Hidrológiai Közlöny 1949 (29. évfolyam)
11-12. szám - Értekezések. - PAPP SZILÁRD dr: A víz pH értékének pontos kiszámítása
tehát gyakorlati szempontból kielégítő pontossággal a hidrogénkari>onátokat teljesen disszociáltaknak tekinthetjük. Ezért az 1) egyenletbein a HCO, ionkoncentráció helyébe a hidrogónkarbonát k oiieeiitrációt helyettesíthetjük be. Ezáltal a HC0 3 ionkoncentrációnak azt a részét, amely a szabad H«CO» disszociációjából származik, szintén elhanyagoltuk. Ezt nyugodtan megtehetjük, mivel a szabad szénsav disszociációja által keletkezett HC0 3 ionok a hidrogéinkarbonátok disszociációja következtében fellépő HCOj ionok mellett alig jöhetnek számításba. Az elmondották szerint tehát az 1).egyenlet a következőképpen alakítható át: [H*1. [Hidrog énkarbonát] [H,CO»] = .T04.W amiből a hidrogénioríkoncentrációt kifejezve kapjuk, hogy [H +] = 304.10 7 [H2CO3 [Hidrogénkarbonát 1 Fejezzük ki a vízelemzésben szokásos módon a szabad szénsav és a hidrogénkarbonát koncentrációt CO2 mg/l-ben, amikor is a hidrogénkarbonát mennyiségét a víz kötött szénsavtartalmának kétszeres értékével jelölhetjük (bikarbonát szénsav.) Hogy a mg/l-ben kifejezett szabad és kötött szénsav-értékek az egyenletben mol/l-ben legyeuek behelyettesítlietők, az értékeiknek 44.000-rel való osztása válnék szükségessé. Ezt az osztást azonban mind a számlálóval, mind a nevezővel kellene elvégezni, ezíócrt a mg/l-ben kifejezett értékek változatlanok maradhatnak- Tehát a hidrogénionkoneentrá.ciót kifejező egyenlet a következőképpen írható fel: [H+] = 3^,10-v u /i* 2) A 2) egyenletben s a. szabad, k pedig a kötött szénsavat jelenti mg/l-ben kifejezve. Ha kifejezzük a 2) egyenlet negatív logaritmusát, akkor a pH érték kiszámítására szolgáló egyenlethez jutunk: pH = — log [H +] , 2 k. 10 7 "304.s 3> Ezt az egyenletet használta fel Tillmans (4) is a víz pH értékének kiszámítására. A 3) egyenlettel kiszámított pH értékeket azonban a mért pH értékekkel nemi minden esetben találtam elfogadhatóan egyezőnek, hanem jóval magasabbaknak. Különösen nagynak bizonyult az eltérés a csekélyebb szabad szóu savtartalmú vizek esetében, főleg akkor, ha a víz keménysége kiesi volt. Ezért Tillmans (4) az ilyen vizekben a hidrogénionkoncentráció kiszámítására a következő egyenletet állította fel: ' - ___ 3-04.10-7.6.10-«.2fc 2 s — 2 k 3'04 1Q-7.S 2s~2k 4) Az egyenletben s és k a szabad ós kötött szénsav koncentrációját jelenti. A 4) egyenlettel számított hidrogénionkoncentrációk, illetve pH értékek azonban csekély szabad szénsavtartalmú vizek esetében szintén nem egyeznek kielégítő pontossággal a mért pH értékekkel, liánéin még mindig magasabbaknak bizony rulnak. amint erre előző dolgozatomban (5) rámutattam. Ugyancsak a csekélyebb szabad szénsavtacrtalinú vizek hidrogénionkoncentrációinak a kiszámítására Tillmans (6) Kolthoff (7) következő egyenletét tartja alkalmasnak: I H +1 = 3.10 1*5.1 0-- • 2 k 0'985. 2 k Amint látni fogjuk, az 5) egyenlet segítségével sem válik lehetségessé a csekély szabad szíénsavtartalmii vizek pH értékeinek pontos kiszámítása. Ennek oka abban rejlik, hogy Kolthoff egyenletében a szénsavmentes hidrogénkarbonátoldatok pH értékét minden koncentrációban 8.34-nek tételezi fel. Ezt az eredményt kapjuk ugyanis az 5) egy Tenlet segítségével akkor, ha benne a sjabad szénsavat (s-et) 0-val vesszük egyenlőnek. Az ilymódon kiszámított hidrogénionkoncentráció 4 ,57.10~ 9-nek adó (lik, ami pH értékre átszámítva 8.34-et tesz ki. Ezt az értélket az egyenlet szerint a víz kötött szénsavtartalma nem befolyásolja, mivel a számláló első tagjának 0-vá válása után a második tagot k értékével szorozni és osztani is szükséges. Szénsavmentes kálciumhidrogénkarbonát oldatokkal végzett vizsgálataim. (1 5) pedig azt mutatják, liogy az oldatok pH értékei különösen nagyobb hígításban a töménységgel erősen változnak és jóval 8 34 alatt maradnak. Az irodalomban szereplő többi egyenlet és nomogramm, mint amelyen Mayer (8) és Nachtiyall (9) számításai alapszanak, szintén hasonlóan magas értéket adnak (5). A felsorolt egyenletek pontatalanságai vizsgálataim (5) szerint kivétel nélkül mind arra vezethetők vissza, hogy az említett szerzők a pH érték kiszámításának alapjául csakis a szabad szénsav disszociációja következtében beállott hidrogénionkoncentrációt veszik tekintetbe, amely csekély szabad szémsiarvtartalmú vizekben a 2) egyenlettel számítva nemcsak igen megközelíti a víz hidrogánionkoncentrációját, hanem sok esetben alatta is marad. Ezért a víznek, illetve annak a vizes hidrokarbonát oldatnak a hidrogónioiikoncentrációja, amiben a szénsav disszociációja végbemegy, nem képezhet elhanyagolható mennyiséget csekély szabad szénsavtartalom esetében- Márpedig a K egyensúlyi állandó értékét kifejező 1) egyenletben szereplő hidrogénionkoncentráció pusztán csak a szabad szénsav disszociációjából származó hidrogénionkoncentrációt jelenti, hiszen egyenértékű a HCO3 ionkoncentrációval. Az egyensúly kialakulásában nyilván a víz hidrogénionkoncentrációja is szerepet játszik. Ezért ennek figyelembevételével előző dolgozatomban (5) a hidrogénionkoncentráció pontos kiszámítására a következő egyenletet vezettem le: IH +1 = 3'04.10 — 7.s , 0*84.10~ 7 2 A: Í2 k 6) mely egyenletben s a szabad, k a kötött szénsavat jelenti mg/l-ben kifejezve. A 6) egyenlet negatív logaritmusa adja a pH érték kiszámítására szolgáló egyenletet, amely említett dolgozatomban (5) levezetettek szerint a következő: .326
