны при 100% -ном насыщении воздухом.

     Щелочность не относится к щелочам в отличие от щелочей ⁶. Хотя щелочность и pH тесно связаны, между ними есть явные различия. Щелочность воды или раствора — это количественная способность этого раствора буферизовать или нейтрализовать кислоту.Другими словами, щелочность — это показатель способности воды противостоять изменениям pH. Этот термин используется как синоним кислотонейтрализующей способности (ANC) ⁷. Если водоем имеет высокую щелочность, это может ограничить изменения pH из-за кислотных дождей, загрязнения или других факторов ⁸. Щелочность ручья или другого водоема увеличивается за счет богатых карбонатами почв (карбонаты и бикарбонаты), таких как известняк, и уменьшается за счет оттока сточных вод и аэробного дыхания. Из-за присутствия карбонатов щелочность более тесно связана с жесткостью, чем с pH (хотя все же есть явные различия).Однако изменения pH также могут влиять на уровень щелочности (при понижении pH снижается и буферная способность воды) ⁶. pH и щелочность напрямую связаны, когда вода имеет 100% насыщение воздухом ⁹.

     Щелочность воды также играет важную роль в ежедневном уровне pH. В процессе фотосинтеза водорослями и растениями используется водород, тем самым повышая уровень pH ¹⁰. Точно так же дыхание и разложение могут снизить уровень pH. Большинство водоемов способны нейтрализовать эти изменения благодаря своей щелочности, поэтому небольшие или локализованные колебания быстро видоизменяются, и их может быть трудно обнаружить ¹⁰.
     

     Единицы измерения pH и щелочности

     Значения pH определяются в логарифмической шкале. Значения

     pH представлены в виде числа от 0 до 14 в качестве стандартной единицы pH. Эта единица эквивалентна отрицательному логарифму молярной концентрации ионов водорода (-log (H +)) в растворе. В зависимости от точности измерения значение pH может быть указано с точностью до одного или двух десятичных знаков.

     Однако, поскольку шкала pH является логарифмической, попытка усреднить два значения pH была бы математически неверной.Если требуется среднее значение, его можно сообщить как медианное значение или диапазон, а не как простой расчет ¹⁰.

     Щелочность может быть выражена в мг / л или в микроэквивалентах на литр (мэкв / л). Когда в мг / л, это относится к концентрациям карбоната (CO3 ^2-), бикарбоната (HCO3 ^—) или карбоната кальция (CaCO3), хотя карбонат кальция является наиболее распространенным ¹¹.

     Щелочность 1 мг / л в пересчете на CaCO3 = 0,01998 мег / л щелочность
     Щелочность 1 мг / л в пересчете на CaCO3 = 0,5995 мг / л щелочность в пересчете на CO3 ^2-
     Щелочность 1 мг / л при CaCO3 = 1.2192 мг / л щелочность по HCO3 ^—
     

     Почему важен pH?

     Если pH воды слишком высокий или слишком низкий, водные организмы, живущие в ней, погибнут. pH также может влиять на растворимость и токсичность химических веществ и тяжелых металлов в воде ¹². Большинство водных существ предпочитают диапазон pH 6,5-9,0, хотя некоторые могут жить в воде с уровнем pH за пределами этого диапазона.

     Уровни pH в воде. Оптимальный уровень pH для рыб — от 6,5 до 9.0. За пределами оптимальных диапазонов организмы могут подвергнуться стрессу или умереть.

     По мере того, как уровни pH выходят из этого диапазона (вверх или вниз), это может вызвать стресс у систем животных и снизить показатели вылупления и выживаемости. Чем дальше значение pH выходит за пределы оптимального диапазона, тем выше уровень смертности. Чем более чувствителен вид, тем больше на него влияют изменения pH. Помимо биологических эффектов, экстремальные уровни pH обычно увеличивают растворимость элементов и соединений, делая токсичные химические вещества более «мобильными» и увеличивая риск поглощения их водными организмами ¹³.

     Не только водные виды подвержены влиянию pH. Хотя люди имеют более высокую толерантность к уровням pH (уровни для питья варьируются от 4 до 11 с минимальным раздражением желудочно-кишечного тракта), все еще есть опасения ¹⁴. Значения pH выше 11 могут вызвать раздражение кожи и глаз, равно как и pH ниже 4. Значение pH ниже 2,5 вызовет необратимое повреждение кожи и внутренних органов ¹⁴. Более низкие уровни pH увеличивают риск мобилизации токсичных металлов, которые могут поглощаться даже людьми, и уровни выше 8.0 нельзя эффективно дезинфицировать хлором, что вызывает другие косвенные риски ¹⁴. Кроме того, уровни pH за пределами 6,5-9,5 могут повредить трубы и другие системы и вызвать коррозию, что еще больше повысит токсичность тяжелых металлов.

     Незначительное повышение уровня pH может привести к тому, что олиготрофное (богатое растворенным кислородом) озеро станет эвтрофным (без растворенного кислорода).

     Даже незначительные изменения pH могут иметь долгосрочные последствия. Небольшое изменение pH воды может увеличить растворимость фосфора и других питательных веществ, что сделает их более доступными для роста растений ¹⁰.В олиготрофном озере или озере с низким содержанием питательных веществ для растений и высоким уровнем растворенного кислорода это может вызвать цепную реакцию. Благодаря более доступным питательным веществам, водные растения и водоросли процветают, увеличивая потребность в растворенном кислороде. Это создает эвтрофное озеро, богатое питательными веществами и растениями, но с низким содержанием растворенного кислорода. В эвтрофном озере другие организмы, живущие в воде, будут подвергаться стрессу, даже если уровень pH останется в оптимальном диапазоне.
     

     Факторы, влияющие на pH воды

     Есть много факторов, которые могут повлиять на pH в воде, как естественные, так и искусственные.Большинство естественных изменений происходит из-за взаимодействия с окружающими породами (особенно карбонатными формами) и другими материалами. pH также может колебаться в зависимости от осадков (особенно кислотных дождей), сточных вод или горных стоков ¹³. Кроме того, концентрация CO2 может влиять на уровень pH.
     

     Углекислый газ и pH

     Уровни pH могут изменяться ежедневно из-за фотосинтеза и дыхания в воде. Степень изменения зависит от щелочности воды.

     Двуокись углерода — наиболее частая причина кислотности воды ¹⁵.Фотосинтез, дыхание и разложение — все это способствует колебаниям pH из-за своего влияния на уровень CO2. Крайность этих изменений зависит от щелочности воды, но часто наблюдаются заметные суточные (суточные) колебания ¹⁶. Это влияние более ощутимо в водоемах с высокой скоростью дыхания и разложения.

     Хотя углекислый газ существует в воде в растворенном состоянии (например, кислород), он также может реагировать с водой с образованием угольной кислоты:

     CO2 + h3O <=> h3CO3

     h3CO3 может затем потерять один или оба своих иона водорода. :

     h3CO3 <=> HCO3 ^— + H +….HCO3 ^— <=> CO3 ^2- + H +

     Высвободившиеся ионы водорода снижают pH воды¹⁵. Однако это уравнение может работать в обоих направлениях в зависимости от текущего уровня pH, работая как собственная буферная система. При более высоком pH эта бикарбонатная система сместится влево, и CO3 ^2- будет улавливать свободный ион водорода.

     Эта реакция обычно минимальна, так как h3CO3 имеет низкую константу растворимости (закон Генри) ¹⁵. Однако по мере увеличения уровня CO2 во всем мире количество растворенного CO2 также увеличивается, и уравнение будет выполняться слева направо.Это увеличивает h3CO3, что снижает pH. Эффект становится все более очевидным в исследованиях pH океана с течением времени.

     Общее изменение годовых уровней pH в океане с 1700-х по 1990-е годы. (данные: Атлас Мирового океана 2009; фото: Plumbago; Wikipedia Commons) Углекислый газ в атмосфере снижает pH осадков.

     Приведенные выше уравнения также объясняют, почему дождь имеет pH примерно 5,65 ¹⁵. Когда капли дождя падают в воздух, они взаимодействуют с молекулами углекислого газа в атмосфере.В результате в каплях дождя образуется h3CO3, что снижает уровень pH дождя ¹⁷. Уровень pH 5,65, хотя и является кислым, не считается кислотным дождем. Ожидается, что естественный, незагрязненный дождь или снег будет иметь уровень pH около 5,6 при стандартной концентрации CO2 в атмосфере 0,0355% ¹⁵. Кислотный дождь требует pH ниже 5,0 ²¹.

     5,65 — это также pH воды, которая уравновешивается с воздухом и не контактирует с карбонатными материалами или известняком.
     

     Влияние естественного pH

     Карбонатные материалы и известняк — два элемента, которые могут нейтрализовать изменения pH в воде.Карбонат кальция (CaCO3) и другие бикарбонаты могут объединяться как с ионами водорода, так и с гидроксильными ионами для нейтрализации pH¹⁸. Когда в почве присутствуют карбонатные минералы, буферная способность (щелочность) воды увеличивается, поддерживая pH воды близким к нейтральному даже при добавлении кислот или оснований. Дополнительные карбонатные материалы могут сделать нейтральную воду слегка щелочной.

     Известняковые карьеры имеют более высокий уровень pH из-за карбонатных материалов в камне. Молния может снизить pH дождя.

     Как упоминалось ранее, незагрязненный дождь имеет слабокислый характер (pH 5,6). Уровень pH дождя также может быть понижен из-за вулканического пепла, сульфатредуцирующих бактерий на заболоченных территориях, взвешенных в воздухе твердых частиц от лесных пожаров и даже молний ¹⁹. Если дождь выпадает на источник воды с плохой буферностью, он может снизить pH воды поблизости из-за стока.

     Разложение хвои может снизить pH.

     Хвоя сосны или пихты также может снизить pH почвы и воды, которая протекает по ней, поскольку они разлагаются ¹⁸. Интенсивный фотосинтез увеличивает pH воды, поскольку она удаляет CO2, хотя это изменение обычно является суточным ²⁰.
     

     Искусственные факторы воздействия на pH

     Загрязнения воздуха, почвы или непосредственно в воде могут влиять на pH.

     Антропогенные причины колебаний pH обычно связаны с загрязнением. Кислотный дождь — один из самых известных примеров влияния человека на pH воды. Любая форма осадков с уровнем pH менее 5,0 известна как кислотный дождь ²¹. Это осаждение происходит в результате реакции воды с оксидами азота, оксидами серы и другими кислотными соединениями, что снижает и без того слабокислый pH.Эти выбросы обычно происходят в результате горнодобывающих и плавильных работ или сжигания ископаемого топлива (сжигание угля и автомобили) ¹⁸. Чрезвычайно высокий уровень CO2 также может еще больше снизить pH дождя ¹⁷.

     Загрязнение из точечных источников — распространенная причина, которая может повышать или понижать pH в зависимости от химических веществ ¹⁸. Эти химические вещества могут поступать из сельскохозяйственных стоков, сточных вод или промышленных стоков. Добыча полезных ископаемых (особенно угля) вызывает кислотный сток и просачивание кислых грунтовых вод, если окружающая почва плохо забуферирована ²².Сброс сточных вод, содержащих моющие средства и продукты на основе мыла, может привести к тому, что источник воды станет слишком простым.
     

     Типичные уровни pH

     Рекомендуемые минимальные уровни pH для водных организмов.

     Типичные уровни pH меняются из-за влияния окружающей среды, особенно щелочности. Щелочность воды зависит от наличия растворенных солей и карбонатов, а также от минерального состава окружающей почвы. Как правило, чем выше щелочность, тем выше pH; чем ниже щелочность, тем ниже pH.Рекомендуемый диапазон pH для большинства рыб составляет от 6,0 до 9,0 с минимальной щелочностью 20 мг / л, с идеальным уровнем CaCO3 от 75 до 200 мг / л²⁰.

     Океанические организмы, такие как рыбы-клоуны и кораллы, требуют более высокого уровня pH. Уровень pH ниже 7,6 приведет к разрушению коралловых рифов из-за недостатка карбоната кальция ³⁹. Чувствительные пресноводные виды, такие как лосось, предпочитают уровни pH от 7,0 до 8,0, сильно расстраиваясь и страдая от физиологических повреждений из-за поглощения металлов на уровнях ниже 6.0 ⁴⁰.

     Соображения по охране окружающей среды

     Естественные осадки, как дождевые, так и снежные, имеют pH около 5,6 из-за контакта с CO2 и других атмосферных воздействий. Большинство злаковых и бобовых культур предпочитают почвы с pH 4,5-7,0, поэтому небольшая кислотность дождя может принести пользу карбонатным почвам ²³.

     Кислотность окружающей среды также может влиять на pH воды. Это наиболее очевидно вблизи районов добычи полезных ископаемых, но эффект также может возникать естественным образом. Кислотный сток снижает щелочность воды и снижает pH ниже оптимального уровня.Это может быть терпимо для некоторых водных видов (например, лягушек), но не для большинства рыб. Некоторые лягушки и другие земноводные часто переносят уровень pH ниже 4,0 ². Кислые почвы в Амазонке приводят к тому, что многие озера и реки естественным образом имеют низкие значения pH ³⁸. Из-за растворенных гуминовых веществ от стока и поглощения источники «черной воды» могут иметь pH до 4,43. Источники «Клируотер» будут иметь немного более высокое, но все же кислое значение pH ³⁸. Вот почему рыбы-ангелы и дискусы из бассейна реки Амазонки могут вполне успешно развиваться в водах с pH всего 5.0 ²⁵.

     Морская вода имеет pH около 8,2, хотя он может колебаться от 7,5 до 8,5 в зависимости от местной солености. Уровень pH будет увеличиваться с увеличением солености до тех пор, пока вода не достигнет насыщения карбонатом кальция (CaCO3) ¹⁶. Океаны обычно имеют более высокую щелочность из-за содержания карбонатов и, таким образом, обладают большей способностью буферизовать свободные ионы водорода ²⁷.

     Пресноводные озера, пруды и ручьи обычно имеют pH 6-8 в зависимости от окружающей почвы и коренных пород ²¹. В более глубоких озерах, где происходит расслоение (расслоение), pH воды обычно выше (7.5-8,5) у поверхности и ниже (6,5-7,5) на большей глубине ¹⁰. Некоторые штаты, такие как Аляска, пытаются поддерживать стандарт pH для качества воды. Стандарт качества воды Аляски требует уровней pH от 6,5 до 8,5 для защиты многих популяций лосося в штате.

     Соображения по стратификации

     Стратификация может привести к тому, что уровни pH в водоеме будут различаться выше и ниже границы.

     Стратификация обычно вызывается разницей температур в водоеме, где каждый слой воды не смешивается со слоями выше или ниже ³⁷.Эти слои разделены клинами, известными как термоклины (температурные разницы) или хемоклины (химические градиенты). Хемоклины могут быть основаны на кислороде, солености или других химических факторах, которые не пересекают границу, таких как углекислый газ. Из-за влияния CO2 на pH воды стратификация может привести к тому, что уровни pH будут различаться в зависимости от климата.

     Различия в уровнях pH между слоями воды возникают из-за увеличения CO2 в результате дыхания и разложения ниже термоклина. В кратерных озерах, таких как озеро Ниос или озеро Моноун, pH быстро падает с поверхностного уровня примерно с 7 до 5.5 ниже 60 м (на термоклине и хемоклине) ²⁶. Это значительное снижение происходит из-за насыщенного CO2, который накапливается в нижних слоях озера.

     Приспособляемость

     Хотя идеальные уровни pH для рыб составляют 7-8 (кровь рыб имеет pH 7,4) ²⁰, большинство рыб могут адаптироваться к уровню pH окружающей среды (6,0-9,0), если нет резких колебаний. . Резкое колебание считается сдвигом pH на 1,4 (вверх или вниз) ²². Для морской рыбы pH воды должен оставаться в пределах 7.5 и 8,5.
     

     Необычный уровень pH и последствия

     Каменные кораллы начинают обесцвечиваться и портиться по мере падения уровня карбоната и pH.

     Вредное воздействие становится заметным, когда pH воды падает ниже 5,0 или поднимается выше 9,6. Болезни из-за подкисления более выражены у морских рыб из-за их адаптации к более высокому pH. Когда pH ниже оптимального, рыба становится восприимчивой к грибковым инфекциям и другим физическим повреждениям ¹⁶. Когда pH воды падает, растворимость карбоната кальция снижается, что препятствует росту раковины у водных организмов ¹⁶.В целом, на воспроизводство рыб влияет уровень pH ниже 5,0, и многие виды (например, морская рыба или чувствительная пресноводная рыба, например, малоротый окунь) покидают этот район ²¹. Рыба начинает умирать, когда pH падает ниже 4,0 ².

     Низкий уровень pH может способствовать растворению тяжелых металлов ¹². По мере увеличения уровня ионов водорода катионы металлов, таких как алюминий, свинец, медь и кадмий, попадают в воду, а не поглощаются осадком. По мере увеличения концентрации тяжелых металлов их токсичность также увеличивается.Алюминий может ограничивать рост и размножение, увеличивая уровень смертности при концентрациях всего 0,1-0,3 мг / л²². Кроме того, мобилизованные металлы могут поглощаться организмами во время дыхания, вызывая физиологический ущерб ²². Это особенно пагубно для таких видов, как радужная форель ¹³.

     С другой стороны, высокие уровни pH могут повредить жабры и кожу водных организмов и вызвать смерть при уровнях выше 10,0. В то время как некоторые африканские цихлиды хорошо себя чувствуют при высоком уровне pH (до 9.5), большинство рыб их не переносят. Смерть может наступить даже при типичном уровне (9,0), если в воде присутствует аммиак ²¹. При низком и нейтральном уровнях pH аммиак соединяется с водой с образованием иона аммония:

     Nh4 + h3O <=> Nh5 ⁺ + OH ^—

     Водоросли, устойчивые к низкому pH, могут образовывать цветы, которые могут убить озеро.

     Аммоний, Nh5⁺, нетоксичен и не влияет на водные организмы. Однако при уровне pH выше 9 уравнение меняется на противоположное, и аммиак попадает в воду ²².Аммиак, Nh4, чрезвычайно токсичен для водных организмов, и по мере увеличения pH уровень смертности увеличивается с увеличением концентрации Nh4.

     Со стороны экосистемы, мхи могут начать вторгаться в водоем, когда pH воды падает ниже 5. В эвтрофных озерах могут преобладать водоросли, толерантные к pH, что приводит к дневным высоким и низким уровням pH, образуя цветущие водоросли, которые приводят к цветению водорослей. может убить озеро ¹⁶.
     

     Щелочные и кислотные озера

     По всему миру разбросано множество озер с необычным уровнем pH.Щелочные озера, также известные как содовые озера, обычно имеют уровень pH от 9 до 12. Это часто связано с высоким содержанием соли (хотя не каждое соленое озеро имеет высокий pH). Эти озера имеют высокую концентрацию минералов, особенно растворенных солей: карбонатов и бикарбонатов натрия, кальция, магния ²⁸. В зависимости от озера также могут присутствовать бораты, сульфаты и другие элементы (обычно сильные основные ионы) ²⁹. Щелочные озера образуются, когда единственным выходом для воды является испарение, оставляя минералы для накопления ³.Эти минералы часто образуют колонны минеральных отложений, известные как колонны туфа. Многие щелочные озера являются коммерческим источником кальцинированной соды и поташа, в то время как другие являются популярными туристическими направлениями из-за их «волшебных» целебных свойств (из-за содержания минералов).

     Мыльное озеро в Вашингтоне — щелочное озеро, которое, как предполагается, обладает целебными свойствами (Фото: Стивен Павлов через Wikipedia Commons) Кальцинированный фламинго, сохранившийся благодаря содовым минералам в озере Натрон. (Фото: © Ник Брандт, 2013 г. Предоставлено галереей Hasted Kraeutler, Нью-Йорк.)

     Печально известный пример щелочного озера — озеро Натрон в Танзании. Озеро Натрон имеет pH до 10,5 из-за высоких концентраций декагидрата карбоната натрия (кальцинированной соды) и бикарбоната натрия (пищевой соды), которые попадают в воду из окружающей почвы ³¹. В то время как озеро поддерживает процветающую экосистему, в том числе фламинго, щелочную тилапию и водоросли, устойчивые к pH, фотограф Ник Брант создал множество захватывающих изображений животных, погибших в этом озере ³¹. Тела этих животных сохраняются карбонатом натрия, очень похоже на древнеегипетский процесс мумификации.

     Кислотные озера обычно образуются возле вулканов, где серная кислота, сероводород, плавиковая кислота, соляная кислота и углекислый газ могут вымываться в воду ³². В невулканических районах кислотные озера могут также образовываться после кислотных отложений в результате таких явлений, как кислотные дожди, загрязнение или кислотный сток в результате горных работ ³³. Как и их щелочные аналоги, кислотные озера не имеют выхода, кроме испарения, в котором концентрируются сульфаты и кислоты. Кислоты могут попадать в воду в результате атмосферной диффузии в результате сжигания угля, кислотных дождей или после извержения.В вулканических озерах кислоты могут попадать в воду через активную фумаролу или вулканическое отверстие.

     Отложения серы и железа на одном из кислых озер Даллола.

     Кислотные озера Даллола в Эфиопии являются результатом кислотного выщелачивания из близлежащих вулканов. Сера и железо в воде оставляют желтые и ржавые отложения у кромки воды.

     При уровне pH ниже 5,0 некоторые организмы могут жить в кислых озерах. Однако есть одно заметное исключение: ельца Осорезан, или японская ельца.Эта рыба процветает в кислых водах озера Осорезан, комфортно отдыхает при pH 3,5, и плавает в водах с нейтральным pH только для того, чтобы нереститься ³⁴.
     

     Подкисление океана

     По мере увеличения содержания CO2 в атмосфере растворенный CO2 будет увеличиваться, а pH воды снизится. (данные: NOAA / ESRL и Гавайский университет; кредит: SERC EarthLabs)

     Закисление океана вызвано притоком растворенного диоксида углерода. Поскольку уровни CO2 в атмосфере увеличиваются из-за антропогенных причин, растворенный CO2 также увеличивается, что, в свою очередь, снижает pH воды.

     Когда вода насыщается CO2, это не только снижает pH океана, но и истощает источники карбоната кальция ³⁵. Карбонат кальция, CaCO3, является необходимым ингредиентом для построения кораллов, раковин и экзоскелетов многих водных существ. По мере снижения уровня CO3²⁻ морским существам становится все труднее строить свои раковины.

     Как упоминалось в разделе «Двуокись углерода и pH», дополнительный CO2 увеличивает количество ионов водорода в воде, снижая pH:

     CO2 + h3O <=> h3CO3… h3CO3 <=> (H +) + HCO3⁻

     При уровне pH от 6.4 и 10.33, некоторые из этих ионов водорода присоединяются к карбонатным ионам ²²:

     (H +) + CO3 ^2- <=> HCO3 ^—

     Таким образом, по мере увеличения уровня CO2 доступность карбоната, CO3 ^2- уменьшается, уменьшая количество ³⁶, доступное для строительства из ракушек и кораллов.

     CO2 + h3O + CO3²⁻ <=> 2HCO3⁻

     При pH в океане 8,3 уровень карбонатов достаточно высок для строительства кораллов. По мере увеличения CO2 и снижения pH уровень карбонатов быстро падает ниже оптимального уровня.

     Высокий уровень CO2 также затрудняет поддержание текущих скорлуп из-за более низкого уровня pH и конкуренции за карбонат ³⁵.

     Кроме того, воздухонасыщение воды основано на парциальных давлениях из закона Генри. По мере увеличения уровня CO2 в воздухе увеличивается и их парциальное давление. Это снижает парциальное давление кислорода, снижая уровень его насыщения и способствуя гипоксии (низкий уровень O2) ³⁵.

     Хотя океаны никогда не станут «кислыми» (с pH менее 7), даже небольшое понижение pH вызывает стресс у морских организмов и увеличивает уровень смертности.pH является логарифмическим, что означает, что уменьшение на 0,1 эквивалентно почти 30% увеличению кислотности ³⁵.

     Процитируйте эту работу

     Fondriest Environmental, Inc. «pH воды». Основы экологических измерений. 19 ноября 2013 г. Web. .