In der Chemie tritt ein Gleichgewicht in einem System auf, wenn zwei entgegengesetzte Reaktionen mit der gleichen Geschwindigkeit ablaufen. Der Punkt, an dem dieses Gleichgewicht eintritt, wird durch die Thermodynamik festgelegt – genauer gesagt durch die freigesetzte Energiemenge und die mit dem Prozess verbundene Entropieänderung. Unter bestimmten Temperatur- und Druckbedingungen ist das Verhältnis zwischen Reaktanten und Produkten eine Konstante, die als Gleichgewichtskonstante bezeichnet wird. Sie können Gleichgewichtskonstanten verwenden, um die Konzentration von HCO3- in einer Lösung zu berechnen, wenn Sie den Partialdruck von Kohlendioxid CO2 kennen.
Schreiben Sie die chemischen Gleichungen für die Reaktionen auf, die gelöstes Kohlendioxid in Kohlensäure, Bicarbonat und Carbonat umwandeln. Die Gleichungen lauten wie folgt:
Alle Reaktionen in dieser Reihe sind wechselseitig, d. h. die Reaktion kann vorwärts oder rückwärts ablaufen. Sie können die Konzentration von Bicarbonat, HCO3, im Gleichgewicht mit Gleichgewichtskonstanten berechnen.
Angenommen, das System hat Raumtemperatur und Standard-Atmosphärendruck, das ist nur Karbonat in vernachlässigbaren Mengen vorhanden sind und dass Bikarbonat und Kohlensäure die dominierenden Spezies sind Lösung. Dies ist eine gültige Annahme, wenn der pH-Wert 8 oder 9 oder weniger beträgt – mit anderen Worten in neutralen und sauren Lösungen. In stark alkalischen Lösungen kann man das Gegenteil annehmen – Kohlensäure ist nur in geringen Mengen vorhanden, während Bikarbonat und Karbonat die dominierenden Spezies sind.
Setzen Sie die Kohlensäurekonzentration in die folgende Gleichung ein, die eine vernünftige Näherung darstellt, da Kohlensäure eine schwache Säure ist:
Auflösen nach X indem man beide Seiten mit der Kohlensäurekonzentration multipliziert und dann die Quadratwurzel beider Seiten zieht. Ihre Antwort ist die geschätzte Konzentration von Bicarbonat.
Verweise
- "Chemische Prinzipien, die Suche nach Einsicht, 4. Auflage"; Peter Atkins und Loretta Jones; 2008
- Utah State University: Kohlendioxid und Kohlensäure
Über den Autor
John Brennan hat seinen Sitz in San Diego und schreibt seit 2006 über Wissenschaft und Umwelt. Seine Artikel sind in "Plenty", "San Diego Reader", "Santa Barbara Independent" und "East Bay. erschienen Monatlich." Brennan hat einen Bachelor of Science in Biologie von der University of California, San Diego.
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