Форми відображення результатів хімічних аналізів

Хімічний склад підземних вод установлюється за даними хімічних аналізів. Раніше результати усіх аналізів виражалися в окисно-ангідридній і сольовій формах. У першому випадку компоненти, які містяться у воді, виражаються таким чином: метали в окисній формі (Nа₂O, K₂О, CaО, MgО та ін.), а металоїди – в ангідридній (SO₂, CO₂, N₂O₅, N₂O₃ – ангідриди відповідних кисневих кислот). Сольова форма передбачала вираження результатів аналізу води у вигляді молекул солей, одержаних при комбінуванні катіонів та аніонів (Na₂SO₄, MgCl₂, CaCO₃ та ін.).

Головною формою існування більшості компонентів в підземних водах є іони, тому й перейшли до іонної форми виразу результатів хімічних аналізів.

При цьому вміст того або іншого іона виражають в прісних або слабомінералізованих водах у міліграмах на дециметр куб. (мг/дм³) або грамах на дециметр куб. (г/дм). Для мінеральних і високомінералізованих підземних вод, питома вага котрих набагато більша одиниці, - в міліграмах або грамах на один кг води. Іонна форма виразу аналізу відповідає дійсному стану речовини у водних розчинах і відповідає дійсній можливості аналітично визначати саме іони, а не солі або окисли і ангідриди.

Проте лише перелік вмісту у воді іонів та їх вагової кількості ще не дають ясного уявлення про взаємозв'язок окремих іонів між собою. Відомо, що іони реагують один з одним у суворе визначених еквівалентних кількостях. Тому результати аналізу можна надавати і в еквівалентній формі, що дає можливість установити співвідношення між іонами. Для цього вагову іонну форму перераховують у еквівалентну. Цей перерахунок здійснюється шляхом ділення вагового вмісту іона в одному дециметрі куб. води на його еквівалентну вагу. Еквівалентна вага — це атомна вага елемента, поділена на його валентність. Атомна вага головних макрокомпонентів така: кальцій - 40,08; магній - 24,32; натрій - 22,997; хлор - 35,457; сірка - 32,066; кисень - 16,0.

Наприклад, 460 мг/дм³ натрію відповідає 460/(23:1) = 20 мг·екв.

Можна також вирахувати кількість іона у міліграмах - еквівалентах, помноживши його вагу в міліграмах на дм³ на коефіцієнт, протилежний еквівалентній вазі, тобто у даному прикладі будемо мати

460-(1:23) = 460-0,0435 = 20 мг·екв.

Для скорішого переходу до міліграмів-еквівалентів існують "Таблиці та номограми для рахування результатів гідрохімічних аналізів".

Тільки за вмістом будь-яких іонів (наприклад гідрокарбонату і кальцію), вираженому в міліграмах на дм³ (наприклад відповідно 554 і 181), не можна судити про те, який з них знаходиться у надлишку з точки зору утворення солі. Для цього треба перерахувати міліграми на дм в міліграм-еквіваленти. У даному прикладі 554 мг/дм³ гідрокарбонату відповідає 9,05 мг·екв (554:61 = 9,05) і 181 мг/дм" кальцію також дорівнює 9,05 мг·екв (181:20.04 = 9,05). Таким чином, іони гідрокарбонату і кальцію знаходяться у розчині в еквівалентних кількостях.

Для висновку про хімічний склад води і для порівняння води різної мінералізації, крім переліку іонів і виразу їх у ваговій і еквівалентній формах, необхідно мати уявлення про долю участі кожного з них у загальній кількості розчинених у воді речовин. З цією метою аналізи перераховуються у відсотково-еквівалентну (%-екв) форму. Тобто установлюють відносний вміст іонів, виражений у відсотках-еквівалентах від загальної суми іонів у даній воді.

Відомо, що б кожному водному розчині кількість еквівалентів катіонів дорівнює кількості еквівалентів аніонів, так як електроліти дисоціюють у водних розчинах на еквівалентну кількість тих і інших. Розчин при цьому є електронейтральним. Звичайно суму еквівалентів аніонів і суму еквівалентів катіонів приймають відповідно за сто відсотків і кількість знаходжуваного іона визначається із пропорції

А_шук. – х% (1.1.1)

х =

Для знаходжуваного катіона будемо мати

х = (1.1.2)

Еквівалентна форма виразу даних хімічного аналізу дозволяє вирішити цілий ряд практичних завдань.

1. Користуючись даними аналізу, вираженими в еквівалентній формі, можна визначити вміст недостатнього у цьому аналізі іона. Так, розрахунковим шляхом часто знаходять такі надто працемісткі для визначення компоненти, як натрій і калій.

Припустимо, що досліджувана вода має хімічний склад, наведений у таблиці.

У цьому випадку натрій і калій можна визначити за різницею сум еквівалентів аніонів і відшуканих катіонів, тобто кількість міліграм-еквівалентів натрію і калію буде рівнятися 9,76 – (4,42+2,01) = 3,33. Потім їх можна перерахувати в міліграмах на дм³ і відсотках-еквівалентах, що й зроблено при заповненні таблиці.

2. Еквівалентна форма вираження результатів аналізу має особливо важливе значення з точки зору його контролю. Сума міліграмів-еквівалентів аніонів повинна дорівнювати сумі міліграмів-еквівалентів катіонів. Якщо цього немає, то очевидно, що при аналізі не визначені якісь іони або припущені помилки в кількісному їх визначені.

Таблиця 1.1.1 – Хімічний склад підземних вод

3. За допомогою еквівалентної форми виразу аналізу, перерахованої у відсотково-еквівалентну, класифікують підземні води, тобто визначають їх хімічний тип. При цьому назву воді дають за компонентами, які містяться у розчині у кількості більше 25%-екв.

Назву води починають з аніонів у завершують катіонами. Існують два способи назв хімічного типу води: старий та новий.