Види вираження хімічного складу підземних вод
Корисні, або шкідливі властивості води і її придатність для використання людиною можна визначити виходячи з розгляду розчинених у воді хімічних елементів і сполук.
Зміст
Відео: МАСОВА ЧАСТКА. СПОСОБИ ВИРАЖЕННЯ СКЛАДУ (КОНЦЕНТРАЦІЇ) РОЗЧИНІВ
Такий зміст в кількісному вираженні визначають в процесі виконання хімічних аналізів. Аналізи поділяють на загальний аналіз і спеціальні види аналізу.
Загальний аналіз, який також відомий як стандартний, або шестікомпонентний аналіз, включає визначення шести основних іонів: Cl-, SO42-, HCO3-, Ca2+, Mg2+, Na+, мінералізації, щільності і рН води.
Спеціальні види аналізу різноманітні. Їх вигляд залежить від поставленого завдання. У пошуковій нафтової гідрогеології, виконують часто визначення змісту J, Br, амонію, органічних сполук, а також газовий склад, що міститься в пробах води.
Санітарний аналіз виконують щоб визначити чи придатна вода в якості питної, а також задовольняє вона вимогам до води для побутового використання. При цьому визначають вміст іонів NH2+, NO2-, NO3- і окислюваність води. У ряді випадків виконують бактеріологічний аналіз.
Бальнеологічні аналізи виконують з тим, щоб визначити лікувальні властивості води. Як правило, такі аналізи включають розширений список додаткових елементів, таких як визначення змісту сульфідів, заліза, миш`яку, літію, радіоактивності (наприклад, вміст радону) і газової складової.
Технічні аналізи виконують з метою визначити ступінь придатності води для технічних потреб, таких як - для закачування вод в нафтові пласти для витіснення нафти, в котельних - для живлення парових котлів, для оцінки інших корозійних (агресивних) властивостей води.
Способи (форми) зображення хімічного складу води.
На практиці використовують такі форми відображення: вагова іонна, еквівалентна і відсоток-еквівалентна форми.
Відео: Хімія. Концентрація речовини. Центр онлайн-навчання «Фоксфорд»
Вагова іонна форма - це вираз складу води у вигляді вагової кількості окремих іонів. При цьому, вміст іонів (в міліграмах, або грамах) в одиниці об`єму, або одиницю маси (зазвичай в 100 см3, 1000 см3, 100 г, 1 кг).
Якщо для прісних вод не має вирішального значення, в яких одиницях наведено цей вислів, то для розсолів є відмінність. Для вираження змісту розчинених газів в ряді речовин, що знаходяться в колоїдному стані, вагова іонна форма не використовується.
Еквівалентна форма більш точно враховує хімічні властивості води, дозволяє контролювати точність результатів аналізу і обчислювати вміст іонів натрію і калію без прямого їх аналітичного визначення.
Іони, що містяться в розчині, реагують між собою в кількостях, що визначаються вагою і валентністю іонів (іншими словами - в еквівалентних кількостях). Як відомо, еквівалентний вагу (еквівалент) іона - це частка від ділення іонного ваги на його валентність. Так, еквівалент іона Са2+ дорівнює 20 (40: 2), а еквівалент іона SO42-, - 48 (96: 2), або 20 вагових одиниць іона Са2+ відповідає 48 вагових одиниць іона SO42-.
Вагову іонну форму переводять в еквівалентну форму шляхом ділення змісту іонів (в мг, або г) на величину еквівалента іона. Можна також помножити вміст іона у ваговій формі на коефіцієнт реакції (є зворотною величиною еквівалента цього іона).
Наявність перед хімічним символом іона літери r (Наприклад, rNa+, rCl- і т.д.) показує, що зміст цього елемента виражено в еквівалентній формі.
Якщо ж аніони і катіони дані в еквівалентній формі, то виходячи з принципу електронейтральності розчину сума аніонів (Sigma-ra) Повинна бути завжди дорівнює сумі катіонів (Sigma-rдо)
Sigma-ra = Sigma-rдо
Тоді завжди можна визначити зміст одного з шести іонів, якщо відомі змісту інших п`яти. Тк, наприклад іноді визначають зміст Na+:
rNa+ = (RCl- + rHCO3- + rSO42-) - (rCa2+ + rMg2+).
Відео: молярна концентрація (молярна). СПОСОБИ ВИРАЖЕННЯ СКЛАДУ РОЗЧИНІВ
Щоб визначити зміст Na+ у ваговій іонної формі, отриману величину rNa+ множать на його еквівалент.
Відсоток-еквівалентна форма є модифікацією еквівалентної форми і характеризує відносну частку кожного іона в загальній сумі розчинених іонів, рівну 100%. Тут сума катіонів та сума аніонів складають по 50%. Іноді беруть за 100% суму катіонів (рівній сумі аніонів), при цьому загальний вміст іонів буде 200%.
Зміст кожного іона в процентах від суми всіх іонів дає відсоток-еквівалентну форму відображення іонно-сольового складу води.
Склавши пропорції, де сума всіх іонів в еквівалентній формі дорівнює (100% (або 200%), знаходимо процентний вміст всіх іонів послідовно:
Sigma- (а + к) - 100%,
i - x %,
де Sigma- (а + к) - сума іонів і катіонів в еквівалентній формі- i - зміст шуканого іона в еквівалентній формі- x - зміст шуканого іона в відсоток-еквівалентної формі.
Зауважимо, що відсоток-еквівалентна форма не враховує мінералізацію води. Це дає можливість порівнювати хімічний склад вод незалежно від їх ступеня мінералізації.
У гідрогеології використовують три розглянуті форми. Крім того, щоб коротко зобразити хімічний склад води використовують формулу М.ГЕ. Курлова. Вона являє собою складну дріб. У чисельнику вказують вміст аніонів, а в знаменнику - катіонів в відсоток-еквівалентної формі. Іони записують по убутним величинам. Перед дробом перераховують основні компоненти складу розчинених газів і величину мінералізації (г / дм3). За дробом приводять температуру, рН, вміст мікрокомпонентів складу.
При цьому, можна сказати, що склад води наступний: сірководнева солона вода гідрокарбонатно-хлоридного магнієво-кальцієво-натрієвого складу має температуру 35? С, слаболужна, містить йод (7.9 мг / дм3) І бром (25 мг / дм3).
Відео: Метод РАП пошук води
Раніше застосовували характеристику Пальмера для визначення характеристики води нафтових родовищ. Це визначення води за вмістом у ній тих чи інших груп солей. Останні поєднуються з іонів за правилом Фрезеніус, яка стверджує про те, що іони з`єднуються між собою в порядку зменшення хімічної активності. Послідовність ступеня активності основних іонів наступна: аніони - Cl-, SO42, HCO3-, катіони - Na+, Mg2+, Ca2+.
Іони Br-, J- розташовуються за іоном Cl-- іони H+, Fe3+, Al3+ - після іона Ca2+- іон HS- - після HCO3-- іон K+ - перед Na+- іон NH4+ - після Na+.
Відповідно до формули Фрезеніус іон Cl- з`єднується з іоном Na+, при надлишку хлору його залишок потім з`єднується з магнієм, а в разі переважання над ним - з кальціем- при надлишку ж натрію, його залишок з`єднується з сульфат-іоном. Якщо натрій переважає над сульфатом, то він (натрій) з`єднується з гідрокарбонатом.
Пальмер виділив шість сольових характеристик. Основне значення мають: перша солоність (S1), Друга солоність (S2), Перша лужність (А1) І друга лужність (А2).
Графічні методи зображення складу вод застосовують для наочного порівняння складу різних вод, а також - на картах і розрізах.
Графік Толстіхина має кругову форму. Він використовується для зображення складу окремих проб води в відсоток-еквівалентах. При цьому, мінералізація води відповідає в обраному масштабі радіусу кола. Він використовується для винесення одиничних проб води на карти. З його допомогою можна зображувати і склад розчинених і вільних газів.
Графік Роджерса є 3 стовпчика однакової висоти. У крайніх стовпчиках розташовані іони в порядку убування їх хімічної активності - лівий стовпчик відповідає сумарному вмісту аніонів, а правий - катіонів. Вся висота стовпчика відповідає 50% екв. Середній стовпчик відображає характеристику Пальмера. Його висота дорівнює 100% екв. Таким чином, графік Роджерса зображує склад води в відсоток-еквівалентної формі і дозволяє легко графічно знаходити характеристики Пальмера.
Метод «візерунків» Стіфф. Він полягає в тому, що зміст головних іонів (в мг-еквівалентній формі) відкладається в масштабі від загальної осі. Кінці відрізків, з`єднаних ламаною лінією, утворюють візерунок. Від цього відбулося його назву.
Напівлогарифмічний діаграма Шеллера - це графік, по осі абсцис якого відкладені іони, а по осі ординат - їх вміст у міліграм-еквівалентах (в напівлогарифмічному масштабі). Зручність полягає в тому, що на одному листі наносять ряд аналізів води, що дозволяє порівнювати їх між собою.
Нарешті, будь-яка гідрохімічна карта також є графічним зображенням хімічного складу підземних вод.
