B ảng 3.1 Thành phần một số ion hòa tan trong nước tự nhiên
3.3.3. Các quá trình axit-bazơ
Quá trình axit-bazơ quan trọng nhất ở trong nước chính là cân bằng của axit cacbonic H2CO3, ảnh hưởng rất lớn đến độ pH của nước.
Trong trường hợp trong nước không có muối, chỉ có CO2 hòa tan thì môi trường nước sẽ có phản ứng axit yếu. Nếu nước nằm cân bằng với CO2 của không khí thì độ tan của CO2 khoảng 6.10-4g/l hay [CO2 ] = [HCO3-] = 1,36.10- 5
M và pH = 5,8. Nếu nước bão hòa CO2 thì độ tan của CO2 ở 298K và 1atm là 2,35g/l hay [CO2 ] = [HCO3-] = 5,34.10-2M và pH = 3,9.
Các cân bằng dưới đây quyết định sự tồn tại trong nước của các thành phần CO2, CO32- và HCO3- là rất quan trọng, chúng liên hệ chặt chẽ với nhau và với độ pH của nước.
H2CO3 HCO3- + H+ K1= 4,5. 10-7 HCO3- CO32- + H+ K1= 6,5. 10-10
Ở môi trường quá axit, [H+] > 10-4M (hay pH < 4 ) hay quá kiềm, [H+] < 5.10-9 M (hay pH > 8,3 ) thì hàm lượng HCO3- rất nhỏ, không cần xét đến nó.
Tuy nhiên, thành phần hóa học của nước rất phức tạp nên pH còn phụ
Hàm lượng Ca2+ và Mg2+ trong nước chủ yếu là do các phản ứng của đá vôi hay đôlômit với CO2 :
CaCO3 + CO2 + 2H2O Ca2+ + 2HCO3- MgCO3 + CO2 + 2H2O Mg2+ + 2HCO3-
Khi trong nước có hàm lượng HCO3- cao thì sẽ diễn ra quá trình giải phóng khí CO2 và tạo ra kết tủa CaCO3 , đây là nguyên nhân chính gây ra các trầm tích đá vôi.
Các cân bằng axit-bazơ cũng ảnh hưởng đến sự tồn tại của các hợp chất sunfua trong nước, lưu huỳnh có thể ở dạng khí hòa tan H2S, dạng HS- và S2- hoặc muối của 2 dạng này:
H2S H+ + HS- K1 = 0,91.10-7 HS- H+ + S2- K2 = 2.10-15
Sự tồn tại của các dạng H2S, HS- và S2- phụ thuộc vào giá trị pH của môi trường nước, cụ thể là:
- Khi pH < 7 thì tồn tại H2S là chủ yếu, và nếu pH < 5 thì thực tế không tồn tại HS- mà chỉ có H2S.
- Khi pH > 7 thì tồn tại HS- là chủ yếu, và nếu pH > 9 thì hàm lượngH2S có thể bỏ qua. Khi pH > 10 thì ion S2- mới xuất hiện.
Các quá trình tương tự cũng xảy ra với sự tồn tại của axit silicic trong nước:
H2SiO3 H+ + HSiO3- K1 = 4.10-10
Nên khi pH < 8, trong nước chỉ tồn tại H2SiO3 và HSiO3- , chỉ khi pH > 11 mới tồn tại dạng SiO32-. Tuy vậy, một phần các hợp chất của silic thường tồn tại trong nước dưới dạng keo mà nhân keo là [SiO2.yH2O]m.
3.4. SỰ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC