Водородный показатель воды

Водородный показатель воды, или pH-уровень, является одной из важных характеристик воды. Он указывает на кислотность или щелочность раствора и может быть полезным для получения информации о состоянии воды.

Измерить pH-уровень воды необходимо, так как это позволяет оценить ее качество и определить, является ли она пригодной для определенных целей.

Вода содержится во всех живых организмах, обитающих на Земле. В природе вода имеет разное содержание из-за различных примесей. наиболее важным свойством является pH показатель. Потому что из-за повышения его значения в организме человека могут начаться негативные последствия.

Содержание статьи:

• Что такое pH?
• История появления
• Что означает название?
• Значения в разных средах
• Нормативные показатели
• Способы измерения pH
• Влияние водородного показателя
• Польза кислотной и щелочной воды
• Системы очистки для нормализации pH

Что такое pH?

Водородный показатель определяет кислотно-щелочной баланс, влияющий на химические, биологические реакции, появляющиеся при распаде молекул воды. Это количественное значение кислотности в жидкой среде, отражающее соотношение ионов водорода с отрицательным и положительным зарядом – H- и H+. Для вычисления водородного показателя используют математическую формулу: pH = -log[H+], где pH воды - десятичный логарифм.

Единица измерения -моль/л.

В воде могут растворяться соединения двух классов:

Кислоты при растворении в воде выделяют положительно заряженные ионы водорода H+.

Основания, попадая в водную среду, поглощают водородные ионы с положительным зарядом и выделяют частицы со знаком «минус» – гидроксил-ионы (OH-).

Благодаря избыточному количеству положительных ионов водорода получается кислотная среда. Когда отрицательно заряженных частиц больше, то свойства становятся основными.

История появления

Впервые термин и шкалу pH предложил в 1909 году датский учёный Сёренсен- руководитель химико-физиологической лаборатории в Копенгагене. Результаты, проведенных исследований были опубликованы в научных статьях, которые вышли во Франции и Германии.

Что означает название?

Латинская «P» соответствует слову «potentia» или «pondus», латинская буква «H» – «hydrogenii». pH переводится, как «вес водорода» или «сила водорода», что в полной мере отражает смысл.

Значения в разных средах

Значение pH может находиться в диапазоне от 0 до 14. в желудке среда резко кислая, в момент пищеварения ph равен 1,8−3. нейтральный показатель -–7 - это оптимальное значение кислотно-щелочного баланса в чистой воде. pH меньше 7, то среда кислотная, выше 7 у раствора с щелочной реакцией.

Все фрукты, овощи, растения, животные, микроорганизмы, органы и биологические жидкости человека имеют свое значение pH.

В зависимости от рН у воды существуют следующие виды:

Сильнокислая. В воде повышенная кислотность, значение рН – ниже 3 моль/л.

Кислая. Значение рН равна от 3 до 5 моль/л.

Слабокислая - pH находится в пределах от 5 до 6,5 моль/л.

Нейтральная. Водородный показатель составляет от 6,5 до 7,5 единиц - оптимальный вариант для питьевой воды, включая бутилированную.

Слабощелочная -рН равен от 7,5 до 8,5 моль/л.

Щелочная- значение pH – от 8,5 до 9,5 моль на литр.

Сильнощелочная имеет высокое значение рН – более 9,5 единиц.

Нормативные показатели

Норма pH воды, используемая для питья и других целей имеет разные значения, которые регламентируются в документах и стандартах, например, СанПиН.

Значения водородного показателя для воды из разных источников:

Из систем центрального водоснабжения течёт вода с pH– от 6 до 9 моль/л.

pH питьевой воды первой или высшей категории составляет не менее 6,5 и не более 8,5 единиц.

Значение pH воды в плавательных детских и взрослых бассейнах от 6 до 9 моль/л.

От чего зависит уровень кислотности

Повышенная температура и солнечные лучи снижают уровень рН.

Состав водопроводной или скважинной воды с высокой концентрацией гидрокарбонатов, солей магния и кальция увеличивает рН.

Качество водопроводной воды контролируется в рамках обслуживания.

Препараты с хлором повышают количество хлорид-ионов и уменьшают рН, образуя сильно кислую среду. бытовые фильтры для обеззараживания изменяют водородный показатель. Покупая товары для очистки воды на сайте компании нужно изучить параметры оборудования.

Выбросы крупных компаний, свалки меняют величину pH.

Геологические явления, карстовые провалы, вымывание пород из грунта меняют уровень pH воды, протекающей в почве на небольшой глубине.

Кислотные осадки: снег, туман, дождь, град увеличивают кислотность грунтовых вод.

Способы измерения pH

Измерение pH-уровня воды основано на активности водородных ионов (H+) в растворе. Проблемы с водой, связанные с pH-уровнем, могут быть добавить щелочи или кислоты для коррекции pH. Для точной оценки pH-уровня воды рекомендуется обратиться к специалисту или использовать специальные приборы и материалы, такие как pH-метры или индикаторные полоски.

Некоторые природные продукты питания также могут влиять на pH-уровень воды. Например, фрукты или овощи могут иметь щелочной эффект, в то время как некоторые напитки, такие как газировка, могут быть кислотными. Поэтому важно обратить внимание на состав пищи и напитков для поддержания здорового pH-уровня воды, которую мы пьем.

В случае домашнего использования, чтобы проверить pH-уровень воды, можно приобрести специальные тест-наборы или воспользоваться услугами специализированных магазинов или интернет-магазинов. Такие тесты обычно считаются простым и самым надежным способом измерения pH-уровня воды.

Для определения значения pH растворов широко используют несколько методик:

• Анализ проводится в специализированной лаборатории, сотрудники которой после исследования выдают заключение с указанием основных характеристик и наличия органических примесей.
• Универсальный тест - полоски из лакмусовой бумаги или пропитанные красителями, являющимися индикаторами среды. для определения уровня рН воды нужно опустить бумажную полоску в воду и сравнить полученный оттенок с цветовой шкалой, которая входит в набор. изменение цвета каждого индикатора происходит в своём интервале кислотности, обычно составляющем 1-2 единицы В щелочной среде полоска окрашивается в синий цвет, в кислотном растворе – краснеет. Точно определить цвет по шкале сложно.
• Кислотно-основное титрование - аналитическая лабораторная методика. В воду по каплям добавляют титрант. математические формулы с учетом концентрации титранта и объёма раствора помогают найти pH. pH-метр представляет собой милливольтметр. в воду погружают датчик прибора. Спустя время, указанное в инструкции, измеряют значение по шкале. У таких устройств pH определяется с точностью до 0,01-0,1 единиц. Метод измерения простой, быстрый и эффективный, подходит для всех растворов. Значения определяют не по цвету.

Регулярные измерения водородного показателя нужны в сельском хозяйстве, в производстве кормов и удобрений поскольку кислотность водной среды влияет на урожайность и характеристики культур. Норма pH в косметических продуктах обеспечивает безопасное применение для кожи. Водородный показатель важен для экологии, чтобы понять, как осадки ухудшают экологические условия.

Влияние водородного показателя

Отклонение pH от нормы угрожает здоровью.

Варианты негативного воздействия:

Повышение pH воды может снизить обеззараживающие средства в бассейнах.

Из-за закисления крови нарушается доставка кислорода в клетки, процесс пищеварения кишечника, снижение иммунитета, на коже возникают покраснение, сухость, раздражение.

Из-за высокой кислотности воды разрушаются водопроводные трубы.

Из-за нарушенного pH нельзя использовать в аквариумах с рыбами, земноводными или другими животными.

Ионы водорода влияют на физические, биологические и химические свойства нуклеиновых кислот и всех белков, их которых состоят ткани человека. Для бесперебойной работы организма важен постоянный pH-баланс. Особые буферные системы улавливают колебания водородного показателя для обеспечения нормальной величины в биологических жидкостях, в том числе крови, желудочном соке. Из-за постоянного употребления большого количества сильнокислотной или сильнощелочной воды буферная способность организма не справляется с выравниванием рН. Такая вода вызывает коррозию металлов, формируя налёт на поверхности труб, негативно влияет на оборудование.

Польза кислотной и щелочной воды

Повышение кислотности вызывает нежелательные последствия. Тяжёлая стадия нарушения кислотно-щелочного баланса организма – ацидоз, состояние, которое требует медицинской помощи. Иногда воду с pH от 8 до 10 единиц назначают врачи при таких нарушениях ЖКТ, как: язва, панкреатит, гастрит, патологии печени. Умеренное употребление щелочной воды помогает при заболеваниях суставов и костей – подагре, остеопорозе, нарушениях обмена веществ, снижении иммунитета. Однако щелочные жидкости не следует употреблять с заболеваниями почек. Кислая среда негативно влияет на состояние тканей человека.

Как нормализовать кислотность

Повысить уровень pH в аквариуме можно с помощью небольшого количества пищевой соды или кипячением аквариумной воды. Чтобы понизить pH используют лимонную, ортофосфорную кислоту или кислый торф. Самое главное правильно рассчитать их количество.

Для бассейнов используют реагенты: pH+ с содержанием каустической соды и pH- с бисульфитом натрия. Обрабатывают сточные воды щелочными реагентами с гидроксидом натрия.

Для нормализации уровня pH, удаления из воды вредных веществ и примесей используют системы очистки:

Фильтры обратного осмоса с полупроницаемыми мембранами уменьшают рН, увеличивают кислотность, удаляют 99% примесей.

Системы с ионным обменом, происходящем в специальной смоле – ионите, где происходит замена ионов солей жесткости или металлов на ионы водорода или натрия. Смола с катионами H+ уменьшает pH, использование ионов натрия увеличивает значения водородного показателя.

Многоступенчатые фильтры с картриджами -минерализаторами содержат минералы, для увеличения рН.

Фильтры-аэраторы с компрессором запускают газообмен, удаляют избыток углекислого газа для насыщения воды кислородом, увеличивая рН.

Ионизаторы воды с разными режимами. Могут повысить или уменьшить, помогая контролировать рН в домашних условиях.