Hidrológiai Közlöny 1949 (29. évfolyam)
11-12. szám - Értekezések. - PAPP SZILÁRD dr: A víz pH értékének pontos kiszámítása
KÉMIA A csekélyebb szabad szénsav tartalmú vizek hidrogéniónkoncentrációjáuak kiszámítását tárgyalja a'ábbi tanulmányában a szerző. Ismerteti kiilfö di szerzőknek a pH érték kiszámítására vonatkozó egyenleteit, amelyek éppen a csekélyebb szabad szénsav tartalmú vizeknél túlnagy értékeket adnak. Bemutatja saját pontosabb egyenletének alkalmazását. A tanulmány eredményei az ötéves tervvel kapcsolatosan az ivóvízellátási, közegészségügyi és gyógyászati tervek kidolgozásánál és végrehajtásánál hasznosíthatók. l T. I). C. 543.319 A. víz pH értékének pontos kiszámítása* PAPP SZILÁRD DR. A természetben előforduló vízféleségek az oldott szerves anyagoknak, gázoknak és szervetlen sóknak egész sorozatát tartalmazzák. Ezek közül a víz hidrogéniomkoneentrációjára, illetve pH értékére iá szerves anyagok befolyása többnyire jelentéktelen, mivel egyrészt mennyiségük rendszerint csekély, másrészt pedig csak a legritkább esetekben elektrolitokA gázok közül a víziben többnyire oxigén, nitrogén és, széndioxid szokott előfordulni számottevő mértékben. Az oxigén és n'trogén a pH érteik szempontjából figyelmen kívül hagyható, mivel a víz reakcióját nem befolyásolja. Annál nagyobb azonban a jelentősége a szabad szénsavnak. A vízben oldott szervetlen sók közül elsősorban a hidrogénkarbonátok játszanak szerepet, mivel rajtuk kívül még a víz reakcióját befolyásoló foszfátok előfordulása jelentékenyebb mennyiségben a ritkább esetek közé tartozik. A hidrogénkarbonátok mellett előfordulnak még az alkáli fémek kloridjai, szulfátjai és nitrátjai is. Ezek az alkáli sók azonban a víz reakcióját nem befolyásolják. Más a helyzet az alkáli földfémek előfordulása esetében, melyeknek sói közül a kalcium, de különösen a magnézium kloridja, szulfátja és nitrátja hidrolízis következtében növelheti a víz hidrogénionkoncentrációját a következő reakció értelmében: , MgCla + 2 H2O = Mg/OH/s + 2 HC1 Keletkezik tehát alig oldódó és kevéssé disszociált magnéziumhidroxid és jól disszociált sósav. Ha azonban a v iszonylag csekélyebb menynyiségű imagnéziumklorid mellett jelentékenyebb (mennyiségű hidrogénkarbonát van jelen — ami a természetes vizek túlnyomórészében fennáll -— akkor a magnéziumklorid hidrolízise pusztán a szabad szénsav és a hidrogénkarbonát koncentráció eltolódásában fog megnyilvánulni a következő reakció szerint: NaHCO s + HC1 = NaCl + H 2C0 3 A víz pH értétkének nagyságát tehát hidrogénkarbonát és szabad szénsav tartalma határozza meg, melyek a víz hidrogénionkoncentrációját ellentétes irányban befolyásolják. A vízben előforduló hidrogénkarbonátiouok hidrolízis folytán a következőképpen alakulnak át: * A Magyar Hidrológiád Társiiság 1949 szeptember 28-i ülésén elhangzott előadás. HCOí + HoO ^H 2C0 3 + OH Képződik tehát kevéssé disszociált szénsav és hidroxilion. A hidrogémkarbonátck ezért ezen hidrolitikus bomlás következtében növelik a víz h.'droxilionkoneentrációját, aimi vizsgálataim szerint (1, 2.) szénsavmentes kalciumhidrogénkarbonát oldatokban — a hidrogénkarbonát koncentráció növekedése mellett — a pH értéknek 7.08-tól 8.40-ig való emelkedésében jut kifejezésre. A hígabb oldatok liidrigén'onkoncentrációja tehát jelentékenyen nagyobb a t öményebb oldatokénál. A szabad szénsav éppen ellentétes értelemben befolyásolja a víz pH 'értékét mivel disszociációja következtében H + ionok keletkeznek a következő egyenlet szerint: II2CO, ^ H + + HCOr Hogy az ilymódon keletkezett hidrogén'onkoncent rációt kiszámíthassuk, a tömeghatás törvényéből kell kiindulnunk, melynek értelmében a disszociáció állandójának értékét a következő hányados adja: IH +] JHCOr] = K x ) [disszociálatlan H 2C0 3] Ií állandó értéke Walker és Cormack (3) meghatározása szerint 18 C° hőmérsékleten 3-04.10 ~ 7-el egyenlő. Ennek ismeretében a hidrogén;onkoncemtráció kiszámítása a következőképpen válik lehetségessé. Helyettesítjük az 1) egyenletben a disszociálatlan H 2C0 3 helyébe az összes szabad szénsavnak az értékét. Szigorúan véve ez természetesen nem helyes, miivel a szénsavnak egy része H + ós HC0 3 ionokra van elisszociálva. A disszociálatlan szénsav tehát valamivel kevesebb, m nt az öszszes szénsav. Az ezáltal elkövetett hiba azonban a disszociáció állandójának fenti kis értéke miatt oly csekély, hogy a legtöbb esetben teljesen elhanyagolható. A vízben előforduló hidrogén karbonátok a HCOr ionkoncentrációt erősen megnövelik. A tömeghatást kifejezői) egyenlet szerint a H + és HC0 3 ionkoncentrációk egymással fordítva arányosak, tehát a növekvő HC0 3 ionkoncentráció hatására a H+ ionkoncentráció jelentősen csökken. A liidrogénkarbonátck a vízben előforduló koncentrác :óban körülbelül 80—90%-ban vannak elisszociálva, Gentiue Berechnuntj des pH-Weiies des Wassers. Von I)r. Sz. Papp„ (Auszug S. 380.) 32,5
