Основні теоретичні положення. Мета і завдання роботи

Лабораторна робота №1

ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ ФІЗИЧНИХ І ХІМІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ПІДЗЕМНИХ ВОД

Мета і завдання роботи

Метою даної роботи є набуття студентами практичних навиків з визначення фізичних та хімічних властивостей підземних вод.

При виконанні роботи перед студентами ставиться завдання – оволодіти сучасними методами вивчення фізичних і хімічних властивостей підземних вод.

Основні теоретичні положення

До фізичних властивостей підземних вод відносяться: прозорість, колір, запах, смак, густина, в’язкість, температура, стисливість, електропровідність.

Прозорістьзалежить від кількості розчинених у воді мінеральних і органічних речовин, вмісту механічних домішок.

За ступенем прозорості підземні води поділяються на чотири категорії: 1) прозорі; 2) злегка каламутні; 3) каламутні; 4) дуже каламутні. Частіше підземні води виявляються прозорими. Каламутність оцінюють в міліграмах сухої речовини на 1 дм³ води.

Для визначення ступеня прозорості води в польових умовах підземну воду наливають в циліндр з прозорого скла, під дном якого розташований стандартний шрифт; прозорість вважається задовільною, якщо при висоті шару води 30 см шрифт чітко проглядається.

Рекомендується також порівнювати досліджувану воду, налиту в циліндр, із прозорою дистильованою водою, яка заповнює такий самий циліндр.

Колір підземної води залежить від хімічного складу і наявності домішок. Переважно підземні води безколірні. Води, які мають залізо отримують іржавий колір, сірководень – блакитний, болотні води – жовтий, марганець – чорний.

Колір води оцінюється за стандартною платино-кобальтовою шкалою в градусах.

Так само як і прозорість води, її колір визначають в скляному циліндрі висотою 30-40см, дивлячись на неї зверху, або шляхом співставлення із кольором еталонного платино-кобальтового розчину.

Запахв підземних водах переважно відсутній, але інколи він відчувається. Так, наприклад, сірководень придає воді запах тухлих яєць; неглибокі підземні води, коли вони зв’язані із болотними водами, мають специфічний «болотний» запах. Встановлено, що запах води частіше пов’язаний із діяльністю бактерій, які розкладають органічні речовини.

Питна вода повинна бути без жодного запаху. Для визначення цієї властивості воду рекомендують нагрівати до 40-50º С. Підігріту воду необхідно налити в пляшку до половини, закрити її, сильно струснути 3-5 разів, після чого швидко провести визначення.

Інтенсивність запаху оцінюють за наступною шкалою в балах: 1) 0 – запаху немає; 2) 1 - дуже слабий запах; 3) 2 – слабкий; 4) 3 - помітний; 5) 4 - чіткий; 6) 5 - дуже сильний.

Смакводі придають розчинені в ній мінеральні сполуки, гази та сторонні домішки.

Якщо підземна вода містить гідрокарбонати кальцію і магнію, а також вуглекислоту, то вона має приємний смак. Велика кількість органічних речовин придає воді солодкуватий присмак; солонуватий смак обумовлений розчиненням значної кількості хлористого натрію, а гіркий - наявністю у воді сульфатів магнію та натрію. Іони заліза придають воді своєрідний «металевий» присмак.

Смак визначається у воді, підігрітій до 20-30 ºС і оцінюється за таблицями в балах.

Густина води ρ – це відношення її маси m до об'єму V.

ρ= , кг/м³ . (3.1)

За одиницю густини прийнята густина дистильованої води при t . Величина, обернена до густини, тобто відношення одиниці об'єму до одиниці маси, називається питомим об'ємом.

Густина підземних вод завжди (при визначенні на поверхні) більше одиниці і для розсолів досягає величини 1300 кг/м³ і навіть більше.

Густина води залежить від температури, кількості мулу, тиску, кількості розчинених газів і вимірюється ареометром або пікнометром.

Температура дуже впливає на густину, тому біля індексу густини вказують температуру, при якій проводиться замір. Густина води переважно вимірюється при температурі +20°С (при стандартних умовах), тоді біля індексу температура не ставиться. Густина підземних природних вод зростає із збільшенням ступеня їх мінералізації.

Відносна густина – це відношення густини води при до густини дистильованої води при t 4 ºС - ρ . Це безрозмірна величина.

Мінералізація

Сумарний склад розчинених у воді іонів солей і колоїдів характеризує ступінь мінералізації води. Вона переважно виражається у грамах на 1 літр (дм ) розчину.

За В.І. Вернадським за ступенем мінералізації (М) природні води поділяються на:

1) прісні – М від 0,1 до 1 г/дм³;

2) малої мінералізації - М від 1 до 5г/дм³;

3) середньої мінералізації - М від 5 до 15 г/дм³;

4) високої мінералізації - М від15 до 35 г/дм³;

5) розсоли – М від 35 до 150 г/дм³;

6) міцні розсоли – М більше 150 г/дм³.

Реакція середовища

Реакція середовища, тобто лужно-кислотні властивості води визначаються концентрацією водневих іонів. Води в невеликій степені дисоціюють на кисневі і гідроксильні іони. При кімнатній температурі цей добуток дорівнює 10-14. У нейтральних розчинах концентрації водневих і гідроксильних іонів рівні між собою, у кислих – концентрація кисневих іонів більша ніж концентрація гідроксильних, у лужних – навпаки.

Концентрація водневих іонів виражається через показник ступеня величини цієї концентрації взятий з оберненим знаком, і визначається через рН. При рН = 7 реакція середовища нейтральна. В кислому середовищі рН менше 7, у лужному – більше 7. Переважно природні води мають рН від 6 до 8.

Окислювально-відновний потенціал – Еh – є мірою окисно-відновної властивості системи. Величина Еh може бути більшою або меншою від потенціалу нормального кисневого електроду, прийнятого рівним “0” і відповідно може приймати додатні і від’ємні значення. Для процесу відновлення Еh від’ємне, для процесу окислення Еh – додатне.