ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ.

Водородный показатель измерят концентрацию ионов водорода, и относится к щелочности с помощью уравнения: Н₂О=Н⁺+ОН^-.

Химический баланс работает таким образом, что реакция ионизации и обратная реакция протекают непрерывно. В пресной воде равная концентрация ионов водорода и гидроксила одинакова и составляет 0,0000001 (10^-7) молей на литр.

Водородный показатель определяется как отрицательный логарифм концентрации ионов водорода (Н⁺). Водородный показатель пресной воды равен 7,0. В любом водном растворе продукт концентрации ионов водорода (Н⁺) и гидроксила (ОН^-) это константа К_w.

К_w = (Н⁺) · (ОН^-) = 10^-14

Когда концентрация ионов водорода повышается, концентрация ионов гидроксила должна уменьшаться. Итак, хотя водородный показатель измеряет количество ионов водорода, он обратно пропорционален концентрации ионов гидроксила.

Отметим, что шкала водородного показателя отрицательна и логарифмична, и имеет деления от 0 до 14. Возрастание по шкале водородного показателя означает снижение концентрации ионов водорода. Изменение на одно деление по шкале водородного показателя означает возрастание или снижение концентрации на 10. Когда Водородный показатель ниже 7.0, раствор кислотный, т.к. ионов водорода больше, чем ионов гидроксила. Водородный показатель может быть связан с фенолфталеиновой щелочностью (Рf) следующим образом:

РН Pf

8.0 Tr

8.5 0.1

9.0 0.25

9.5 0.3

10.0 0.5

10.5 0.7

11.0 0.8

11.5 1.0

12.0+ 3.0

12.5+ 5.0

13.0+ 7.0

Это соотношение не всегда правильное, т.к. могут вмешаться тормозящие агенты. Если в системе присутствует большое количество натрия, сульфата, хлорида или других ионов, водородный показатель для данного Pf может быть ниже.

Значение водородного показателя можно измерить электрометрически, с помощью измерителя рН со стеклянным электродом. Однако, наиболее распространенный метод – это тест с бумажными полосками для измерения рН цветометрически.

1. Для фильтрата, поместите каплю фильтрата на небольшую бумажную полоску. Сравните цвет с контрольным справочником и установите водородный показатель.

2. Для бурраствора, поместите полоску бумаги длиной 1 дюйм на образец бурраствора. Через 30 секунд сравните цвет с контрольным справочником и установите водородный показатель.

Практически во всех буррастворах водородный показатель должен быть больше 7.0. При более высоком водородном показателе снижается коррозия. При щелочном водородном показателе обычно требуются разбавители. С более высоким водородным показателем снижается эффект загрязнения.

Водородный показатель контролируется таким же способом, как и Pf. В большинстве диапазонов водородного показателя , Pf является наиболее точным способом измерением ионов гидроксила.

ЩЕЛОЧНОСТЬ.

Щелочность может быть классифицирована в соответствии с источником. Обычно она возникает из-за ионов гидроксилов вследствие обработки каустической соды.

NaOH= Na⁺ + OH^-

Буровой цемент или известь отдают ионы гидроксила вследствие ионизации

Са(ОН)₂=Са²⁺ +2ОН^-

Другим источником активных гидроксильных ионов может быть ионизация вследствие обработки бурраствора кремнием.

Na₂SiO₃ + H₂O = 2Nа⁺ +SiO^2- + 2OH^-

Эти первичные источники щелочности выделяют активные ионы гидроксила в бурраствор.

Существуют другие источники, которые могут сказаться на щелочности при определенных обстоятельствах. Если присутствуют ионы карбоната, они могут реагировать с водой и выделять ионы гидроксила.

1. СО^2- + Н₂О = НСО₃^- + ОН^-

В дальнейшем бикарбонат НСО3- может реагировать далее:

2. НСО^-3 + Н₂О = Н₂СО₃ + ОН^-.

Эти реакции происходят обычно тогда, когда водородный показатель снижен до такого предела, что произведенные ионы гидроксила мгновенно реагируют с ионами водорода. При титровании со стандартным раствором добавок (1) реакция начнется, когда водородный показатель снизится до 11,5; реакция (2) начнется при рН 8.3. Так как для реакции с СО₃^2- и НСО₃^-используется дополнительное количество кислоты, раствор как бы заторможен. Для нейтрализации результатов заторможенного раствора при высокой щелочности применяется дополнительное количество добавок. Участие вышеуказанных реакций в общей щелочности называется карбонатной и бикарбонатной щелочностью.

Нерастворенные в буррастворе ионы гидроксила образуют ещё один тормозящий агент.

Сейчас существует несколько способов измерения щелочности бурраствора: Рf, Мf и Рм измеряются определением количество стандартного кислотного раствора, необходимого для нейтрализации присутствующей щелочности. Измерение этого количества может указать на тип и источник щелочности.

ИСТИННЫЕ ЖИДКОСТИ

У некоторых жидкостей касательное напряжение прямо пропорционально скорости сдвига. Такие жидкости называются истинными (ньютоновскими). Вода это истинная жидкость, так же, как и соляровое масло и глицерин.

Математически истинные жидкости отвечают уравнению:

Касательное напряжение = м * скорость сдвига.

Где м – некая константа.

м

м

рис.1 рис.2

На рис.1: отношение касательного напряжения и скорости сдвига ля истинных жидкостей.

На рис.2: отношение вязкости и скорости сдвига для истинных жидкостей.

График этого выражения выгляди как прямая, проходящая через начало отсчета (рис.1). Наклон прямой это м.

Вязкость жидкости определяется касательным напряжением, деленным на скорость сдвига. Таким образом, вязкость жидкости, описанной в предыдущем уравнении это м. Вязкость истинной жидкости постоянна. Если мы показываем её на графике как функцию скорости сдвига, то получим горизонтальную прямую.