Химический состав - Установление состава минеральных вод

Обычно под химическим составом минеральных вод подразумевают солевой состав (качественный и количественный). Но соли, образующиеся при связывании ионов друг с другом, могут присутствовать в растворе в значительных количествах только при высокой минерализации вод, когда степень диссоциации (ионизации, разъединения на ионы) очень слаба. Поэтому говорить о солевом составе минеральных вод можно лишь предположительно.

Наглядное представление о химическом составе воды дает формула М. Г. Курлова (формула, предложенная М. Г. Курловым и Э. Э. Карстенсом):

Мі/сут.

Индекс у буквы "M" в формуле показывает общую минерализацию -- содержание солей в граммах на литр, дробь -- ионный состав. В числителе стоятанионы (отрицательно заряженные ионы), в знаменателе --катионы (положительно заряженные ионы). Даны они в сопоставимых единицах -- процент-эквивалентах -- и показаны в убывающем порядке. Сумма тех и других порознь -- 100. pH -- водородный показатель активной реакции (щелочности-кислотности) воды, T -- температура воды в градусах по Цельсию, D -- суточный дебит воды, измеряемый в мі.

При определении предполагаемого солевого состава по этой формуле необходимо знать и учитывать, что очередность связывания ионов друг с другом (этот процесс происходит при выпаривании воды) происходит в строго определенном порядке. Существует своего рода "сословная градация": правом приоритета среди анионов пользуется хлор. С него и начинается определение состава солей, независимо от того, на каком месте он стоит в формуле М. Г. Курлова. Вторыми идут сульфаты, на третьем месте -- гидрокарбонаты. Среди катионов наиболее активен натрий, следующим стоит магний, и последним -- кальций (в формуле он стоит последним всего лишь потому, что их количества [процентные] с магнием одинаковые, -- то есть он расположен по химической иерархии).

Хлор, первым вступая в реакцию, создает группу хлоридов. Сначала он с ионами натрия образует хлористый натрий (поваренную [или "каменную"] соль NaCl), если ионов натрия не хватит, свободные ионы хлора начнут соединяться с магнием, образуя хлористый магний (MgCl2 -- основа бишофита). А оставшиеся соединятся с кальцием, создавая хлористый кальций (CaCl2). Если же мало хлора, то есть его не хватит на кальций и даже на магний, этих разновидностей не будет в растворе.

Затем в реакцию вступают сульфат-ионы. Порядок соединения с катионами такой же. Если хлор не связал весь натрий, сульфат-ионы создают сернокислый натрий (глауберову соль Na2SO4). Кроме того, они могут образовать сернокислый магний (магнезию, или английскую ("горькую") соль MgSO4) и сернокислый кальций (гипс CaSO4). Так будет в том случае, если после соединения с хлором в растворе еще имеются все три катиона и достаточно сульфат-ионов. В случае, когда какие-либо из катионов полностью использованы хлором, в растворе не будет соответствующей сернокислой соли.

В последнюю очередь в реакцию включаются гидрокарбонат-ионы. Они используют оставшиеся катионы в том же порядке. Бывает, что хлора и сульфат-ионов в воде очень мало или же ионов натрия настолько много, что после соединения с двумя первыми анионами часть их остается несвязанными. В этих случаях гидрокарбонат-ионы образуют двууглекислый натрий (питьевую соду NaHCO3), а при наличии двух других катионов -- гидрокарбонаты магния [Mg(HCO3)2] и кальция [Ca(HCO3)2] (доломитные нарзаны).

Приведенная для примера формула показывает, что в одном литре данной воды содержится в процентах от общей минерализации 5,3 грамма солей: хлористого натрия -- 30, сульфата натрия (глауберовой соли) -- 20, и гидрокарбонатов магния и кальция -- по 25%-экв.

В нашем примере, как явствует из формулы, половину анионов составляют гидрокарбонаты и половину катионов -- натрий. Однако это вовсе не свидетельствует о присутствии гидрокарбоната натрия (щелочей), как может показаться на первый взгляд. Хлор первым соединится с натрием, образовав поваренную соль, -- 30 % от общей минерализации, а остатки этого катиона заберут сульфат-ионы, создав глауберову соль (20 %). На долю гидрокарбонатов останутся магний и кальций (согласно, опять же, иерархии "доступа"), которые характеризуют жесткость воды. Щелочей в этой воде практически нет

Похожие статьи




Химический состав - Установление состава минеральных вод

Предыдущая | Следующая