Лабораторная работа №2 Определение рН кислотных осадков. Как определить ph нефти


Лабораторная работа 11 определение содержания кислот в нефтях, нефтяных фракциях и нефтепродуктах

Цель работы: определить содержание СООН - групп свободных карбоновых кислот и кислотное число нефти, нефтепродукта.

Определение содержания свободных кислот, кислотных чисел основано на титровании образца гидроксидом калия KOH.

Приборы, реактивы, материалы. Потенциометр (рН - метр) с двумя электродами – стеклянным (индикаторным) и хлорсеребряным (электродом сравнения), или с совмещенным (стеклянный + хлорсеребрянный) электродом; бюретки V=1,2,10 см3 для титрования; магнитная мешалка; стаканчики стеклянные V=50 – 100 см3; колба коническая Эрленмейера V=100 см3. Смесь спирт : бензол (толуол) =1:1 (объемных частей), именуемая в дальнейшем –растворитель; раствор KOH в спирте, индикатор фенолфталеин.

Порядок выполнения работы.

А) Объемно-метрическое титрование. Точную навеску исследуемого образца (нефти, нефтепродукта или нафтеновых кислот), примерно 0,3 – 0,5 г, взвешенную на аналитических весах, растворяют в 25 см3 растворителя в колбе Эрленмейера и титруют при непрерывном перемешивании с помощью магнитной мешалки из бюретки 0,1 н раствором KOH в присутствии индикатора фенолфталеина до появления малинового окрашивания. Записывают в рабочий журнал количество (V, см3) раствора КОН, пошедшее на титрование.

Б) Потенциометрическое титрование. При потенциометрическом кислотно-основном титровании в качестве индикаторного используют стеклянный электрод, а в качестве измерительного – хлорсеребряный, или совмещенный (стеклянный + хлорсеребрянный) электрод.

Точную навеску образца (0,1–0,5 г, в случае низкого содержания кислот около 3,0 – 5,0 г), взятую с погрешностью  0,0002 г, помещают в стеклянный стаканчик V=50 см3, растворяют в 20–25 см3 растворителя при перемешивании с помощью магнитной мешалки. После полного растворения образца в стаканчик помещают пару электродов – стеклянный и хлорсеребряный (или совмещенный) и титруют 0,01 н раствором KOH в спирте до постоянного значения потенциала (рН). Точную концентрацию раствора КОН устанавливают предварительно путем титрования cтандартным 0,1 н раствором соляной кислоты (HCl). Строят кривую титрования pH – V (см3 KOH), а также дифференциальную кривую в координатах dрН/dV – V, находят точку эквивалентности (рис.14). При использовании дифференциальной кривой на точку эквивалентности указывает максимум на полученной кривой, а отсчет по оси абсцисс, соответствующий этому максимуму, показывает объем титранта Vt (см3) – раствора щелочи, израсходованного на титрование до точки эквивалентности.

Рис. 14. Кривая потенциометрического титрования нефтяных кислот раствором щелочи

Проводят холостое титрование 20 или 25 см3 растворителя, добавляя в него раствор гидроксида калия порциями по 0,05 или 0,10 см3. Записывают количество (см3) раствора гидроксида калия Vo, необходимое для достижения конечной точки титрования.

Расчет содержания СООН - групп свободных карбоновых кислот Ссоон (% мас.) проводят по формуле:

С соон = (Vt – Vo ) . Nt.45/10 .m

Кислотное число К.ч. (мг KOH на грамм анализируемой пробы) рассчитывают по уравнению:

К.ч. = (Vt – Vo) . CKOH.56/m

где: Vt – объем раствора титранта (гидроксида калия), израсходованный при титровании образца до точки эквивалентности, см3;

Vo– объем раствора титранта (гидроксида калия), израсходованный при титровании холостого раствора, см3;

Nt – концентрация раствора титранта (гидроксида калия), моль/л;

45 – эквивалент СООН - группы;

m – масса образца нефти, нефтепродукта, г.

CKOH– концентрация стандартного титрованного раствора гидроксида калия, моль/л;

56 – молекулярная масса гидроксида калия.

Таким образом, на основании данных, полученных при титровании исследуемого вещества, находят кислотное число этого образца. Зная кислотное число, можно вычислить среднюю молекулярную массу исследуемого продукта, в частности молекулярную массу нафтеновой кислоты. Так как нафтеновые кислоты являются монокарбоновыми кислотами, на нейтрализацию каждой молекулы кислоты должна быть затрачена одна молекула КОН. Отсюда при известной молекулярной массе (М.М.) кислоты, теоретическое кислотное число (К.ч.) может быть выражено формулой:

.

Молекулярную массу кислоты можно вычислить по формуле используя значение кислотного числа:

.

Определение кислот и оснований в нефти и нефтепродуктах

Содержание кислот и оснований в нефти и нефтепродуктах строго

регламентируется нормативными документами, и их анализ проводится

практически для всех нефтепродуктов.

Из органических соединений нефти, проявляющих кислотные

свойства, наиболее распространены карбоновые кислоты состава

Сnh3n-1СООН (производные нафтенов) – нафтеновые кислоты; в меньшей

степени – ароматические кислоты, а также жирные кислоты и фенолы.

Нафтеновые кислоты, в особенности низкомолекулярные, являются

исходным сырьем для получения мыла, используются для борьбы с

вредителями зеленых насаждений, для предохранения шпал от разрушения и

т.п. Из нефтей их выделяют в виде натриевых солей.

Наряду с кислотами в составе нефтей и нефтепродуктов нередко

обнаруживаются основания, которые появляются в результате очистки или

переработки нефтепродуктов с участием щелочей, аминов и их производных.

Очевидно, что присутствие кислот и щелочей в нефти и

нефтепродуктах нежелательно, т.к. приводит к коррозии и разрушению

металлических емкостей – как при хранении, так и при эксплуатации. Кроме

того, они могут привести к изменению качества нефтепродуктов за счет

химического взаимодействия с соединениями входящими в их состав.

Для определения кислот и щелочей существуют как качественные, так

и количественные методы анализа. Для многих топлив и масел, как самых

распространенных видов нефтепродуктов, содержание водорастворимых

кислот и оснований не допускается нормативными документами. Для

анализа содержания кислот и оснований в нефтях и нефтепродуктах

существуют ГОСТированные качественные и количественные методы.

4.2.1 Качественные методы определения кислот и оснований в

нефти и нефтепродуктах

Качественные методы определения кислот и оснований в нефти и

нефтепродуктах, чаще всего, основаны на использовании индикаторов

кислотности или основности. Для всех нефтепродуктов наиболее

распространенным является метод определения наличия водорастворимых

кислот и щелочей по ГОСТ 6307-75.

Сущность метода заключается в извлечении из нефтепродуктов

водорастворимых кислот и щелочей водой или смесью воды со спиртом и

определении рН водной вытяжки.

4.2.2 Количественные методы определения кислот и оснований в

нефти и нефтепродуктах

Существует несколько стандартных методов количественного

определения кислот и оснований в нефти и нефтепродуктах. Так как кислые

и основные соединения нефти нередко представляют собой смеси

индивидуальных химических соединений, то кислотность или основность

нефти или нефтепродуктов выражают не в процентах содержания кислот

(оснований), а в процентах или в мг КОН или НCl, необходимых для

нейтрализации 1 г нефтепродукта. Для светлых нефтепродуктов используют

титрование в присутствии индикаторов, для темных – потенциометрическое

титрование.

Наиболее распространенным является ГОСТ 11362-96 (ЧИСЛО

НЕЙТРАЛИЗАЦИИ) для нефтепродуктов и смазочных материалов. Этот

стандарт устанавливает метод определения общего кислотного числа,

кислотного числа сильных кислот, кислотности, общего щелочного числа,

щелочного числа сильных щелочей. Он применим для определения кислот с

константой диссоциации больше 10-9; слабые кислоты с константой

диссоциации менее 10-9 не мешают определению. В нормативном документе

используются следующие понятия:

1. Общее кислотное число К1 (суммарное кислотное число сильных и

слабых кислот).

2. Кислотное число сильных кислот Кг.

3. Щелочное число сильных оснований Щ1.

4. Общее щелочное число Щ2 .

5. Кислотность К .

(1-4 - в пересчете на 1 г образца, 5 - на 100 см3 образца).

Сущность метода заключается в титровании испытуемого продукта

спиртовым раствором гидроокиси калия или соляной кислоты в специальном

растворителе.

Как модификации этого метода существуют аналогичные методики

определения щелочей и кислот для отдельных видов нефтепродуктов,

например, ГОСТ 5985 - 79 для масел или ГОСТ 6707 - 76, разработанный

специально для пластических смазок.

Наряду с методами определения общего содержания кислот и щелочей

в тех случаях, когда присутствие индивидуальных соединений, обладающих

основностью или кислотностью, совершенно не допустимо в нефтепродукте,

используют методы их индивидуального определения. К ним относится

метод определения фенола и крезола (ГОСТ 1057-88).

Стандарт используется для определения указанных соединений в маслах

и рафинатах, получаемых на установках селективной очистки и не

содержащих присадок. Метод основан на реакции азосочетания и заключается

в обработке продукта раствором гидроокиси калия, отделении полученного

щелочного раствора фенолята или крезолята (или их смеси), добавлении к

studfiles.net

Водородный показатель определение - Справочник химика 21

    Для определения pH раствора используются разные методы. Применяются различные индикаторы, изменяющие свою окраску в зависимости от содержания ионов водорода в растворе. Может использоваться универсальная индикаторная бумага, которая пропитана смесью кислотно-основных индикаторов с большим интервалом изменения окраски. Для универсальной индикаторной бумаги существует шкала, на которую нанесены цвета, соответствующие содержанию ионов водорода в растворе в пределах изменения pH от 1 до 14. С помощью универсальной индикаторной бумаги можно приблизительно определить изменение водородного показателя среды в результате протекания гидролиза любой соли. [c.63]     Определение водородного показателя (pH) То же, п. 3.3 + [c.300]

    Определение величины pH водных растворов потенциометрическим методом. Потенциометрический метод анализа основан на измерениях потенциала индикаторного электрода, который зависит от состава исследуемой системы. Водородным показателем pH называют отрицательный десятичный логарифм концентрации нонов водорода. pH нейтрального раствора равняется 7 кислых изменяется от 7 до О, щелочных — от 7 до 14. [c.175]

    Водородный показатель измеряется различными мето-дами. Сравнительно грубое, но быстрое определение pH можно произвести с помощью специальных реактивов— индикаторов, окраска которых меняется в зависимости от концентрации водородных ионов. Некоторые индикаторы и изменение их окраски в зависимости от pH раствора приведены в табл. 13. [c.187]

    Реакциями нейтрализации в водных растворах являются все реакции между кислотами и основаниями, одним из продуктов которых является вода. Сущность реакции нейтрализации заключается в переносе иона водорода (протона) от кислоты к основанию. Кислотноосновные реакции сопровождаются изменением концентрации ионов Н+. Определение последней играет важную роль в методах кислотно-основного титрования. На практике очень часто вместо концентрации ионов водорода [Н+1 используют водородный показатель pH = = — lg [Н+]. Объясняется это тем, что физико-химические методы позволяют непосредственно определить именно pH раствора. По изменению pH раствора следят за [c.93]

    Существуют различные методы определения водородного показателя растворов. Среди них наибольщее распространение получили колориметрический и электрометрический методы. [c.58]

    Определение водородного показателя (pH) раствора 587 [c.587]

    Определение pH среды. Характер среды (кислая или щелочная), главным образом смеси рабочих растворов, завнсит от концентрации атомов водорода — водородного показателя pH. Его определяют на специальном приборе — рН-метре. [c.156]

    Не менее важное значение имеет водородный показатель в химической технологии. В частности, под влиянием pH могут изменяться растворимость, фильтрация. вязкость, поверхностное натяжение, осмотическое давление, набухание и другие свойства. Вот почему определение концентрации водородных ионов (точнее,, измерение pH) нашло применение во всех областях не только биологии, но и химии, агрохимии, биохимии, почвоведения, физиологии растений и животных, микробиологии, медицины и в других областях науки и практики. [c.206]

    Потенциометрия. Потенциометр ней называется физико-химический состав исследования и электрохимический метод инструментального анализа, основанный на зависимости электродного потенциала или ЭДС элемента от состава раствора. Потенциометрия применяется для определения термодинамических характеристик реакций, стандартных электродных потенциалов, активности и коэффициентов активности электролитов, водородного показателя, концентраций растворов (потенциометрическое титрование) и т. д. [c.296]

    Для определения pH растворов перечисленных солей в стакан емкостью 50 мл налейте приблизительно 40 мл раствора исследуемой соли. Прежде чем измерять pH, электроды прибора 2—3 раза сполосните дистиллированной водой. После этого переключатель рН-метра установите в положение pH 1—14. По этой шкале найдите ориентировочное значение pH раствора. Затем перейдите на более чувствительный диапазон измерений. Определите и запишите точное значение pH. Зная исходную концентрацию растворов исследуемых солей, константы диссоциации гидроксидов, образующих эти соли, легко рассчитать теоретическое значение водородного показателя для каждой соли. [c.64]

    Различают две группы потенциометрических исследований прямой потенциометрический анализ и потенциометрическое титрование. Первый применяют тогда, когда на индикаторном электроде в исследуемом растворе могут протекать лишь процессы, строго обратимые относительно определяемых ионов раствора и никакие побочные реакции невозможны. Наибольшее распространение в прямой потенциометрии получило определение кислотности растворов — водородного показателя pH. Обусловлено это наличием индикаторных электродов, обратимых относительно Н" или ОН" ионов, т. е. обменивающихся с раствором ионами Н" или ОН". Таковы, например, стеклянный водородный электроды и некоторые металлические электроды, покрытые оксидной пленкой. [c.245]

    Определение водородного показателя [c.157]

    Буферные растворы. На практике нередко возникает необходимость иметь раствор с устойчивым водородным показателем, ие изменяющимся сильно от тех или других воздействий. Буферными растворами называются растворы с устойчивой концентрацией водородных ионов и, следовательно, с определенным pH. почти не зависящим от разведения и лишь слабо изменяющимся при прибавлении к раствору небольших количеств сильной кислоты и щелочи. Такими свойствами обладают растворы, содержащие слабую кислоту или слабое основание совместно с их солью. [c.402]

    Как определяется водородный показатель (pH) Почему можно ограничиться величиной pH в определении среды (в том числе и щелочной)  [c.78]

    Как известно, в химии часто пользуются водородным показателем (pH) среды. По определению эта величина равна отрицательному десятичному логарифму активности водородных ионов [c.206]

    Лабораторная работа № 10. Определение водородного показателя раствора 125 [c.6]

    Работа 8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДОРОДНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ (рН  [c.58]

    Для более точного определения pH применяют наборы буферных или стандартных растворов, водородный показатель которых точно известен. Буферные растворы — это смеси слабых кислот с их солями. Такие смеси сохраняют постоянный pH как при разбавлении, так и при добавлении небольших количеств сильных кислот или щелочей. Принцип буферного действия поясним на примере раствора из уксусной кислоты и уксуснокислого натрия (СНзСООН-ЬСНзСООЫа). Добавление небольшого количества Н+ вызывает реакцию Н+ + СНзСОО = [c.60]

    Для приближенного определения водородного показателя растворов применяют универсальный индикатор, представляющий собой смесь различных индикаторов. Он [c.59]

    Для оценки кислотности водных растворов используется величина водородного показателя, или pH. По определению эта величина представляет собой отрицательный логарифм активности ионов водорода pH = —lg ан+. Нахождение pH раствора при помощи измерения э. д. с. может быть осуществлено с использованием следующего концентрационного гальванического элемента  [c.186]

    Примечание. Растворы, подкрашенные индикаторам, не выливать, оии будут нужны для следуюш,нх опытов- при колориметрическом определении водородного показателя. [c.85]

    Буферными свойствами обладает и почва. В зависимости от значения pH почвенного раствора почвы подразделяют на шесть групп — на сильнокислые (pH 3—4), кислые (pH 4—5), слабокислые (pH 5—6), нейтральные (pH 6—7), слабощелочные (pH 7—8) и, наконец, сильнощелочные (pH 8—9). Чаще всего растения страдают от повышенной кислотности, для устранения которой применяют известкование почв — внесение в них известняков. Если же почвы отличаются повышенной щелочностью (солонцеватые и солончаковые почвы), то для ее устранения производят гипсование — внесение размолотого гипса aS04 2h30. Необходимость в известковании или гипсовании почв устанавливается определением водородного показателя почвенного раствора (солевой вытяжки). В зависимости от значения pH по таблицам устанавливают дозу вносимых веществ. [c.180]

    Водородный Показатель измеряется различными методами. Сравнительно грубое, Но быстрое определение pH можно произвести с помощью специальных реа-ктивов — индикаторов, окраска которых меняется в завнсимости от концентрацин водородных ионов. Свойства некоторых индикаторов приведены в табл, 2.11. [c.256]

    Концентрационные цепи используются для определения многих важных физико-химических констант ионного произведения воды /Св, произведения растворимости ПР, константы нестойкости комплексного иона Л нест и других. По значению э. д. с. концентрационной цепи с двумя водородными электродами определяют концентрацию ионов водорода в растворе и водородный показатель, pH раствора. Произведение растворимости бромида серебра [c.122]

    В следующем параграфе будет показано, как измерение окислительно-восстановительного потенциала системы хинон — гидрохинон может быть использовано для определения активности ионов водорода и водородного показателя среды (pH). [c.304]

    Некоторые сведения о водородном показателе были даны в гл. XVIII, 10 (стр., 485). Здесь рассмотрим потенциометрический метод определения pH. Величина pH, или водородный показатель, часто определяется как десятичный логарифм концентрации ионов водорода, взятый с обратным знаком  [c.587]

    В две другие пробирки поместить по 10 капель ацетатной буферной смеси, приготовленной в опыте 2, а, водородный показатель которой был. Вами уже определен (илн определить снова). Прибавить в одну пробирку каплю 0,1 н. раствора H I, в другую — одну каплю 0,1 н. раствора NaOH, перемешать растворы стеклянными палочками и вновь определить в них р Н. [c.85]

    При изучении темы Гидролиз в курсе общей химии рекомендуется для определения водородного показателя использовать имеющиеся потенциометры (pH - метры) и стеклянные или комбинированные электроды. Поскольку студенты впервые встречаются с эти. ми приборами, необходимым пригюжением к работе является методичка, в которой кратко излагаются некоторые теоретические вопросы, объясняющие возможность применения потенциометров и электродов для определения pH растворов солей, оснований и кис ют. В методичке также следует указать конкретные этапы работы на приборе, а именно подготовку к изменениям, запуск прибора, градуировку прибора, определение pH конкретных растворов. [c.54]

    Реагент АНП-2 является катионоактивным поверхностно-активным веществом, поэтому на эффективность его действия будет оказывать влияние среда, в которой он применяется. Ранее в работах М, 3. Мавлютовой [2] было пока зано влияние на деэмульгирующую способность анионоактивного реагента НЧК величины pH дренажной воды. В связи с этим представляет определенный ин тсрес проследить влияние изменения величины водородного показателя дре нажной воды на эффективность реагента АНП-2. Определение этой зависи мости имеет большое практическое значение, так как при промысловой обра ботке нефтяных эмульсий различных месторождений pH среды в деэмульсацн онных аппаратах может сильно. меняться в зависимости от. характера нефти Кроме того, в некоторых случаях для уменьшения коррозии оборудования прг деэмульсации нефтей, помимо деэмульгатора, приходится добавлять в обрабатываемую эмульсию водный раствор щелочи.  [c.188]

    Во многнх случаях необходимо иметь растворы с определенным значением водородного показателя. В качестве последних могут быть использованы буферные растворы. [c.156]

    По существу водородный показатель соответствует не концентрации, а а к-тивности водородных ионов (т. е. pH = —Igan). При прямом экспериментальном определении pH именно эта величина обычно и устанавливается. По водородному показателю имеется монография .  [c.186]

    При какой-то определенной реакции среды количество диссоциированных молекул индикатора будет равно количеству недиссоциированных молекул. В этом случае [Hind] = [Ind ], т. е. их отношение будет равно единице. Следовательно, в этом случае концентрация водородных ионов будет численно равна константе диссоциации /С, т. е. [Н+]=/С. Взяв отрицательные логарифмы этих величин, получим рН = р/С, т. е. водородный показатель равен показателю константы диссоциации. В этих условиях окраска раствора будет иметь смешанный цвет (например, красный+жел-тый = оранжевый). [c.84]

    Теория электролитической диссоциации. Электролиты и неэлектролиты-Степень электролитической диссоциации. Сильные и слабые электролиты. Электролитическая диссоциация как обратимый процесс. Уравнение константы ачек-тролитической диссоциации. Электролитическая диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель и реакция среды. Определение [Н 1 и [ОН 1 в растворах слабых электролитов. [c.114]

chem21.info

Лабораторная работа №2 Определение рН кислотных осадков

Для охраны окружающей среды имеет большое значение решение проблемы кислотных осадков.

Кислотными называются любые осадки - дожди, туманы, снег, -кислотность которых выше нормальной. К ним также относят выпадение из атмосферы сухих кислых частиц, более узко называемых кислотными отложениями.

Кислотные осадки обусловлены присутствием серной (Н2SО4) и азотной (НNОз) кислот. Обычно кислотность на две трети состоит из первой и на одну треть из второй,но во многом их соотношение определяется особенностями антропогенного загрязнения атмосферы в конкретном регионе. Присутствие в этих формулах серы и азота указывает на то, что проблема связана с выбросами данных элементов в воздух.

Загрязнение атмосферы соединениями серы. Соединения серы попадают в атмосферу, как естественным путем, так и в результате антропогенной деятельности (табл.1). При отсутствии источников загрязнения диоксид серы (SO2) встречается в атмосфере в виде ничтожных следов. Единственным крупным естественным источником диоксида серы является вулканическая деятельность. В основном SO2поступает в атмосферу в результате человеческой деятельности. Главная причина загрязнения им атмосферы - сжигание ископаемого топлива, которое содержит серу. В процессе горения часть серы окисляется до SO2. Среди используемых видов топлива первое место по поставке диоксида серы занимает каменный уголь, второе - нефть, а природный газ находится на третьем месте.Наиболее распространенными соединениями серы, поступающими в атмосферу, являются диоксид серы (SO2),сульфиты (S04), сероуглерод (CS2) и сероводород (Н2S).

Таблица 1 Природные и антропогенные источники загрязнений атмосферы соединениями серы

Источники

Количество выбросов в год

млн т.

%

Природные

Процессы разрушения биосферы

Вулканическая деятельность

Поверхность океанов

30-40

2

30 - 200 60-70

29-39

2

59-69

Антропогенные

В результате антропогенной деятельности в атмосферу попадают значительные количества серы, главным образом в виде ее диоксида. Среди источников этих соединений на первом месте стоит уголь, сжигаемый в зданиях и на электростанциях, который дает 70% антропогенных выбросов.

Содержание серы в угле достаточно велико. В процессе горения сера превращается в сернистый газ, а часть серы остается в золе в твердом состоянии.

Содержание серы в различных видах ископаемого топлива приведены в табл.2.

Таблица 2. Содержание серы в различных видах топлива

Вид топлива

Содержание серы,%

Лигнин

1,1-1,6

Северный бурый уголь

2,8 -3,3

Каменный уголь

1,4

Нефть и нефтепродукты

0.1 -3.7

Основными источниками образования SO2 является также металлургическая промышленность (переработка сульфидных руд меди, свинца и цинка), а также предприятия по производству серной кислоты и переработке нефти.

Основной вред окружающей среде наносит не столько сам диоксид серы, сколько продукт его окисления - S03. Процесс окисления осуществляется под действием кислорода на пылеобразных частицах оксидов металлов в качестве катализаторов, в атмосферной влаге или под действием солнечного света.

Газообразный SОз растворяется в капельках влаги с образованием серной кислоты:

SОз(газ) +Н20(ж) = Н2S04(водн)

Загрязнение атмосферы соединениями азота. Оксиды азота образуются в атмосфере как естественным, так и антропогенным путем при горении ископаемого топлива.Загрязнение атмосферы оксидами азота в целом сравнительно невелико. Однако в районах с развитой химической промышленностью имеются локальные зоны повышенного содержания N0, N02 в воздухе (табл.3)

Таблица 3. Соединения азота и их концентрации в приземном слое атмосферы

Соединение

Концентрация азота, мкг/м3

загрязненный район

отдаленныйрайон

океан

NO

5 - 50

0.05 - 0.5

0.05

NO2

5-50

0,2 - 2,0

0,2

HNO3

2

0.2- 2

0.2

Nh4

-

0.1 - 10

0.3

NO3

2

0.1 - 0.4

0.02

Nh5

-

1,0 - 2,0

0.4

Основными антропогенными источниками поступления оксидов азота в атмосферу является сжигание всех видов природного топлива (12 млн.т./год), транспорт (8 млн.т./год) и промышленность (1 млн.т./год).

Монооксид азота N0 образуется в малых количествах в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания при прямом взаимодействии кислорода с азотом. В среднем выделение N0 автомобилем составляет 1-2 грамма на 1 км пробега.

Одним из важных свойств N0 является его способность реагировать с кислородом с образованием N02:

2NО (г) + О2 = 2 N02

Вследствие этой реакции некоторое количество диоксида азота присутствует в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания.

Газообразный диоксид азота растворяется в капельках влаги с образованием азотной кислоты:

ЗN02 + Н20 = 2НN03 + N0

Вымывая из атмосферы Н2S04 и НNО3, осадки становятся кислотными. Их рН зависит от количества как кислот, так и воды, в которой они растворены. Сильные дожди обычно менее кислотные. У туманов рН может упасть ниже всего, поскольку здесь кислоты растворены в относительно меньшем количестве влаги.

В настоящее время известно, что кислоты могут выпадать из атмосферы и без воды, сами по себе или с частицами пыли. Такие сухие кислотные отложения могут накапливаться на поверхности растений и при смачивании небольшим количеством влаги, например, при выпадении росы, давать сильные кислоты. Следовательно, к кислотным осадкам надо отнести и кислотную росу.

Мерой кислотности воды является концентрация ионов водорода [Н+], выраженная в моль/л. Молекула воды слабо диссоциирует с образованием ионов водорода Н+и гидроксид- ионов ОН-

Н2ОН+ + ОН-.

В пробе чистой воды концентрации [Н+ ] и [ОН-] равны между собой и эти величины при 250 С составляют 10-7моль/л. Растворы с одинаковыми концентрациями ионов водорода и гидроксид-ионов называются нейтральными:

[Н+] = [ОН-] = 10-7 моль/л .

Обычно кислотность раствора выражают другим способом. Вместо концентрации ионов водорода указывают ее десятичный логарифм, взятый с обратным знаком. Эта величина называется водородный показатель и обозначается рН

рН=-lg[Н+].

Так как -lg 10-7= 7, значит, рН=7 характеризует нейтральные растворы.

В кислой среде концентрация [Н+] больше [ОН-], а в щелочных, наоборот, концентрация гидроксид-ионов больше, чем ионов водорода:

[H+][OH-] , [H+]10-7, pH7 - кислая среда

[H+][OH-] , [H+]10-7, pH7 - щелочная среда.

Чистая дождевая вода не является нейтральной. В отсутствие любых загрязнителей у дождевой воды обычно слабокислая реакция (рН=5,6), поскольку в ней легко растворяется углекислый газ из воздуха с образованием слабой угольной кислоты (содержание углекислого газа в воздухе примерно 0,032% по объему или 0,046% по массе).В результате образуется слабая угольная кислота:

СО2 + Н2О = Н2СО3.

Таким образом, кислотными точнее называть осадки с рН 5,5 и ниже. Кислотные осадки выпадают в большинстве промышленных районов мира. Над восточной частью США и Канады, вдоль западного побережья Северной Америки, а также почти над всей Европой рН дождя и снега обычно составляет около 4.5. Многие места в пределах этих регионов регулярно получают осадки с рН 4.0. В отдельных случаях рН дождя может быть гораздо ниже, а туман и роса бывают более кислыми, чем дождь.

studfiles.net

Определение рН кислотных осадков — МегаЛекции

Лабораторная работа №2

Для охраны окружающей среды имеет большое значение решение проблемы кислотных осадков.

Кислотными называются любые осадки - дожди, туманы, снег, -кислотность которых выше нормальной. К ним также относят выпадение из атмосферы сухих кислых частиц, более узко называемых кислотными отложениями.

Кислотные осадки обусловлены присутствием серной (Н2SО4) и азотной (НNОз) кислот. Обычно кислотность на две трети состоит из первой и на одну треть из второй, но во многом их соотношение определяется особенностями антропогенного загрязнения атмосферы в конкретном регионе. Присутствие в этих формулах серы и азота указывает на то, что проблема связана с выбросами данных элементов в воздух.

Загрязнение атмосферы соединениями серы. Соединения серы попадают в атмосферу, как естественным путем, так и в результате антропогенной деятельности (табл.1). При отсутствии источников загрязнения диоксид серы (SO2) встречается в атмосфере в виде ничтожных следов. Единственным крупным естественным источником диоксида серы является вулканическая деятельность. В основном SO2 поступает в атмосферу в результате человеческой деятельности. Главная причина загрязнения им атмосферы - сжигание ископаемого топлива, которое содержит серу. В процессе горения часть серы окисляется до SO2. Среди используемых видов топлива первое место по поставке диоксида серы занимает каменный уголь, второе - нефть, а природный газ находится на третьем месте. Наиболее распространенными соединениями серы, поступающими в атмосферу, являются диоксид серы (SO2),сульфиты (S04), сероуглерод (CS2) и сероводород (Н2S).

 

Таблица 1 Природные и антропогенные источники загрязнений атмосферы соединениями серы

Источники Количество выбросов в год
млн т. %
Природные Процессы разрушения биосферы Вулканическая деятельность Поверхность океанов 30-40 30 - 200 60-70 29-39 – 59-69
Антропогенные    

 

В результате антропогенной деятельности в атмосферу попадают значительные количества серы, главным образом в виде ее диоксида. Среди источников этих соединений на первом месте стоит уголь, сжигаемый в зданиях и на электростанциях, который дает 70% антропогенных выбросов.

Содержание серы в угле достаточно велико. В процессе горения сера превращается в сернистый газ, а часть серы остается в золе в твердом состоянии.

Содержание серы в различных видах ископаемого топлива приведены в табл.2.

 

Таблица 2. Содержание серы вразличных видах топлива

Вид топлива Содержание серы,%
Лигнин 1,1-1,6
Северный бурый уголь 2,8 -3,3
Каменный уголь 1,4
Нефть и нефтепродукты 0.1 -3.7

Основными источниками образования SO2 является также металлургическая промышленность (переработка сульфидных руд меди, свинца и цинка), а также предприятия по производству серной кислоты и переработке нефти.

Основной вред окружающей среде наносит не столько сам диоксид серы, сколько продукт его окисления - S03. Процесс окисления осуществляется под действием кислорода на пылеобразных частицах оксидов металлов в качестве катализаторов, в атмосферной влаге или под действием солнечного света.

Газообразный SОз растворяется в капельках влаги с образованием серной кислоты:

SОз(газ) +Н20(ж) = Н2S04(водн)

Загрязнение атмосферы соединениями азота. Оксиды азота образуются в атмосфере как естественным, так и антропогенным путем при горении ископаемого топлива. Загрязнение атмосферы оксидами азота в целом сравнительно невелико. Однако в районах с развитой химической промышленностью имеются локальные зоны повышенного содержания N0, N02 в воздухе (табл.3)

Таблица 3. Соединения азота и их концентрации в приземном слое атмосферы

Соединение Концентрация азота, мкг/м3
загрязненный район отдаленный район океан
NO 5 - 50 0.05 - 0.5 0.05
NO2 5-50 0,2 - 2,0 0,2
HNO3 0.2- 2 0.2
Nh4 - 0.1 - 10 0.3
NO3 0.1 - 0.4 0.02
Nh5 - 1,0 - 2,0 0.4

Основными антропогенными источниками поступления оксидов азота в атмосферу является сжигание всех видов природного топлива (12 млн.т./год), транспорт (8 млн.т./год) и промышленность (1 млн.т./год).

Монооксид азота N0 образуется в малых количествах в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания при прямом взаимодействии кислорода с азотом. В среднем выделение N0 автомобилем составляет 1-2 грамма на 1 км пробега.

Одним из важных свойств N0 является его способность реагировать с кислородом с образованием N02:

2NО (г) + О2 = 2 N02

Вследствие этой реакции некоторое количество диоксида азота присутствует в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания.

Газообразный диоксид азота растворяется в капельках влаги с образованием азотной кислоты:

ЗN02 + Н20 = 2НN03 + N0

Вымывая из атмосферы Н2S04 и НNО3, осадки становятся кислотными. Их рН зависит от количества как кислот, так и воды, в которой они растворены. Сильные дожди обычно менее кислотные. У туманов рН может упасть ниже всего, поскольку здесь кислоты растворены в относительно меньшем количестве влаги.

В настоящее время известно, что кислоты могут выпадать из атмосферы и без воды, сами по себе или с частицами пыли. Такие сухие кислотные отложения могут накапливаться на поверхности растений и при смачивании небольшим количеством влаги, например, при выпадении росы, давать сильные кислоты. Следовательно, к кислотным осадкам надо отнести и кислотную росу.

Мерой кислотности воды является концентрация ионов водорода [Н+], выраженная в моль/л. Молекула воды слабо диссоциирует с образованием ионов водорода Н+ и гидроксид- ионов ОН-

Н2О « Н+ + ОН- .

В пробе чистой воды концентрации [Н+ ] и [ОН-] равны между собой и эти величины при 25 0 С составляют 10-7 моль/л. Растворы с одинаковыми концентрациями ионов водорода и гидроксид-ионов называются нейтральными:

[Н+] = [ОН-] = 10-7 моль/л .

Обычно кислотность раствора выражают другим способом. Вместо концентрации ионов водорода указывают ее десятичный логарифм, взятый с обратным знаком. Эта величина называется водородный показатель и обозначается рН

рН=-lg[Н+].

Так как -lg 10-7 = 7, значит, рН=7 характеризует нейтральные растворы.

В кислой среде концентрация [Н+] больше [ОН-], а в щелочных, наоборот, концентрация гидроксид-ионов больше, чем ионов водорода:

[H+] > [OH-] , [H+] > 10-7 , pH< 7 - кислая среда

[H+] < [OH-] , [H+] < 10-7 , pH > 7 - щелочная среда.

Чистая дождевая вода не является нейтральной. В отсутствие любых загрязнителей у дождевой воды обычно слабокислая реакция (рН=5,6), поскольку в ней легко растворяется углекислый газ из воздуха с образованием слабой угольной кислоты (содержание углекислого газа в воздухе примерно 0,032% по объему или 0,046% по массе). В результате образуется слабая угольная кислота:

СО2 + Н2О = Н2СО3 .

Таким образом, кислотными точнее называть осадки с рН 5,5 и ниже. Кислотные осадки выпадают в большинстве промышленных районов мира. Над восточной частью США и Канады, вдоль западного побережья Северной Америки, а также почти над всей Европой рН дождя и снега обычно составляет около 4.5. Многие места в пределах этих регионов регулярно получают осадки с рН 4.0. В отдельных случаях рН дождя может быть гораздо ниже, а туман и роса бывают более кислыми, чем дождь.

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

megalektsii.ru