V kemiji pride do ravnotežja v sistemu, ko se pojavita dve nasprotni reakciji z enako hitrostjo. Točko, v kateri pride do tega ravnovesja, določa termodinamika - ali natančneje količina sproščene energije in sprememba entropije, povezane s postopkom. V danih pogojih temperature in tlaka je razmerje med reaktanti in produkti konstanta, imenovana ravnotežna konstanta. Če poznate parcialni tlak ogljikovega dioksida, CO2, lahko za izračun koncentracije HCO3- v raztopini uporabite ravnotežne konstante.
Zapišite kemijske enačbe za reakcije, ki raztopljeni ogljikov dioksid spremenijo v ogljikovo kislino, bikarbonat in karbonat. Enačbe so naslednje:
Vse reakcije v tej seriji so dvosmerne, z drugimi besedami, reakcija gre lahko naprej ali obratno. Koncentracijo bikarbonata HCO3 v ravnotežju lahko izračunate z ravnotežnimi konstantami.
Predpostavimo, da je sistem pri sobni temperaturi in običajnem atmosferskem tlaku, to je samo karbonat prisotna v zanemarljivih količinah in da sta bikarbonat in ogljikova kislina prevladujoči vrsti v rešitev. To je veljavna predpostavka, če je pH 8 ali 9 ali manj - z drugimi besedami v nevtralnih in kislih raztopinah. Pri zelo alkalnih raztopinah lahko sklepate nasprotno - da je ogljikova kislina prisotna le v manjših količinah, medtem ko sta bikarbonat in karbonat prevladujoči vrsti.
Koncentracijo ogljikove kisline nadomestite v naslednjo enačbo, kar je razumen približek, saj je ogljikova kislina šibka kislina:
Reši za X tako da pomnožimo obe strani s koncentracijo ogljikove kisline in nato vzamemo kvadratni koren obeh strani. Vaš odgovor bo ocenjena koncentracija bikarbonata.
Reference
- "Kemijska načela, iskanje vpogleda, 4. izdaja"; Peter Atkins in Loretta Jones; 2008
- Univerza v Utahu: Ogljikov dioksid in ogljikova kislina
O avtorju
John Brennan s sedežem v San Diegu že od leta 2006 piše o znanosti in okolju. Njegovi članki so bili objavljeni v "Plenty", "San Diego Reader", "Santa Barbara Independent" in "East Bay Mesečno. "Brennan je diplomirala iz biologije na Kalifornijski univerzi v San Diegu.
Foto krediti
Comstock / Comstock / Getty Images