In chimica, in un sistema si verifica un equilibrio quando due reazioni opposte si verificano alla stessa velocità. Il punto in cui si verifica questo equilibrio è fissato dalla termodinamica, o più specificamente dalla quantità di energia rilasciata e dalla variazione di entropia associata al processo. In determinate condizioni di temperatura e pressione, il rapporto tra reagenti e prodotti è una costante chiamata costante di equilibrio. È possibile utilizzare le costanti di equilibrio per calcolare la concentrazione di HCO3- in una soluzione se si conosce la pressione parziale dell'anidride carbonica, CO2.
Scrivi le equazioni chimiche per le reazioni che trasformano l'anidride carbonica disciolta in acido carbonico, bicarbonato e carbonato. Le equazioni sono le seguenti:
Tutte le reazioni di questa serie sono bidirezionali, in altre parole, la reazione può andare avanti o indietro. È possibile calcolare la concentrazione di bicarbonato, HCO3, all'equilibrio utilizzando le costanti di equilibrio.
Supponiamo che il sistema sia a temperatura ambiente e pressione atmosferica standard, che il carbonato sia solo presente in quantità trascurabili, e che bicarbonato e acido carbonico sono le specie dominanti in soluzione. Questa è un'ipotesi valida se il pH è 8 o 9 o inferiore, in altre parole in soluzioni neutre e acide. In soluzioni altamente alcaline, puoi fare l'ipotesi contraria: l'acido carbonico è presente solo in quantità minori, mentre il bicarbonato e il carbonato sono le specie dominanti.
Sostituisci la concentrazione di acido carbonico nella seguente equazione, che è un'approssimazione ragionevole poiché l'acido carbonico è un acido debole:
Risolvi per X moltiplicando entrambi i membri per la concentrazione di acido carbonico, quindi prendendo la radice quadrata di entrambi i membri. La tua risposta sarà la concentrazione stimata di bicarbonato.
Riferimenti
- "Principi chimici, la ricerca dell'intuizione, 4a edizione"; Peter Atkins e Loretta Jones; 2008
- Utah State University: anidride carbonica e acido carbonico
Circa l'autore
Con sede a San Diego, John Brennan scrive di scienza e ambiente dal 2006. I suoi articoli sono apparsi su "Plenty", "San Diego Reader", "Santa Barbara Independent" e "East Bay". Mensile." Brennan ha conseguito una laurea in biologia presso l'Università della California, San Diego.
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