I kemi uppstår en jämvikt i ett system när två motsatta reaktioner uppträder i samma takt. Den punkt vid vilken denna jämvikt inträffar bestäms av termodynamik - eller närmare bestämt av mängden energi som frigörs och förändringen i entropi associerad med processen. Under givna temperatur- och tryckförhållanden är förhållandet mellan reaktanter och produkter en konstant som kallas jämviktskonstanten. Du kan använda jämviktskonstanter för att beräkna koncentrationen av HCO3- i en lösning om du känner till koldioxidens partiella tryck, CO2.
Skriv ut de kemiska ekvationerna för reaktionerna som förvandlar upplöst koldioxid till kolsyra, bikarbonat och karbonat. Ekvationerna är som följer:
Alla reaktioner i denna serie är tvåvägs, med andra ord kan reaktionen gå framåt eller i omvänd ordning. Du kan beräkna koncentrationen av bikarbonat, HCO3, vid jämvikt med hjälp av jämviktskonstanter.
Antag att systemet har rumstemperatur och standardatmosfärstryck, det är endast karbonat i obetydliga mängder, och att bikarbonat och kolsyra är den dominerande arten i lösning. Detta är ett giltigt antagande om pH är 8 eller 9 eller lägre - i neutrala och sura lösningar, med andra ord. I mycket alkaliska lösningar kan du göra det motsatta antagandet - att kolsyra endast finns i mindre mängder, medan bikarbonat och karbonat är den dominerande arten.
Ersätt koncentrationen av kolsyra i följande ekvation, vilket är en rimlig uppskattning eftersom kolsyra är en svag syra:
Lös för X genom att multiplicera båda sidor med koncentrationen av kolsyra och sedan ta kvadratroten på båda sidor. Ditt svar är den beräknade koncentrationen av bikarbonat.
Referenser
- "Chemical Principles, the Quest for Insight, 4th Edition"; Peter Atkins och Loretta Jones; 2008
- Utah State University: Koldioxid och kolsyra
Om författaren
Baserat i San Diego har John Brennan skrivit om vetenskap och miljö sedan 2006. Hans artiklar har dykt upp i "Plenty", "San Diego Reader", "Santa Barbara Independent" och "East Bay Varje månad. "Brennan har en kandidatexamen i biologi från University of California, San Diego.
Fotokrediter
Comstock / Comstock / Getty Images