ปฏิบัติการที่ 5 ความเป็นด่าง (Alkalinity)

บทนํา

          ความเป็นด่าง( Alkalinity) ในน้ำธรรมชาติ ประกอบด้วย ไฮดรอกไซด ( OH-), คาร์บอเนต( CO32- ) และไบคาร์บอเนต ( HCO3-) สวนใหญความเป็นดางของน้ำธรรมชาติจะอยูในรูปไบคาร์บอเนต น้ำที่มีค่าความเป็นดางเกิดจากคาร์บอเนตอยางเดียวจะมีค่าพีเอชมากกวา 9.4 สวนน้ำที่มีค่าความเป็นดางเกิดจากคาร์บอเนตและไบคาร์บอเนตรวมกันมีค่า พีเอชมากกวา 8.3 น้ำที่มีไบคาร์บอเนตสูงเมื่อใหน้ำแบบฝนโปรย (Sprinkler Irrigation) จะทําใหเกิดสีขาวเกาะติดที่ใบหรือผลซึ่งทําใหราคาผลผลิตตกต่ำ นอกจากนี้คาร์บอเนตและไบคาร์บอเนตใช้เป็นดัชนีคุณภาพน้ำที่ใช้ในรูปของ Residual Sodium Carbonate (RSC) ซึ่งเป็นค่าแสดงความสัมพันธของปริมาณคาร์บอเนตและไบคาร์บอเนต แคลเซียมและแมกนีเซียม

หลักการ

          การหาค่าคาร์บอเนตและไบคาร์บอเนตใช้วิธีไทเทรตด้วยกรดแรที่แตกตัวใหโปรตอนสูง เชน กรดเกลือหรือกรดซัลฟูริคจนกระทั่งถึงจุดสมมูล วิธีบอกถึงจุดสมมูลหรือจุดยุติของการไทเทรตมี 2 วิธี คือ

          1. วิธีอินดิเคเตอร (Indicator Method) ซึ่งเหมาะกับน้ำธรรมชาติและน้ำทิ้งที่ไมมีสีและความขุ่นไปรบกวนสีของอินดิเคเตอรในการไทเทรต

          2. วิธีโพเทนชิออเมตริก (Potentiometric Method) วิธีนี้เหมาะสําหรับน้ำที่ทีสีและความขุ่นมากจนไมสามารถจะสังเกตเห็นการเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอรได

          โดยการไทเทรตที่ใช้อินดิเคเตอรจะมีสารที่ขัดขวางการใช้อินดิเคเตอรเป็นตัวบอกจุดสมมูล คือ คลอรีนอิสระในน้ำเพราะจะฟอกจางสีอินดิเคเตอร จึงตองเติมโซเดียมไธโอซัลเฟตในปริมาณที่นอยที่สุดเพื่อทําลายคลอรีน

ค่า Alkalinity มี 2 ชนิด คือ

          1. Phenolphthalein alkalinity

          2. Total alkalinity

          ตาราง  ความสัมพันธระหวาง Phenolphthalein Alkalinity และ Total Alkalinity กับรูปตาง ๆ ของ Alkalinity ในน้ำ

หมายเหตุ P =  Phenolphthalein alkalinity , T = Total alkalinity

อุปกรณ์และสารเคมี

          สารเคมี

                   1. น้ำกลั่นที่ปราศจากคาร์บอนไดออกไซด์

                   2. สารละลายฟีนอล์ฟทาลีนอินดิเคเตอร์

                   3. สารละลายโซเดียมคาร์บอเนต ประมาณ 0.05 นอร์มัล

                   4. อินดิเคเตอร์ผสมกับระหว่างบรอมครีเซอรีน กับเมทธิลเรด

                   5. สารละลายเมทธิลออเรนจ์อินดิเคเตอร์

                   6. สารละลายมาตรฐานกรดซัลฟูริก 0.1 นอร์มัล

วิธีการ

          1. Phenolphthalein alkalinity

                   1.1.ใช้น้ำกลั่นเป็นตัวเทียบสีในการไทเทรต ตัวอย่างน้ำด้วยวิธีอินดิเคเตอร (ทำblank) โดยใช้ขวดวัดปริมาตรขนาด 50 มิลลิลิตรตวงน้ำกลั่นใสในบีกเกอรขนาด 100 มิลลิลิตรเติมสารละลายเมทธิลออเรนจอินดิเคเตอร 2 หยด ไทเทรตกับสารละลายมาตรฐาน กรดซัลฟูริคความเขมขน 0.02 นอรมัล จนเป็นสีสม จดปริมาตรสารละลายมาตรฐานกรดกำมะถันความเขมขน 0.02 นอรมัลที่ใช้

                   1.2. ตวงตัวอย่างน้ำ 50 มิลลิลิตร โดยใช้ขวดวัดปริมาตร ใสในบีกเกอรขนาด 100 มิลลิลิตร เติมสารละลายฟนอลฟทาลีนอินดิเคเตอร 2 หยด ถามีสีชมพูไทเทรตกับสารละลายมาตรฐานกรดซัลฟูริคความเขมขน 0.02 นอรมัลจนสีชมพูหายไป จดปริมาตรสารละลายมาตรฐาน กรดซัลฟูริคความเขมขน 0.02 นอรมัล ที่ใช ถาไมมีสีชมพูใหขามไปทําขอ 2

          2. Total alkalinity

          หยดสารละลายเมทธิลออเรนจอินดิเคเตอร 2 หยด ลงในสารละลายซึ่งไดทําการหา Phenolphthalein alkalinity แลว หรือใชตัวอย่างน้ำ 50 มิลลิลิตร ไทเทรตด้วย สารละลายมาตรฐานกรดซัลฟูริคความเขมขน 0.02 นอรมัล จนกระทั่งเปลี่ยนจากสีเหลืองเปนสีสม จดปริมาตรของสารละลายมาตรฐานกรดซัลฟูริคความเขมขน 0.02 นอรมัลที่ใช้